中国地质学会同位素地质

⑴ 什么是同位素地质学方法

同位素主要在地质上用于地质年代测定---
同位素地质年龄，简称同位素年龄，过去和现在有人也把它称作绝对年龄，是指利用放射性同位素衰变定律，测定矿物或岩石在某次地质事件中，从岩浆熔体、流体中结晶或重结晶后，到现在所经历的时间。当矿物、岩石结晶时，各种放射性同位素以不同形式进入其中后，它们在矿物、岩石中的含量是随着时间作指数衰减，与此同时，放射成因子体不断积累。在矿物、岩石自形成以来一直保持化学封闭的条件下，即体系中没有发生母、子体与外界物质的交换，没有带进和带出，那么通过测定现在矿物、岩石中母体及对应子体的含量，根据衰变定律就能得到矿物、岩石的同位素地质年龄。

不同矿物具有不同的晶体化学特征，不同类型岩石，是不同地质作用的产物，有着不同的地质历史。另一方面，不同的放射性同位素母—子体系进入化学封闭状态的起始时间与保持封闭体系的能力互不相同。这样，用不同同位素方法测定同一对象，或用同一方法测定不同对象，所得到的同位素年龄就有着不同地质意义，并不是都能代表结晶年龄。当岩石（体）从高温下冷却至某个温度后，某同位素母—子体系开始进入封闭状态，此时的临界温度称作该体系封闭温度。有的情况下，如浅成小侵入体或火山喷发熔岩，岩石一旦结晶便很快冷却，某个母—子体系及时进入封闭状态开始计时，用该母-子体系测出的年龄可以代表岩体侵入和火山喷发年龄。但是，在另外一种情况下，如埋藏很深的大规模岩基，岩石冷却缓慢，从岩石结晶（岩体侵位）到冷却至封闭温度以下，中间需经历一段较长时间，此时，同位素年龄代表的是岩基冷却至封闭温度以下后距离现在的时间，所以冷却年龄小于岩石结晶年龄。此外，有的岩（石）体在形成后某一时间遭受到了强烈变质作用或热动力干扰作用，子体同位素发生再平衡，当变质作用过后，同位素计时器又重新启动，此时记录的就是变质作用或热事件发生时间，而不是岩石形成年龄。还有一种情况也常常发生，同位素年龄测定对样品有着极严格要求，而实际工作中有许多样品不符合这些要求，因而得到的某些年龄完全无地质意义。总之，所谓绝对年龄并不都绝对代表形成年龄，如何正确应用同位素年龄数据研究复杂地质问题，是同位素地质年代学的中心研究内容。

⑵ 国土资源部同位素地质重点实验室

2008年度重要科研成果（1）丁悌平研究员课题组对水稻、竹子自然生长过程中的硅同位素变化规律和水稻与营养液之间的硅同位素分馏进行了系统研究，发现水稻和竹子在生长过程中优先吸收²⁸Si。随着水稻的生长，营养液中的Si含量逐渐降低，δ³⁰Si逐渐升高；在单株水稻中，由根—茎—叶—壳—米，³⁰Si值逐步升高，反映了水稻和竹子在生长过程中的硅同位素动力学分馏。该成果对研究硅的生物地球化学循环和植物硅肥具有重要意义，获2008年度中国地质科学院十大科技进展。

（2）朱祥坤研究员课题组在非传统稳定同位素地球化学研究方面取得系列成果：1）建立了铁、铜、锌、镁等非传统稳定同位素高精度测试方法，所建方法的精度达到国际同类实验室的领先或先进水平；2）按照国家一级标准物质技术规范，进行了铁、铜、锌、镁同位素标准物质研制；3）从实验模拟、地质调查和理论计算三个方面开展了铁、铜、锌、镁等同位素体系在氧化—还原、结晶—沉淀、吸附—淋滤、水岩作用、生物作用、变质作用等过程中的质量分馏研究，丰富和发展了同位素地球化学理论；4）对非传统稳定同位素在成矿作用、地幔过程、环境变化等方面的应用进行了示范性研究，获2008年度中国地质学会十大科技进展。

