【文章內容簡介】 t一0s同位素系統示蹤及定年應用方法研究取得了重要進展，所建立的分析方法得到了廣泛的應用，研究成果獲得國土資源部2005年科技成果二等獎。特別是在科技部基礎性工作專項資助下，國家地質實驗測試中心Re—Os地質年代學研究小組成功研制了兩個國際上首例輝鉬礦Re一0s年齡國家一級標準物質，為國內外Re一0s年齡實驗室建立了科學數據比對的共同尺度，起到了消除國內外實驗室之間的系統誤差和檢驗新研究流程正確性的作用；中國科學院、中國科學技術大學等單位以及美國和日本等實驗室，均采用該標準物質作為實驗室監(jiān)控樣；同樣受科技部基礎性工作項目專項資助，該小組正在研制的符合國家一級標準物質要求和國際定值規(guī)則的首個銅鎳硫化物和海山富鉆結殼的Re、0s含量及0s同位素比值的標準物質工作也取得了重要的進展。金屬礦床精確定年技術方法、地質應用研究、年輕沉積物同位素定年、同位素示蹤方法研究、鋯石的陰極發(fā)光標型特征及其成因的研究都取得了重要進展。 多接收器等離子體質譜(MC—ICPMS)是20世紀末發(fā)展起來的同位素高精度測試新技術。與傳統的熱電離質譜相比具有多方面的優(yōu)勢：①提高電離效率，可對采用熱電離質譜(TIMS)技術難以有效電離的元素(如Hf等)進行高精度同位素比值測定；②運用元素內標或標樣一樣品交叉法(StandardSampleBracketing)，對Fe、Cu、Zn、Mo、Cr等金屬元素同位素進行高精度測定；③與激光進樣系統聯用，進行微區(qū)原位同位素測定；④提高Sr、Nd、Pb等傳統同位素的分析效率。近年來，中國科學院、國土資源部、高等院校等科研和教學部門先后建立了MC—ICPMS實驗室，特別是在非傳統穩(wěn)定同位素和原位鋯石HF同位素分析方面取得了一批較高水平的研究成果。 國土資源部同位素地質重點實驗室2006年引進MC—ICPMS儀器以來，在非傳統穩(wěn)定同位素研究方面取得的一些重要進展。突出表現在：①在國內率先建立了Fe、Cu、Zn、Mg等同位素的高精度測定方法和與之配套的樣品純化技術，并初步研制了這些同位素體系的標準物質，從而為我國科技工作者在該國際前沿領域開展高水平研究奠定了必要的基礎；②開展了Fe、Cu、Zn、Mg等同位素的質量分餾研究，豐富和發(fā)展了非傳統穩(wěn)定同位素質量分餾理論，為這些新同位素體系在地學中的應用奠定了必要的理論基礎；③開展了前寒武紀條帶狀鐵建造的鐵同位素地球化學研究，為運用過渡族元素同位素對金屬礦床成礦作用的直接示蹤提供了范例，從而開辟了我國金屬礦床成礦作用研究的新途徑；④開展了湖泊、海洋沉積物和懸浮物的過渡族元素同位素研究，為環(huán)境與全球變化研究提供新手段。 中國地質科學院礦產資源研究所同位素研究組系統地開展了硅同位素地球化學研究。在國家自然科學基金委員會、國土資源部和中國地質調查局的大力支持下，開展了《地球表面圈層硅同位素地球化學循環(huán)研究》、《同位素測試新技術的地質應用研究》和《硅同位素與原子量測定》等研究項目，加深和拓寬研究領域，進一步完善硅同位素地球化學學科體系。其研究成果主要表現在：①準確標定NBS一28等國際與國家硅同位素參考物質的硅同位素絕對比值與硅的原子量；②改進的硅同位素測試方法得到國際同行的承認；③研制并標定了國家一級硅同位素標準物質；④在水圈、生物圈硅同位素地球化學循環(huán)的新的、交叉學科的研究方面取得重要突破。一些重要研究成果為研究河流的侵蝕沉積作用和環(huán)境影響提供有力證據，并為地球表面圈層的硅同位素地球化學循環(huán)研究提供重要資料。該研究成果獲得2006年國土資源科學技術二等獎。該研究小組還與長江委水文局合作，依托地質調查項目《長江流域侵蝕、沉積作用與環(huán)境的同位素研究》，開展了《長江水的化學與同位素演化及其環(huán)境意義》的研究。項目組已在長江干流和支流系統采樣，對水及水中懸浮物進行礦物學、地球化學與同位素地質學綜合研究，獲得了許多新的發(fā)現。這些發(fā)現為了解長江流域的氣候與水文變化、三峽工程對河水化學與同位素組成變化的影響，以及水圈的硅循環(huán)的研究提供了極為珍貴的資料，奠定了良好的基礎。