中國地質學會同位素地質

⑴ 什麼是同位素地質學方法

同位素主要在地質上用於地質年代測定---
同位素地質年齡，簡稱同位素年齡，過去和現在有人也把它稱作絕對年齡，是指利用放射性同位素衰變定律，測定礦物或岩石在某次地質事件中，從岩漿熔體、流體中結晶或重結晶後，到現在所經歷的時間。當礦物、岩石結晶時，各種放射性同位素以不同形式進入其中後，它們在礦物、岩石中的含量是隨著時間作指數衰減，與此同時，放射成因子體不斷積累。在礦物、岩石自形成以來一直保持化學封閉的條件下，即體系中沒有發生母、子體與外界物質的交換，沒有帶進和帶出，那麼通過測定現在礦物、岩石中母體及對應子體的含量，根據衰變定律就能得到礦物、岩石的同位素地質年齡。

不同礦物具有不同的晶體化學特徵，不同類型岩石，是不同地質作用的產物，有著不同的地質歷史。另一方面，不同的放射性同位素母—子體系進入化學封閉狀態的起始時間與保持封閉體系的能力互不相同。這樣，用不同同位素方法測定同一對象，或用同一方法測定不同對象，所得到的同位素年齡就有著不同地質意義，並不是都能代表結晶年齡。當岩石（體）從高溫下冷卻至某個溫度後，某同位素母—子體系開始進入封閉狀態，此時的臨界溫度稱作該體系封閉溫度。有的情況下，如淺成小侵入體或火山噴發熔岩，岩石一旦結晶便很快冷卻，某個母—子體系及時進入封閉狀態開始計時，用該母-子體系測出的年齡可以代表岩體侵入和火山噴發年齡。但是，在另外一種情況下，如埋藏很深的大規模岩基，岩石冷卻緩慢，從岩石結晶（岩體侵位）到冷卻至封閉溫度以下，中間需經歷一段較長時間，此時，同位素年齡代表的是岩基冷卻至封閉溫度以下後距離現在的時間，所以冷卻年齡小於岩石結晶年齡。此外，有的岩（石）體在形成後某一時間遭受到了強烈變質作用或熱動力干擾作用，子體同位素發生再平衡，當變質作用過後，同位素計時器又重新啟動，此時記錄的就是變質作用或熱事件發生時間，而不是岩石形成年齡。還有一種情況也常常發生，同位素年齡測定對樣品有著極嚴格要求，而實際工作中有許多樣品不符合這些要求，因而得到的某些年齡完全無地質意義。總之，所謂絕對年齡並不都絕對代表形成年齡，如何正確應用同位素年齡數據研究復雜地質問題，是同位素地質年代學的中心研究內容。

⑵ 國土資源部同位素地質重點實驗室

2008年度重要科研成果（1）丁悌平研究員課題組對水稻、竹子自然生長過程中的硅同位素變化規律和水稻與營養液之間的硅同位素分餾進行了系統研究，發現水稻和竹子在生長過程中優先吸收²⁸Si。隨著水稻的生長，營養液中的Si含量逐漸降低，δ³⁰Si逐漸升高；在單株水稻中，由根—莖—葉—殼—米，³⁰Si值逐步升高，反映了水稻和竹子在生長過程中的硅同位素動力學分餾。該成果對研究硅的生物地球化學循環和植物硅肥具有重要意義，獲2008年度中國地質科學院十大科技進展。

（2）朱祥坤研究員課題組在非傳統穩定同位素地球化學研究方面取得系列成果：1）建立了鐵、銅、鋅、鎂等非傳統穩定同位素高精度測試方法，所建方法的精度達到國際同類實驗室的領先或先進水平；2）按照國家一級標准物質技術規范，進行了鐵、銅、鋅、鎂同位素標准物質研製；3）從實驗模擬、地質調查和理論計算三個方面開展了鐵、銅、鋅、鎂等同位素體系在氧化—還原、結晶—沉澱、吸附—淋濾、水岩作用、生物作用、變質作用等過程中的質量分餾研究，豐富和發展了同位素地球化學理論；4）對非傳統穩定同位素在成礦作用、地幔過程、環境變化等方面的應用進行了示範性研究，獲2008年度中國地質學會十大科技進展。