（3）李延河研究员课题组建立了国内第一个硝酸盐和硫酸盐的δ¹⁷O、δ¹⁸0同分析方法，首次在新疆吐—哈盆地超大型硝酸盐矿床中发现了氧同位素非质量分馏效应，△¹⁷O=12‰～17‰，为该矿床的大气沉积成因提供了可靠证据。建立了LA-MC-ICP-MS锆石微区U-Pb定年和Hf同位素分析方法，Cu、Zn同位素分析方法。在5个月的时间内对国际国内Hf、Cu、Zn同位素参考物质进行了几十次平行测试，测量结果与文献报道值在误差范围内完全一致，分析精度达到国际先进水平。

营养液和水稻中硅的δ³⁰Si变化及其与（1-f）的关系，f为营养液中硅所占份额

⑶ 同位素地质学的开放实验室

1990年，原地质矿产部将两个研究所的同位素地质学实验室联合组成了地质矿产部同位素地质开放实验室。实验室含钐-钕法、铀-铅法、氩-氩法、钾-氩法、铷-锶法、铼-锇法、铀系不平衡法等年代学实验室，氧、硫、氢、碳、硅、硼等稳定同位素实验室和惰性气体同位素实验室。
实验室主要从事同位素同位素地质学（包含同位素地质年代学与同位素地球化学）基础理论、测试技术和在解决重大地质问题和资源、环境、生态问题方面的应用研究。
开放实验室组建以来，实行对国内外开放，吸引了国内外同位素地质学及相关科学领域的优秀人才，共同对国际上关心的重大基础地质问题，与国家经济发展有密切关系的地学问题，以及环境保护、灾害防治有关的问题，开展同位素地质学研究，取得了一系列重要成果。
对中国早前寒武纪的研究，在中国发现了最老的岩石和锆石，建立了中国早前寒武纪的年代学格架、地壳演化模式，为中国早前寒武纪研究奠定重要了基础，为国内外地学界所瞩目。
对中国主要造山带演化历史的研究，也取得重要成果。其中，对秦岭造山带的同位素地质年代学研究，为秦岭造山带形成时间、演化历史、构造机制和动力学研究提供了坚实的基础，得到了国内地学界的高度评价。
在矿床同位素地质学研究方面，也做出了重要贡献。对国内的许多特大型矿床和大型矿产堆积区的地质年代学和同位素地质学研究，阐明矿床的物质来源、形成条件和富集规律，为矿产资源的找寻和评价提供了重要的依据。
开放实验室在发展同位素地质分析技术方面的工作，十分引人瞩目。实验室在国内最先建立了毫克量级锆石铀-铅法、单颗粒锆石蒸发-沉积法、钐-钕法、六氟化硫硫同位素分析法、硅同位素分析法等方法，研制了钐-钕、硫、硅、碳、氧等多种同位素国家一级标准物质。实验方法的齐全和实验技术的精细方面均处于国内领先地位，并带动了国内的同位素技术的发展。实验室多次参与国际对比测量，实验工作在国际同位素地质学界有相当的信誉。
实验室在同位素基本理论研究方面，也做了一系列开拓性的工作。对氢同位素分馏的平衡和动力学研究、矿物间和矿物内的氧同位素分馏研究、矿物间硫同位素分馏研究、以及硅同位素动力分馏研究等方面的研究成果，受到了普遍的重视。在水-岩交换作用体系的同位素研究方面，也取得了重要的成果。
实验室在国际上首次建立了硅同位素的地球化学体系，在硅同位素地质应用方面取得突破，在国内外产生了重要的影响。
在开展以上方面的研究的同时，造就和培养了一批在国内外有一定影响的同位素地质学家和后继人才。
此外，实验室为国内外许多科研、教学和生产单位提供了大量准确可靠的分析数据，培训了许多同位素研究与实验人才。
实验室在国内外同位素地质学术交流方面的表现十分活跃，在国内一直起着主导作用。
程裕淇、涂光炽、张青莲、宋叔和与陈毓川五位院士，为实验室顾问。在实验室外籍顾问中，W. Compston 教授曾任国际地质科学联合会委员，是国际上第一台用于锆石微区年龄分析的高灵敏度离子探针质谱计(SHRIMP)的发明人之一，在同位素地质年代学方面具有很高的望。Sakai教授为国际地球化学宇宙化学学会的主席，在稳定同位素地球化学研究方面成绩卓著，很有影响。江博明教授为法籍华裔科学家，在同位素地质年代学领域十分活跃，影响很大，他长期与实验室合作。
经过十年的努力，已将同位素地质开放实验室建成为设备先进、方法齐全、人员素质优秀、科研成果显著，在国内居于领先地位，在国际上有相当影响的同位素地质学重要实验研究基地，具备了成为国家开放实验室的基本条件。

