钒（V）是重要的过渡族金属元素，在自然界中存在多种价态（0，+2，+3，+4，+5）。由于钒的赋存状态和地球化学行为对环境的氧化还原状态非常敏感，因此钒元素已被广泛应用于示踪各种地质过程中的氧化还原条件变化。钒有两个稳定同位素51V（丰度99.76%）和50V（丰度0.24%）。已有的实验研究、理论计算和自然观测结果发现钒同位素在高温和低温过程中可以发生显著的分馏，显示了钒同位素对于示踪太阳系行星分异和月球形成、宇宙射线照射、核幔分异、壳幔演化、古环境和古气候变化等过程具有重大的应用潜力。

开展钒同位素地球化学研究的基础包括建立高精度的钒同位素分析方法、确定重要地质储库的钒同位素组成以及查明重要地质过程中钒同位素行为。在该研究方向上，研究者的主要创新性学术贡献包括：

（1）建立了一套适用于高镁低钒岩石样品的高精度钒同位素分析方法，精确厘定了硅酸盐全地球的钒同位素组成，以及探究地幔部分熔融过程中钒同位素的行为。研究者通过增加两步阴离子和阳离子交换树脂的提纯步骤改进了钒同位素分析流程，可以有效地将样品中的铁和镁去除，从而能够对样品中的钒元素进行提纯分析。研究者对来自蒙古中部塔里亚特地区的一套地幔橄榄岩包体、五个不同地区的3.48 Ga至2.41 Ga的科马提岩以及1.98 Ga的奥涅加高原的苦橄岩的钒同位素组成进行了分析，确定了硅酸盐全地球的钒同位素组成为-0.91 ± 0.09‰ (2SD, n = 18)。

该工作解释了洋中脊玄武岩和硅酸盐全地球之间钒同位素产生差异的原因，也为未来对比地球、月球和其它行星的钒同位素组成以及利用钒同位素研究地球的形成和演化过程奠定了基础。

（2）首次利用钒和铁同位素，研究玄武岩风化过程中钒同位素行为和元素迁移过程。风化过程控制了地球外部各圈层（岩石圈、土壤圈、大气圈和水圈）之间的物质循环。化学风化使得岩石发生分解并形成新矿物，释放溶解性元素进入河流和海水中，改变了河流和海水的化学成分，这对于宜居星球和生命的演化至关重要，是目前地球科学关注的热点问题。

研究者详细分析了中国雷州半岛北部湛江市砖红壤剖面的钒同位素和铁同位素组成，发现在有氧条件下，钒同位素和铁同位素在玄武岩风化过程中均未发生显著的分馏，但是它们的元素存在明显的迁移。由于当地环境非常氧化，在风化过程中，基岩的原生矿物分解后，可溶的二价铁被释放出来，原位氧化为不可溶解的三价铁，这些三价铁形成铁氧化物胶体或者颗粒在剖面中运移。可溶解的五价钒应该是完全吸附在铁氧化物胶体或颗粒上，而后随土壤中水溶液一起迁移进入地下水和河流系统。

该工作对于解析钒元素从大陆到河水和海水的迁移形式和过程具有重要意义，解释了为什么陆壳和河水具有一致的钒同位素组成，有助于我们理解海水的钒同位素组成变化。