（3）李延河研究員課題組建立了國內第一個硝酸鹽和硫酸鹽的δ¹⁷O、δ¹⁸0同分析方法，首次在新疆吐—哈盆地超大型硝酸鹽礦床中發現了氧同位素非質量分餾效應，△¹⁷O=12‰～17‰，為該礦床的大氣沉積成因提供了可靠證據。建立了LA-MC-ICP-MS鋯石微區U-Pb定年和Hf同位素分析方法，Cu、Zn同位素分析方法。在5個月的時間內對國際國內Hf、Cu、Zn同位素參考物質進行了幾十次平行測試，測量結果與文獻報道值在誤差范圍內完全一致，分析精度達到國際先進水平。

營養液和水稻中硅的δ³⁰Si變化及其與（1-f）的關系，f為營養液中硅所佔份額

⑶ 同位素地質學的開放實驗室

1990年，原地質礦產部將兩個研究所的同位素地質學實驗室聯合組成了地質礦產部同位素地質開放實驗室。實驗室含釤-釹法、鈾-鉛法、氬-氬法、鉀-氬法、銣-鍶法、錸-鋨法、鈾系不平衡法等年代學實驗室，氧、硫、氫、碳、硅、硼等穩定同位素實驗室和惰性氣體同位素實驗室。
實驗室主要從事同位素同位素地質學（包含同位素地質年代學與同位素地球化學）基礎理論、測試技術和在解決重大地質問題和資源、環境、生態問題方面的應用研究。
開放實驗室組建以來，實行對國內外開放，吸引了國內外同位素地質學及相關科學領域的優秀人才，共同對國際上關心的重大基礎地質問題，與國家經濟發展有密切關系的地學問題，以及環境保護、災害防治有關的問題，開展同位素地質學研究，取得了一系列重要成果。
對中國早前寒武紀的研究，在中國發現了最老的岩石和鋯石，建立了中國早前寒武紀的年代學格架、地殼演化模式，為中國早前寒武紀研究奠定重要了基礎，為國內外地學界所矚目。
對中國主要造山帶演化歷史的研究，也取得重要成果。其中，對秦嶺造山帶的同位素地質年代學研究，為秦嶺造山帶形成時間、演化歷史、構造機制和動力學研究提供了堅實的基礎，得到了國內地學界的高度評價。
在礦床同位素地質學研究方面，也做出了重要貢獻。對國內的許多特大型礦床和大型礦產堆積區的地質年代學和同位素地質學研究，闡明礦床的物質來源、形成條件和富集規律，為礦產資源的找尋和評價提供了重要的依據。
開放實驗室在發展同位素地質分析技術方面的工作，十分引人矚目。實驗室在國內最先建立了毫克量級鋯石鈾-鉛法、單顆粒鋯石蒸發-沉積法、釤-釹法、六氟化硫硫同位素分析法、硅同位素分析法等方法，研製了釤-釹、硫、硅、碳、氧等多種同位素國家一級標准物質。實驗方法的齊全和實驗技術的精細方面均處於國內領先地位，並帶動了國內的同位素技術的發展。實驗室多次參與國際對比測量，實驗工作在國際同位素地質學界有相當的信譽。
實驗室在同位素基本理論研究方面，也做了一系列開拓性的工作。對氫同位素分餾的平衡和動力學研究、礦物間和礦物內的氧同位素分餾研究、礦物間硫同位素分餾研究、以及硅同位素動力分餾研究等方面的研究成果，受到了普遍的重視。在水-岩交換作用體系的同位素研究方面，也取得了重要的成果。
實驗室在國際上首次建立了硅同位素的地球化學體系，在硅同位素地質應用方面取得突破，在國內外產生了重要的影響。
在開展以上方面的研究的同時，造就和培養了一批在國內外有一定影響的同位素地質學家和後繼人才。
此外，實驗室為國內外許多科研、教學和生產單位提供了大量准確可靠的分析數據，培訓了許多同位素研究與實驗人才。
實驗室在國內外同位素地質學術交流方面的表現十分活躍，在國內一直起著主導作用。
程裕淇、塗光熾、張青蓮、宋叔和與陳毓川五位院士，為實驗室顧問。在實驗室外籍顧問中，W. Compston 教授曾任國際地質科學聯合會委員，是國際上第一台用於鋯石微區年齡分析的高靈敏度離子探針質譜計(SHRIMP)的發明人之一，在同位素地質年代學方面具有很高的望。Sakai教授為國際地球化學宇宙化學學會的主席，在穩定同位素地球化學研究方面成績卓著，很有影響。江博明教授為法籍華裔科學家，在同位素地質年代學領域十分活躍，影響很大，他長期與實驗室合作。
經過十年的努力，已將同位素地質開放實驗室建成為設備先進、方法齊全、人員素質優秀、科研成果顯著，在國內居於領先地位，在國際上有相當影響的同位素地質學重要實驗研究基地，具備了成為國家開放實驗室的基本條件。