⑷ 同位素地质年代学

一、大坪金矿⁴⁰Ar-³⁹Ar定年

1.引 言

关于成矿时代，毕献武等（1996）利用电子自旋共振（ESR）法估算了大坪金矿成矿年龄约为50Ma，但一直没有没有精确的同位素定年数据。本书对大坪金矿含金硫化物石英脉周围绢英岩化蚀变岩中的绢云母进行了⁴⁰Ar-³⁹Ar定年，得出了其成矿精确年代。

2.样品和分析方法

本次测定的样品为井下采集的大坪金矿8号矿脉近矿围岩，样号04125。镜下可见其原岩为闪长岩，但经过了强烈的糜棱岩化和绢英岩化，石英出现明显的核幔构造等典型的韧性变形显微构造，而长石等绝大多数已蚀变为绢云母。其中主要组成矿物为石英（约60%）、绢云母（约30%）、碳酸盐矿物（约5%）和黄铁矿等硫化物（约5%）。绢云母多呈细粒鳞片状（图版Ⅲ-3，4）。

将经破碎和手选纯度达99%以上的绢云母样品在北京原子能研究院反应堆H8通道内进行中子照射，中子通量检测标准样品为国际标样85 G003（透长石），年龄（28.34±0.28）Ma。照射后的绢云母样品在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素实验室MM5400 惰性气体质谱仪上进行测试，测定结果经过系统空白、质量歧视校正、³⁷Ar 放射性衰变校正和 Ca，K 同位素反应校正。采用 CaF₂和K₂SO₄确定Ca，K同位素反应的校正参数：（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，年龄计算中的衰变常数取λ=5.543×10^-10a^-1。详细分析流程参见王非等（2005）。

3.测试结果和讨论

大坪金矿绢云母样品的⁴⁰Ar/³⁹Ar测定结果见表6-4 ，表中所有误差置信区间为2σ。绢云母样品经过12个阶段的分步加热，加热区间为700～1450℃，其中700～940℃的温度范围即第1至第94加热阶段内，样品的年龄谱形成较平坦的年龄坪，其累积³⁹Ar占总释放量的52.33%，所获得的坪年龄为（33.76±0.65）Ma，权重均差（MSWD）为4.91（图6-11a）。在反等时线图上，截距年龄为（33.55±0.74）Ma（图6-11b），MSWD=4.68 ，正等时线图上截距年龄为（33.57±0.74）Ma（图6-11 c），MSWD=4.66 ，与反等时线年龄非常接近，且等时线年龄和坪年龄非常一致，初始Ar同位素组成为301.3±12.0，在误差范围内与大气Ar比值（295.5±0.5）基本一致，说明绢云母测试样品冷却生成时没有捕获过剩Ar。

表6-5 哀牢山金矿带成矿年龄一览表Table6-5 The metallogenic age of Ailaoshan gold belt

其中墨江金矿的铬水云母年龄，作者认为不适宜作为金矿化年龄，理由有二：其一是本书在第三章的研究表明，该矿铬水云母与镍矿化关系更为密切；其二，野外和镜下鉴定表明，在某些金矿石样品中既发现含有含铬水云母的硅质岩角砾（捕虏体），又发现铬水母沿金矿石样品的裂隙分布，表明在该区同一地质体中可能存在多期铬水云母化。

统计余下的定年结果得出：哀牢山金矿带金矿床的定年结果主要集中在约30～50Ma，与本书测定的大坪成矿时代接近，为喜马拉雅早期，表明区域各个金矿床的成矿作用不是孤立的事件，例如在成矿流体的来源、热源上应该由统一的构造动力学机制所控制。