⑷ 同位素地質年代學

一、大坪金礦⁴⁰Ar-³⁹Ar定年

1.引 言

關於成礦時代，畢獻武等（1996）利用電子自旋共振（ESR）法估算了大坪金礦成礦年齡約為50Ma，但一直沒有沒有精確的同位素定年數據。本書對大坪金礦含金硫化物石英脈周圍絹英岩化蝕變岩中的絹雲母進行了⁴⁰Ar-³⁹Ar定年，得出了其成礦精確年代。

2.樣品和分析方法

本次測定的樣品為井下採集的大坪金礦8號礦脈近礦圍岩，樣號04125。鏡下可見其原岩為閃長岩，但經過了強烈的糜棱岩化和絹英岩化，石英出現明顯的核幔構造等典型的韌性變形顯微構造，而長石等絕大多數已蝕變為絹雲母。其中主要組成礦物為石英（約60%）、絹雲母（約30%）、碳酸鹽礦物（約5%）和黃鐵礦等硫化物（約5%）。絹雲母多呈細粒鱗片狀（圖版Ⅲ-3，4）。

將經破碎和手選純度達99%以上的絹雲母樣品在北京原子能研究院反應堆H8通道內進行中子照射，中子通量檢測標准樣品為國際標樣85 G003（透長石），年齡（28.34±0.28）Ma。照射後的絹雲母樣品在中國科學院地質與地球物理研究所岩石圈演化國家重點實驗室⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素實驗室MM5400 惰性氣體質譜儀上進行測試，測定結果經過系統空白、質量歧視校正、³⁷Ar 放射性衰變校正和 Ca，K 同位素反應校正。採用 CaF₂和K₂SO₄確定Ca，K同位素反應的校正參數：（³⁶Ar/³⁷Ar）Ca=2.609×10^-4±1.418×10^-5，（³⁹Ar/³⁷Ar）Ca=7.236×10^-4±2.814×10^-5，（⁴⁰Ar/³⁹Ar）K =2.648×10^-2±2.254×10^-4，年齡計算中的衰變常數取λ=5.543×10^-10a^-1。詳細分析流程參見王非等（2005）。

3.測試結果和討論

大坪金礦絹雲母樣品的⁴⁰Ar/³⁹Ar測定結果見表6-4 ，表中所有誤差置信區間為2σ。絹雲母樣品經過12個階段的分步加熱，加熱區間為700～1450℃，其中700～940℃的溫度范圍即第1至第94加熱階段內，樣品的年齡譜形成較平坦的年齡坪，其累積³⁹Ar占總釋放量的52.33%，所獲得的坪年齡為（33.76±0.65）Ma，權重均差（MSWD）為4.91（圖6-11a）。在反等時線圖上，截距年齡為（33.55±0.74）Ma（圖6-11b），MSWD=4.68 ，正等時線圖上截距年齡為（33.57±0.74）Ma（圖6-11 c），MSWD=4.66 ，與反等時線年齡非常接近，且等時線年齡和坪年齡非常一致，初始Ar同位素組成為301.3±12.0，在誤差范圍內與大氣Ar比值（295.5±0.5）基本一致，說明絹雲母測試樣品冷卻生成時沒有捕獲過剩Ar。

表6-5 哀牢山金礦帶成礦年齡一覽表Table6-5 The metallogenic age of Ailaoshan gold belt

其中墨江金礦的鉻水雲母年齡，作者認為不適宜作為金礦化年齡，理由有二：其一是本書在第三章的研究表明，該礦鉻水雲母與鎳礦化關系更為密切；其二，野外和鏡下鑒定表明，在某些金礦石樣品中既發現含有含鉻水雲母的硅質岩角礫（捕虜體），又發現鉻水母沿金礦石樣品的裂隙分布，表明在該區同一地質體中可能存在多期鉻水雲母化。

統計餘下的定年結果得出：哀牢山金礦帶金礦床的定年結果主要集中在約30～50Ma，與本書測定的大坪成礦時代接近，為喜馬拉雅早期，表明區域各個金礦床的成礦作用不是孤立的事件，例如在成礦流體的來源、熱源上應該由統一的構造動力學機制所控制。

⑸ 同位素地質學的研究

中國地質科學院，從1958年起就開始建立同位素地質實驗室，是國內最早建立同位素地質實驗室的單位之一。經過長期努力，在中國地質科學院地質研究所和礦床地質研究所分別建立了完整的同位素地質年代學實驗室和穩定同位素地球化學實驗室。這兩個實驗室在同位素實驗技術和方法的建立和改進，在同位素地質基本理論的研究和重大地質基礎問題的研究方面，做出了許多重要的貢獻，在國內地學界有重大的影響。
在技術方法和基礎理論方面
建立和發展以離子探針質譜和激光探針質譜為代表的的原位微區同位素地質年代學和同位素地球化學測試技術，趕上國際研究發展趨勢。
1） 建立和發展鈾系不平衡法、10Be法、36Cl法等年青年代學測試方法和技術，以滿足環境、海洋和新構造等研究領域的需要。
2） 建立和發展過渡族元素同位素地球化學實驗體系，開拓同位素地球化學研究的新領域。
3） 進一步發展稀有氣體同位素地球化學的測試技術，提高其理論研究水平。
4） 進一步發展微量、快速和微區氣體穩定同位素測試技術。建立硒、氯等穩定同位素測試新方法。
5） 大力推進同位素分餾機制的研究。特別是同位素動力學分餾和與質量無關的同位素分餾的研究，爭取在穩定同位素地球化學基本理論研究方面取得重要突破。
6） 保持和發展已有的釤-釹、銣-鍶，鈾--釷-鉛，建立鋯-鉿同位素年代學和示蹤的實驗體系。
7） 同位素地質年代學和同位素地球化學標准方法的建立和參考物質的研製與標定。
8） 同位素絕對比值的測量和原子量標定。
同位素地質應用方面
1） 太陽系及地球早期演化史：這是同位素地質學的優勢領域，也是該實驗室科研人員的專業強項。實驗室將充分發揮這些優勢，積極開展關於太陽系及地球早期物質演化方面的高水平研究；
2） 大陸動力學研究：重點為原始陸殼的形成時代、性質、增生速率、再循環過程、和中國主要造山帶的形成演化歷史及動力學研究；
3） 地球各圈層的相互作用和地球化學演化歷史的研究，特別是近期古環境、古氣候演變的全球變化研究；
4） 礦產資源、能源和水土資源研究。這是穩定同位素地球化學的傳統研究領域，該實驗室在這方面有著很好的研究基礎和雄厚的研究實力。同時，我們將充分發揮該實驗室同位素地質學科齊全的優勢，將該領域的研究不斷引向深入；
5） 環境污染和災害問題的同位素地球化學研究；
6）（古）海洋地球化學研究：同位素在（古）海洋地球化學研究中的應用為一系列（古）海洋地球化學的研究課題提供了新的研究途徑和手段，是同位素年代學和同位素地球化學的一個重要國際研究前沿。目前我國在這方面的研究還相當薄弱，實驗室將加大這方面的研究力度，力爭在短期內將該實驗室建成我國的同位素海洋地球化學研究基地。
預期目標
1） 充分利用離子探針的技術優勢，進行國內外合作，對地球早期演化和大陸動力學與地幔動力學的重大理論問題進行研究，重點為原始陸殼的形成時代、性質、增生速率和再循環過程，中國主要造山帶的形成演化歷史及動力學研究。
2） 建立過渡族元素同位素的理論體系，開拓這些新的同位素體系在地球系統科學中應用領域。Cu、Fe、Zn 、Mo、Cr等過渡族元素同位素地球化學是一個嶄新的研究領域，是地球化學的一個新的生長的和研究牽引。盡管這方面的研究在國際上只有短短4年的歷史，初步成果表明，這些新的同位素體系在地球化學、環境科學、生物圈與地圈的相互作用、太陽系與地球物質的早期演化、成礦作用等方面有著巨大的潛力。即將建成的多接受等離子體質譜實驗室具有從事這方面研究的國際先進設備，同時實驗室固定人員朱祥坤是該研究領域的主要創始人之一。通過5年左右的努力，使該實驗室在這一領域的研究處於國際領先地位。
3） 硅同位素體系在環境與生物地球化學中的應用。硅同位素理論體系研究及其應用是地球化學研究的國際前沿之一。我室在這方面的研究起步較早，在國際上具有重要影響。硅同位素不僅在成礦作用方面具有較大的應用價值，而且在生物地球化學和環境研究中具有重大潛力。我們將保持這一優勢領域，加大對硅同位素分餾機理和硅同位素體系在環境與生物地球化學中的應用的研究力度，使硅同位素地球化學的理論與應用研究上升到一個新的高度。
4） 同位素體系在環境和（古）海洋研究中的應用：同位素年代學與地球化學示蹤體系在環境和（古）海洋研究領域有著重要的應用，但我國在這方面的研究起步較晚，與國際先進水平有較大差距。實驗室將加大這方面的研究力度，充分發揮我室同位素年代學與同位素示蹤體系配套齊全配套的優勢，對黃土、石筍、深海沉積物、Mn-殼與Mn-結核等樣品進行同位素年代學與同位素地球化學綜合研究。力爭在5年內將該實驗室初步建成為我國的同位素環境地球化學與同位素海洋地球化學研究基地。
5） 建立硒、氯等穩定同位素測試新方法和鋯-鉿同位素放射同位素實驗體系。進一步發展微量、快速的氣體穩定同位素測試技術。進一步發展稀有氣體同位素地球化學的測試技術，提高其理論研究水平。
6） 進一步推動同位素地質年代學和同位素地球化學標准方法的建立和參考物質的研製與標定。
7） 進行硅同位素絕對比值的測量和硅原子量標定。
8） 大力推進同位素分餾機制的研究。特別是硅的生物動力學同位素分餾和與質量無關的硫同位素分餾的研究，爭取在穩定同位素地球化學基本理論研究方面取得重要突破。
9） 繼續開展超大型礦床與大型礦集區的同位素研究。
10） 建立與健全同位素地質年代學與同位素地球化學資料庫。