⑸ 同位素地质学的研究

中国地质科学院，从1958年起就开始建立同位素地质实验室，是国内最早建立同位素地质实验室的单位之一。经过长期努力，在中国地质科学院地质研究所和矿床地质研究所分别建立了完整的同位素地质年代学实验室和稳定同位素地球化学实验室。这两个实验室在同位素实验技术和方法的建立和改进，在同位素地质基本理论的研究和重大地质基础问题的研究方面，做出了许多重要的贡献，在国内地学界有重大的影响。
在技术方法和基础理论方面
建立和发展以离子探针质谱和激光探针质谱为代表的的原位微区同位素地质年代学和同位素地球化学测试技术，赶上国际研究发展趋势。
1） 建立和发展铀系不平衡法、10Be法、36Cl法等年青年代学测试方法和技术，以满足环境、海洋和新构造等研究领域的需要。
2） 建立和发展过渡族元素同位素地球化学实验体系，开拓同位素地球化学研究的新领域。
3） 进一步发展稀有气体同位素地球化学的测试技术，提高其理论研究水平。
4） 进一步发展微量、快速和微区气体稳定同位素测试技术。建立硒、氯等稳定同位素测试新方法。
5） 大力推进同位素分馏机制的研究。特别是同位素动力学分馏和与质量无关的同位素分馏的研究，争取在稳定同位素地球化学基本理论研究方面取得重要突破。
6） 保持和发展已有的钐-钕、铷-锶，铀--钍-铅，建立锆-铪同位素年代学和示踪的实验体系。
7） 同位素地质年代学和同位素地球化学标准方法的建立和参考物质的研制与标定。
8） 同位素绝对比值的测量和原子量标定。
同位素地质应用方面
1） 太阳系及地球早期演化史：这是同位素地质学的优势领域，也是该实验室科研人员的专业强项。实验室将充分发挥这些优势，积极开展关于太阳系及地球早期物质演化方面的高水平研究；
2） 大陆动力学研究：重点为原始陆壳的形成时代、性质、增生速率、再循环过程、和中国主要造山带的形成演化历史及动力学研究；
3） 地球各圈层的相互作用和地球化学演化历史的研究，特别是近期古环境、古气候演变的全球变化研究；
4） 矿产资源、能源和水土资源研究。这是稳定同位素地球化学的传统研究领域，该实验室在这方面有着很好的研究基础和雄厚的研究实力。同时，我们将充分发挥该实验室同位素地质学科齐全的优势，将该领域的研究不断引向深入；
5） 环境污染和灾害问题的同位素地球化学研究；
6）（古）海洋地球化学研究：同位素在（古）海洋地球化学研究中的应用为一系列（古）海洋地球化学的研究课题提供了新的研究途径和手段，是同位素年代学和同位素地球化学的一个重要国际研究前沿。目前我国在这方面的研究还相当薄弱，实验室将加大这方面的研究力度，力争在短期内将该实验室建成我国的同位素海洋地球化学研究基地。
预期目标
1） 充分利用离子探针的技术优势，进行国内外合作，对地球早期演化和大陆动力学与地幔动力学的重大理论问题进行研究，重点为原始陆壳的形成时代、性质、增生速率和再循环过程，中国主要造山带的形成演化历史及动力学研究。
2） 建立过渡族元素同位素的理论体系，开拓这些新的同位素体系在地球系统科学中应用领域。Cu、Fe、Zn 、Mo、Cr等过渡族元素同位素地球化学是一个崭新的研究领域，是地球化学的一个新的生长的和研究牵引。尽管这方面的研究在国际上只有短短4年的历史，初步成果表明，这些新的同位素体系在地球化学、环境科学、生物圈与地圈的相互作用、太阳系与地球物质的早期演化、成矿作用等方面有着巨大的潜力。即将建成的多接受等离子体质谱实验室具有从事这方面研究的国际先进设备，同时实验室固定人员朱祥坤是该研究领域的主要创始人之一。通过5年左右的努力，使该实验室在这一领域的研究处于国际领先地位。
3） 硅同位素体系在环境与生物地球化学中的应用。硅同位素理论体系研究及其应用是地球化学研究的国际前沿之一。我室在这方面的研究起步较早，在国际上具有重要影响。硅同位素不仅在成矿作用方面具有较大的应用价值，而且在生物地球化学和环境研究中具有重大潜力。我们将保持这一优势领域，加大对硅同位素分馏机理和硅同位素体系在环境与生物地球化学中的应用的研究力度，使硅同位素地球化学的理论与应用研究上升到一个新的高度。
4） 同位素体系在环境和（古）海洋研究中的应用：同位素年代学与地球化学示踪体系在环境和（古）海洋研究领域有着重要的应用，但我国在这方面的研究起步较晚，与国际先进水平有较大差距。实验室将加大这方面的研究力度，充分发挥我室同位素年代学与同位素示踪体系配套齐全配套的优势，对黄土、石笋、深海沉积物、Mn-壳与Mn-结核等样品进行同位素年代学与同位素地球化学综合研究。力争在5年内将该实验室初步建成为我国的同位素环境地球化学与同位素海洋地球化学研究基地。
5） 建立硒、氯等稳定同位素测试新方法和锆-铪同位素放射同位素实验体系。进一步发展微量、快速的气体稳定同位素测试技术。进一步发展稀有气体同位素地球化学的测试技术，提高其理论研究水平。
6） 进一步推动同位素地质年代学和同位素地球化学标准方法的建立和参考物质的研制与标定。
7） 进行硅同位素绝对比值的测量和硅原子量标定。
8） 大力推进同位素分馏机制的研究。特别是硅的生物动力学同位素分馏和与质量无关的硫同位素分馏的研究，争取在稳定同位素地球化学基本理论研究方面取得重要突破。
9） 继续开展超大型矿床与大型矿集区的同位素研究。
10） 建立与健全同位素地质年代学与同位素地球化学数据库。