⑹ 陳文的人物生涯

1984年畢業於中國科學技術大學地球和空間科學系地球化學專業
2002年於中國地質大學（北京）獲礦物學、岩石學、礦床學專業博士學位
1990年10月—2003年11月，先後任中國地質學會同位素地質專業委員會第二屆委員、秘書，第三屆、第四屆委員、秘書長；
1994年10月-1998年8月，任第九屆國際同位素地質年代學、宇宙年代學和同位素地質學大會組織委員會委員。
1988年2月-1989年5月，在法國郎哥多克（Languedoc）科技大學構造地質實驗室進修常規階段升溫40Ar/39Ar測年法和激光微區40Ar/39Ar測年法實驗技術。
1989年6月至今，在中國地質科學院地質研究所氬-氬同位素年代學實驗室工作。1993年起在青藏高原（唐古拉山、金沙江中-西段、巴顏喀拉山、東昆侖山、阿爾金山等地）、粵西、冀北-遼西、冀東、川西、東天山、大別-蘇魯等地區從事同位素年代學研究工作。先後承擔各類科研項目二十餘項。
專著及科研成果：
發表學術論文60餘篇，出版專著2部（合著），獨立撰寫科研報告7部。取得的主要科研成果：
（1）上世紀九十年代初率先在國內開展激光40Ar/39Ar定年方法研究,並於1994年初建成了該實驗室。
（2）初步搭起了青藏高原北部中生代以來地質演化的同位素年代格架。
（3）通過系統的同位素年代學研究，初步確定了阿爾金斷裂帶形成時代（240-220Ma）和三期後期活動時代（157-140Ma；120-90Ma；45Ma以來）。
（4）冀北-遼西中生代陸相生物群及相關地層時代研究：精確測定了遼西北票四合屯含中華龍鳥、孔子鳥等珍稀化石的地層時代；將義縣組火山岩同位素年齡范圍限定在132±1Ma-112±3Ma，並識別出四期火山活動；系統測定了道虎溝化石層的時代並從同位素年代的角度認定道虎溝生物群應屬於燕遼生物群。
目前負責的科研項目：
國家自然科學基金一項、國家973項目之專題兩項、中國地質調查局科研項目一項。研究方向：（1）惰性氣體同位素定年方法研究；（2）造山帶造山歷史研究（以青藏高原為基地）；（3）大型剪切作用與金成礦系統的時空耦合關系研究；（4）重要古生物群發生、發展和消亡時代研究（以中國中生代陸相生物群為研究對象）。