⑹ 陈文的人物生涯

1984年毕业于中国科学技术大学地球和空间科学系地球化学专业
2002年于中国地质大学（北京）获矿物学、岩石学、矿床学专业博士学位
1990年10月—2003年11月，先后任中国地质学会同位素地质专业委员会第二届委员、秘书，第三届、第四届委员、秘书长；
1994年10月-1998年8月，任第九届国际同位素地质年代学、宇宙年代学和同位素地质学大会组织委员会委员。
1988年2月-1989年5月，在法国郎哥多克（Languedoc）科技大学构造地质实验室进修常规阶段升温40Ar/39Ar测年法和激光微区40Ar/39Ar测年法实验技术。
1989年6月至今，在中国地质科学院地质研究所氩-氩同位素年代学实验室工作。1993年起在青藏高原（唐古拉山、金沙江中-西段、巴颜喀拉山、东昆仑山、阿尔金山等地）、粤西、冀北-辽西、冀东、川西、东天山、大别-苏鲁等地区从事同位素年代学研究工作。先后承担各类科研项目二十余项。
专著及科研成果：
发表学术论文60余篇，出版专著2部（合著），独立撰写科研报告7部。取得的主要科研成果：
（1）上世纪九十年代初率先在国内开展激光40Ar/39Ar定年方法研究,并于1994年初建成了该实验室。
（2）初步搭起了青藏高原北部中生代以来地质演化的同位素年代格架。
（3）通过系统的同位素年代学研究，初步确定了阿尔金断裂带形成时代（240-220Ma）和三期后期活动时代（157-140Ma；120-90Ma；45Ma以来）。
（4）冀北-辽西中生代陆相生物群及相关地层时代研究：精确测定了辽西北票四合屯含中华龙鸟、孔子鸟等珍稀化石的地层时代；将义县组火山岩同位素年龄范围限定在132±1Ma-112±3Ma，并识别出四期火山活动；系统测定了道虎沟化石层的时代并从同位素年代的角度认定道虎沟生物群应属于燕辽生物群。
目前负责的科研项目：
国家自然科学基金一项、国家973项目之专题两项、中国地质调查局科研项目一项。研究方向：（1）惰性气体同位素定年方法研究；（2）造山带造山历史研究（以青藏高原为基地）；（3）大型剪切作用与金成矿系统的时空耦合关系研究；（4）重要古生物群发生、发展和消亡时代研究（以中国中生代陆相生物群为研究对象）。

⑺ 同位素地质年代学的基本原理

放射性同位素的原子核在质子与中子组成上处于能量不稳定状态，它将自动发生衰变而转变为稳定同位素。在衰变过程中初始放射性同位素称为母体，衰变成的同位素称子体。最主要的衰变形式有以下四种：α衰变、β衰变、K层捕获、γ衰变。例如：

地球化学原理（第三版）

实验表明：放射性同位素的衰变速率与尚未衰变的母体原子数成正比：

地球化学原理（第三版）

式中：N为t时存在的母体原子数；λ为衰变常数，表示单位时间内每个原子发生衰变的概率；负号表示N随时间减少。

对上述公式进行积分，可以得到：

地球化学原理（第三版）

这就是放射性同位素的衰变定律。它表明放射性同位素由N₀个原子经过t时间，将按以e为底的负指数方程减少到N。放射性同位素衰变到剩下一半原子时所需的时间称为半衰期（T_1/2 ），即到N=时所需的时间，半衰期与衰变常数的关系可由下式求得：

地球化学原理（第三版）

放射性衰变是一种核变化反应，只是时间的函数，它不受地球化学过程中的温度、压力、电磁场及其他各种物理化学条件的影响。因此，可以利用简单的衰变定律来测定含有放射性同位素的岩石与矿石的年龄。在岩石与矿石中由于只能测得剩下的放射性原子数（N），而不能直接得到原始的放射性原子数（N₀），所以公式要进行适当变换。

设剩下的放射性母体量为P，放射性成因的子体量为D，则

地球化学原理（第三版）

因而：

地球化学原理（第三版）

或

地球化学原理（第三版）

此即放射性同位素测定地质年代的基本公式。只要测定矿物或岩石中的放射性母体量（P）及其衰变形成的子体量（D），并已知该放射性同位素的衰变常数λ，即可利用这一公式计算出该矿物或岩石的年龄。目前地质上测定年龄常用的一些放射性同位素的衰变常数及半衰期列于表3 1。显然，要使同位素测定年龄方法可用，还需具备的条件为：①放射性母体及其子体有一定的丰度，并有可靠精确的测定方法；②已知其衰变常数和半衰期，并且其半衰期应和矿物或岩石的地质年龄的数量级相近。因为如果半衰期很短，则经过一段时间后，母体已剩余很少；相反，半衰期若太长，则衰变产生的子体太少，而无法测定；③放射性母体（如⁴⁰ K、²³⁸ U等）和放射性成因的子体（如⁴⁰ A r、²⁰⁶ P b等）在体系形成后既没有外来加入，也没有丢失，保持封闭体系。另外，如有初始子体存在则必须能精确扣除其含量。

同位素年代学原理对所有放射性系列都是一样的，但不同的放射性系列中母体及子体元素的地球化学性质差异很大，例如钾、铀、氩、铅等元素的特性是迥然不同的。显然它们受地球化学条件的影响也不相同，这就是各种方法在地质应用上的主要不同之处。当然各放射性系列的元素在地质体中的含量不同，测定方法不同，精度不同，衰变常数不同等等，也使不同方法各具特点。

表3-1 某些天然放射性同位素的衰变常数及半衰期

目前，广泛应用于测定地质年龄的方法主要有钾-氩法、铷-锶法、钐-钕法、¹⁴C法和铀、钍-铅法等。

⑻ 同位素地质学的介绍

利用放射性同位素的衰变规律，稳定同位素的丰度变化，来研究地壳发展内和地质体形成的历史，以及在容不同地质作用下地球物质的迁移过程的这一学科称为同位素地质学。同位素地质学的一个重要用途是用以确定地层、岩石的形成时间。 同位素地质学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科，是地质学的一个新的分支。半个世纪以来，同位素地质学获得了迅速发展，渗透到地质学、地球化学的各个方面，对解决一系列重大基础地学问题发挥了关键性的作用。它是地球科学定量化的重要标志，是“数字地球”的重要组成部分。