⑺ 同位素地質年代學的基本原理

放射性同位素的原子核在質子與中子組成上處於能量不穩定狀態，它將自動發生衰變而轉變為穩定同位素。在衰變過程中初始放射性同位素稱為母體，衰變成的同位素稱子體。最主要的衰變形式有以下四種：α衰變、β衰變、K層捕獲、γ衰變。例如：

地球化學原理（第三版）

實驗表明：放射性同位素的衰變速率與尚未衰變的母體原子數成正比：

地球化學原理（第三版）

式中：N為t時存在的母體原子數；λ為衰變常數，表示單位時間內每個原子發生衰變的概率；負號表示N隨時間減少。

對上述公式進行積分，可以得到：

地球化學原理（第三版）

這就是放射性同位素的衰變定律。它表明放射性同位素由N₀個原子經過t時間，將按以e為底的負指數方程減少到N。放射性同位素衰變到剩下一半原子時所需的時間稱為半衰期（T_1/2 ），即到N=時所需的時間，半衰期與衰變常數的關系可由下式求得：

地球化學原理（第三版）

放射性衰變是一種核變化反應，只是時間的函數，它不受地球化學過程中的溫度、壓力、電磁場及其他各種物理化學條件的影響。因此，可以利用簡單的衰變定律來測定含有放射性同位素的岩石與礦石的年齡。在岩石與礦石中由於只能測得剩下的放射性原子數（N），而不能直接得到原始的放射性原子數（N₀），所以公式要進行適當變換。

設剩下的放射性母體量為P，放射性成因的子體量為D，則

地球化學原理（第三版）

因而：

地球化學原理（第三版）

或

地球化學原理（第三版）

此即放射性同位素測定地質年代的基本公式。只要測定礦物或岩石中的放射性母體量（P）及其衰變形成的子體量（D），並已知該放射性同位素的衰變常數λ，即可利用這一公式計算出該礦物或岩石的年齡。目前地質上測定年齡常用的一些放射性同位素的衰變常數及半衰期列於表3 1。顯然，要使同位素測定年齡方法可用，還需具備的條件為：①放射性母體及其子體有一定的豐度，並有可靠精確的測定方法；②已知其衰變常數和半衰期，並且其半衰期應和礦物或岩石的地質年齡的數量級相近。因為如果半衰期很短，則經過一段時間後，母體已剩餘很少；相反，半衰期若太長，則衰變產生的子體太少，而無法測定；③放射性母體（如⁴⁰ K、²³⁸ U等）和放射性成因的子體（如⁴⁰ A r、²⁰⁶ P b等）在體系形成後既沒有外來加入，也沒有丟失，保持封閉體系。另外，如有初始子體存在則必須能精確扣除其含量。

同位素年代學原理對所有放射性系列都是一樣的，但不同的放射性系列中母體及子體元素的地球化學性質差異很大，例如鉀、鈾、氬、鉛等元素的特性是迥然不同的。顯然它們受地球化學條件的影響也不相同，這就是各種方法在地質應用上的主要不同之處。當然各放射性系列的元素在地質體中的含量不同，測定方法不同，精度不同，衰變常數不同等等，也使不同方法各具特點。

表3-1 某些天然放射性同位素的衰變常數及半衰期

目前，廣泛應用於測定地質年齡的方法主要有鉀-氬法、銣-鍶法、釤-釹法、¹⁴C法和鈾、釷-鉛法等。

⑻ 同位素地質學的介紹

利用放射性同位素的衰變規律，穩定同位素的豐度變化，來研究地殼發展內和地質體形成的歷史，以及在容不同地質作用下地球物質的遷移過程的這一學科稱為同位素地質學。同位素地質學的一個重要用途是用以確定地層、岩石的形成時間。 同位素地質學是地球科學、物理學、化學和技術科學相互交叉發展起來的一門新興學科，是地質學的一個新的分支。半個世紀以來，同位素地質學獲得了迅速發展，滲透到地質學、地球化學的各個方面，對解決一系列重大基礎地學問題發揮了關鍵性的作用。它是地球科學定量化的重要標志，是「數字地球」的重要組成部分。