⑼ 同位素地质年代学的定义

同位素复地质年代学（isotope chronology）又制称同位素年代学，是同位素地质学 分支之一。利用自然界放射性衰变规律研究测定各种地质体的形成时代的同位素记时方法。它根据放射性同位素衰变规律确定地质体形成时间和地质事件发生的时代,以研究地球和行星物质的形成历史和演化规律。所涉及的同位素主要有U Th Pb体系、Sm Nb体系、Rb Sr体系、K Ar体系、Ar Ar体系、Re Os体系、Lu Hf体系、14C等。着重研究含高放射成因同位素的封闭体系。

⑽ 国家地质实验测试中心

截至2014年底，在职职工133人，具有博士学位的33人、硕士学位的45人，大学本科38人，大专及以下17人。在职专业技术人员中，具有正高级职称的21人、副高级职称的34人、中级职称的52人，初级及以下人员23人，工人3人。入选国土资源杰出青年科技人才培养计划1人，中国地质调查局“青年地质英才”培养计划1人。内设6个职能处室、6个专业研究室；有1个部级重点实验室、2个局级和院级重点实验室、1个局级业务中心。中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、中国计量测试学会地质矿产实验测试专业委员会、全国国土资源标准化技术委员会地质矿产实验测试分技术委员会等学术组织挂靠在中心。

在研项目102项，其中科技部项目9项（含国际合作2项），国家自然科学基金项目22项，公益性行业科研专项课题24项，地调计划项目2项、工作项目20项、工作内容10项，基本科研业务费项目15项，横向项目1项。以第一单位研制国家一级标准物质19个，行业标准方法4项，中国地质调查局标准1项，获得发明专利3项，实用新型专利1项。以第一单位共发表论文39篇，其中国际SCI/EI检索论文10篇，中文SCI/EI检索论文5篇，中文核心期刊论文21篇，出版专著2部。

领导班子由4人组成：主任、党委书记庄育勋，副主任吴淑琪、罗立强，副主任、纪委书记沈建明。

主任、党委书记庄育勋（右二），副主任吴淑琪（左二），副主任罗立强（右一），副主任、纪委书记沈建明（左一）

年度重要科研成果

波谱—能谱复合型X射线荧光光谱仪的研发与产业化。结合目标仪器的特点，制定了一整套独具特色并行之有效的研发技术路线，克服了复杂结构件的精密加工、异型真空腔体（分析室）的精密铸造及其表面处理等一系列技术难题。完成了仪器核心部件——组合型高纯冷却水系统、分光室、限光器、过滤片、准直器、晶体切换、样品交换、真空保持及调试工装的设计制作；利用DSP输出PWM波形，分别设计了恒温和真空系统的控制电路和变频器电压调节电路，完成了精度最佳在±0.05ºC以内的智能恒温控制系统制作；完成了系统的数据结构设计，为波谱和能谱复合测量的数据处理、元素分布分析的数据处理等设计，建立了相应的模型，建立了X射线荧光光谱分析的数据库构架；完成了大功率高压发生器和高精度测角仪的样机加工，达到设计要求。基本完成了整机中主要部件和配套组件以及系统结构装置的设计和制作，即将进行样机的组装和调试工作。项目在研发过程中申请发明专利1项，实用新型专利2项，发表相关论文10篇，培养硕士研究生2名。

仪器搭建现场

分光室实物图

测角仪调试现场

高压发生器实物图

重要金属单矿物及同位素关键技术实验测试方法研究。该项目共由6个专题，32个课题组成，项目总经费2381万元。2014年5月完成验收。在重要金属单矿物和黑色岩系等实验测试新技术、同位素地质分析测试关键技术、元素形态与有机污染物分析、海洋与陆地油气勘察急需实验技术、矿产勘察现场快速分析与仪器研发、地矿分析方法和标准物质研制技术规范几方面取得了一系列的创新性成果，具有先进性和实用性，在地质、资源与环境领域得到了广泛应用。共发表论文71篇，取得发明专利1项、实用新型专利6项、外观专利1项、软件著作权1项。培养博士生11名、硕士生9名。