⑼ 同位素地質年代學的定義

同位素復地質年代學（isotope chronology）又制稱同位素年代學，是同位素地質學 分支之一。利用自然界放射性衰變規律研究測定各種地質體的形成時代的同位素記時方法。它根據放射性同位素衰變規律確定地質體形成時間和地質事件發生的時代,以研究地球和行星物質的形成歷史和演化規律。所涉及的同位素主要有U Th Pb體系、Sm Nb體系、Rb Sr體系、K Ar體系、Ar Ar體系、Re Os體系、Lu Hf體系、14C等。著重研究含高放射成因同位素的封閉體系。

⑽ 國家地質實驗測試中心

截至2014年底，在職職工133人，具有博士學位的33人、碩士學位的45人，大學本科38人，大專及以下17人。在職專業技術人員中，具有正高級職稱的21人、副高級職稱的34人、中級職稱的52人，初級及以下人員23人，工人3人。入選國土資源傑出青年科技人才培養計劃1人，中國地質調查局「青年地質英才」培養計劃1人。內設6個職能處室、6個專業研究室；有1個部級重點實驗室、2個局級和院級重點實驗室、1個局級業務中心。中國地質學會岩礦測試技術專業委員會、中國計量測試學會地質礦產實驗測試專業委員會、全國國土資源標准化技術委員會地質礦產實驗測試分技術委員會等學術組織掛靠在中心。

在研項目102項，其中科技部項目9項（含國際合作2項），國家自然科學基金項目22項，公益性行業科研專項課題24項，地調計劃項目2項、工作項目20項、工作內容10項，基本科研業務費項目15項，橫向項目1項。以第一單位研製國家一級標准物質19個，行業標准方法4項，中國地質調查局標准1項，獲得發明專利3項，實用新型專利1項。以第一單位共發表論文39篇，其中國際SCI/EI檢索論文10篇，中文SCI/EI檢索論文5篇，中文核心期刊論文21篇，出版專著2部。

領導班子由4人組成：主任、黨委書記庄育勛，副主任吳淑琪、羅立強，副主任、紀委書記沈建明。

主任、黨委書記庄育勛（右二），副主任吳淑琪（左二），副主任羅立強（右一），副主任、紀委書記沈建明（左一）

年度重要科研成果

波譜—能譜復合型X射線熒光光譜儀的研發與產業化。結合目標儀器的特點，制定了一整套獨具特色並行之有效的研發技術路線，克服了復雜結構件的精密加工、異型真空腔體（分析室）的精密鑄造及其表面處理等一系列技術難題。完成了儀器核心部件——組合型高純冷卻水系統、分光室、限光器、過濾片、準直器、晶體切換、樣品交換、真空保持及調試工裝的設計製作；利用DSP輸出PWM波形，分別設計了恆溫和真空系統的控制電路和變頻器電壓調節電路，完成了精度最佳在±0.05ºC以內的智能恆溫控制系統製作；完成了系統的數據結構設計，為波譜和能譜復合測量的數據處理、元素分布分析的數據處理等設計，建立了相應的模型，建立了X射線熒光光譜分析的資料庫構架；完成了大功率高壓發生器和高精度測角儀的樣機加工，達到設計要求。基本完成了整機中主要部件和配套組件以及系統結構裝置的設計和製作，即將進行樣機的組裝和調試工作。項目在研發過程中申請發明專利1項，實用新型專利2項，發表相關論文10篇，培養碩士研究生2名。

儀器搭建現場

分光室實物圖

測角儀調試現場

高壓發生器實物圖

重要金屬單礦物及同位素關鍵技術實驗測試方法研究。該項目共由6個專題，32個課題組成，項目總經費2381萬元。2014年5月完成驗收。在重要金屬單礦物和黑色岩系等實驗測試新技術、同位素地質分析測試關鍵技術、元素形態與有機污染物分析、海洋與陸地油氣勘察急需實驗技術、礦產勘察現場快速分析與儀器研發、地礦分析方法和標准物質研製技術規范幾方面取得了一系列的創新性成果，具有先進性和實用性，在地質、資源與環境領域得到了廣泛應用。共發表論文71篇，取得發明專利1項、實用新型專利6項、外觀專利1項、軟體著作權1項。培養博士生11名、碩士生9名。

技術標准研發取得重要成果。研製國家一級標准物質16種，分別為：三江源土壤成分分析標准物質5種（編號：GBW07476～GBW07480）、北極海洋沉積物成分分析標准物質1種（編號：GBW07481）、矽線石成分分析標准物質3種（編號：GBW07843～GBW07485）、土壤中有機氯農葯和多氯聯苯成分分析標准物質6種（編號：GBW07469～GBW07474）；制定地質礦產行業標准4項，為生態地球化學評價動植物樣品分析方法第1部分至第4部分（編號：DZ/T0253.1-2014～DZ/T0253.4-2014）；制定中國地質調查局標准1項，名稱為地下水污染調查評價樣品分析質量控制技術要求（編號：DD 2014-15）。這些技術標准有力地促進了地質實驗測試技術發展，有效地指導和規范了地質實驗測試技術工作，對促進地質礦產資源勘查和管理起到積極作用。其中青藏高原三江源土壤成分分析系列國家標准物質，定值成分多達73項，量值准確可靠，可滿足三江源地區生態地球化學調查評價對樣品測試結果的有效性、可比性及可溯源性的要求，同時還可作為三江源環境地球化學基線標准使用，為青藏高原世界屋脊、三江源中國水塔等生態脆弱區礦產資源勘查和開發、生態環境研究提供了有效的技術支撐。青藏高原三江源土壤成分分析標准物質、北極海洋沉積物成分分析標准物質，與項目組之前研製的南極海洋沉積物成分分析標准物質（編號GBW07357）相聯合，標志著我國初步形成極地地球化學標准物質體系。

重金屬離子識別光學感測器研究成果顯著。能選擇性識別重金屬和過渡金屬離子的光學感測器由於簡便適用、靈敏度高等特點在環境科學和生命科學領域廣泛的需求與應用。性能優良的光學感測器是構建重金屬離子光學檢測技術的基礎。因此，光學感測器的發展一直受到國內外學者的廣泛關注。國家地質實驗測試中心王曉春副研究員在國家自然科學基金項目支持下，長期致力於化學感測器領域的研究，並取得了顯著的成果。該研究團隊以羅丹明B作為熒光母體，肼基作為橋聯劑，間二硝基苯作為響應基團設計合成了一種能長波長、高選擇性、高靈敏度的檢測Cu²⁺的光學感測器N-（2，4-二硝基苯基）-羅丹明B醯肼。該感測器本身無顏色和熒光，但可以選擇性地與Cu²⁺離子發生顯色和熒光打開反應，體系由無色變為粉紅色，且產生明顯的熒光信號。2倍當量的其他共存離子並不能引起體系的紫外和熒光信號改變。吸光檢測和熒光檢測的靈敏度分別為7.3×10^-9m 和1.1×10^-9m，大大提高了對Cu²⁺離子的檢測靈敏度和選擇性，達到國際同行先進水平。該成果申請國家發明專利「N-（2，4-二硝基苯基）-羅丹明B醯肼及其制備方法與應用」於2014年獲得國家知識產權局授權（專利號ZL 201210323481.0）。

光學感測器DNPRH的化學結構

目前，已報道的大部分感測器分子的發射波長較短（紫外可見光區），不能有效避免基體效應和自發熒光的干擾，尤其在應用於重金屬離子的細胞成像時極易受到光致漂白效應影響，熒光壽命很短。針對上述問題，該課題組又發展了一種Si-羅丹明B類光學感測器—Si-羅丹明B內硫酯（簡稱為Si-RBS）。Si-RBS的發射波長處於近紅外區域（687nm），有效避免了背景熒光的干擾和光致漂白效應影響。Si-RBS能選擇性識別Hg²⁺離子，其他共存離子對Hg²⁺的識別幾乎無干擾。利用Si-RBS對Hg²⁺進行熒光檢測的檢出限達到2.48×10^-10m。該研究成果申請國家發明專利1項（專利申請號201410424312.5）。

光學感測器DNPRH對Cu²⁺的紫外吸收（A）和熒光（B）檢測的靈敏度

光學感測器DNPRH對Cu²⁺的紫外吸收（A）和熒光（B）選擇性

光學感測器Si-羅丹明B內硫酯的化學結構