技术标准研发取得重要成果。研制国家一级标准物质16种，分别为：三江源土壤成分分析标准物质5种（编号：GBW07476～GBW07480）、北极海洋沉积物成分分析标准物质1种（编号：GBW07481）、矽线石成分分析标准物质3种（编号：GBW07843～GBW07485）、土壤中有机氯农药和多氯联苯成分分析标准物质6种（编号：GBW07469～GBW07474）；制定地质矿产行业标准4项，为生态地球化学评价动植物样品分析方法第1部分至第4部分（编号：DZ/T0253.1-2014～DZ/T0253.4-2014）；制定中国地质调查局标准1项，名称为地下水污染调查评价样品分析质量控制技术要求（编号：DD 2014-15）。这些技术标准有力地促进了地质实验测试技术发展，有效地指导和规范了地质实验测试技术工作，对促进地质矿产资源勘查和管理起到积极作用。其中青藏高原三江源土壤成分分析系列国家标准物质，定值成分多达73项，量值准确可靠，可满足三江源地区生态地球化学调查评价对样品测试结果的有效性、可比性及可溯源性的要求，同时还可作为三江源环境地球化学基线标准使用，为青藏高原世界屋脊、三江源中国水塔等生态脆弱区矿产资源勘查和开发、生态环境研究提供了有效的技术支撑。青藏高原三江源土壤成分分析标准物质、北极海洋沉积物成分分析标准物质，与项目组之前研制的南极海洋沉积物成分分析标准物质（编号GBW07357）相联合，标志着我国初步形成极地地球化学标准物质体系。

重金属离子识别光学传感器研究成果显著。能选择性识别重金属和过渡金属离子的光学传感器由于简便适用、灵敏度高等特点在环境科学和生命科学领域广泛的需求与应用。性能优良的光学传感器是构建重金属离子光学检测技术的基础。因此，光学传感器的发展一直受到国内外学者的广泛关注。国家地质实验测试中心王晓春副研究员在国家自然科学基金项目支持下，长期致力于化学传感器领域的研究，并取得了显著的成果。该研究团队以罗丹明B作为荧光母体，肼基作为桥联剂，间二硝基苯作为响应基团设计合成了一种能长波长、高选择性、高灵敏度的检测Cu²⁺的光学传感器N-（2，4-二硝基苯基）-罗丹明B酰肼。该传感器本身无颜色和荧光，但可以选择性地与Cu²⁺离子发生显色和荧光打开反应，体系由无色变为粉红色，且产生明显的荧光信号。2倍当量的其他共存离子并不能引起体系的紫外和荧光信号改变。吸光检测和荧光检测的灵敏度分别为7.3×10^-9m 和1.1×10^-9m，大大提高了对Cu²⁺离子的检测灵敏度和选择性，达到国际同行先进水平。该成果申请国家发明专利“N-（2，4-二硝基苯基）-罗丹明B酰肼及其制备方法与应用”于2014年获得国家知识产权局授权（专利号ZL 201210323481.0）。

光学传感器DNPRH的化学结构

目前，已报道的大部分传感器分子的发射波长较短（紫外可见光区），不能有效避免基体效应和自发荧光的干扰，尤其在应用于重金属离子的细胞成像时极易受到光致漂白效应影响，荧光寿命很短。针对上述问题，该课题组又发展了一种Si-罗丹明B类光学传感器—Si-罗丹明B内硫酯（简称为Si-RBS）。Si-RBS的发射波长处于近红外区域（687nm），有效避免了背景荧光的干扰和光致漂白效应影响。Si-RBS能选择性识别Hg²⁺离子，其他共存离子对Hg²⁺的识别几乎无干扰。利用Si-RBS对Hg²⁺进行荧光检测的检出限达到2.48×10^-10m。该研究成果申请国家发明专利1项（专利申请号201410424312.5）。

光学传感器DNPRH对Cu²⁺的紫外吸收（A）和荧光（B）检测的灵敏度

光学传感器DNPRH对Cu²⁺的紫外吸收（A）和荧光（B）选择性

光学传感器Si-罗丹明B内硫酯的化学结构