該研究小組還在中國地質調查局的支持下，開展了“激光探針微區(qū)穩(wěn)定同位素分析方法及地質應用研究”，成功建立了一套激光探針微區(qū)氧、硅同位素分析系統(包含對激光熔樣裝置的研制和純化系統的改進)。利用這一分析系統，研究人員對樣品準備、試劑純化、裝樣和預處理、激光制樣、氣體提取與純化、質譜測量等各個環(huán)節(jié)進行反復摸索，建立了激光氧、硅同位素分析方法，分析精度均達到了國際同類研究的先進水平。激光氧同位素分析方法的樣品含O2量可低至7μmol(相當于200μg02)，‰；激光硅同位素分析所用的樣品Si含量可低至5μmol(相當于140μgSi)，‰。與此同時，項目組研制了石英玻璃和錳鋁石榴石兩個激光氧、硅同位素分析工作標準物質，填補了國內有關領域的空白，為激光同位素分析在國內地質領域的應用和推廣奠定了基礎。項目組對偉晶巖、輝長巖、地幔包體等難熔礦物進行了氧、硅同位素分析，初步探索了該技術在地質方面的應用。這些成果填補了國內在有關領域的空白，為激光硅、氧同位素地球化學研究的進一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。國家地質實驗測試中心利用MAT253氣體同位素質譜儀，開拓了環(huán)境地球化學單體同位素分析測試技術研究的新領域。先后開展了連續(xù)流穩(wěn)定同位素氣體質譜測試技術及其在地學研究中的應用、生物標志化合物單體同位素分析、單分子穩(wěn)定同位素分析在地學研究中的應用、大陸科學鉆探孔區(qū)地下深部流體及微生物研究、科學深鉆的地下微生物及地下流體研究等。獲得的初步研究成果包括：①建立了元素分析一同位素質譜(EA—IRMS)分析沉積物、土壤和植物等樣品有機碳、氮同位素的方法；②建立了GasBenchⅡ—IRMS分析水中氫氧同位素的方法；③建立了GC—C—IRMS分析天然氣中低碳烷烴碳穩(wěn)定同位素的方法。其中，EA—IRMS分析沉積物、土壤和植物等樣品中碳、氮同位素和GasBenchⅡ一IRMS分析普通水中氫、氧同位素的測試水平達到國內外同類實驗室的水平。同時，在開展生物標志化合物單體碳同位素前處理方法的研究中也取得了初步成果。這些實驗測試方法體系的建立與完善將為生態(tài)環(huán)境地球化學交叉學科的研究提供堅實的實驗測試平臺。 利用現代分析測試技術，開展野外現場分析技術研究，為地學科研和礦產勘查提供及時、可靠乃至決策性的現場測試數據支持，是地質實驗測試技術發(fā)展的重要方向之一。近年來，地質科研、地質調查野外現場分析技術有了長足的發(fā)展。大陸科學鉆探工程(CCSD)的開展，有力帶動了現場分析技術的發(fā)展，特別是科學鉆探現場流體分析技術達到目前國際水平，為地下流體地球化學研究提供重要信息。國家地質實驗測試中心先后承擔了流體地球化學實驗室建設、大陸科學鉆探孔區(qū)地下深部流體與微生物研究科學深鉆的地下微生物與地下流體研究、多功能車載野外實驗分析裝備研制等多項國家級工程或科研項目，開展了大量現場分析研究工作。 在大陸科學鉆探工程中，國家地質實驗測試中心負責的流體地球化學實驗室配備了GC、HPLC和小型氣體質譜儀等多種現代分析設備，對鉆井過程中泥漿的氣體和離子組成進行了不間斷測量和實時氣體數據跟蹤；得到了CCSD的5158m主孔氣體(HHe、CH0NAr和C02)和泥漿中陰陽離子(C1一、SO42一、F一、N03一、K+、Ca2+、Mg2+)的完整剖面，為鉆井過程決策和相關項目的科學研究提供了大量有價值數據。取得的成果有：①通過H2的異常升高為鉆頭磨損提供實時指示；②捕獲了蘇門達臘、昆侖山西口等8級以上大地震造成的CCSD流體異常數據，發(fā)現了地震與流體異常的相關性；③對He異常中的幔源成分進行了解析，證實了存在幔源流體的貢獻；④對HC02的大異常進行了現場實驗研究，證實由泥漿分解產生的C02和H2與來自地下的流體并存是4820～4930m井段極高異常的原因；⑤甲烷異常與晶洞具有極好相關。目前正在開展的以國家地質實驗測試中心為牽頭單位，中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所、勘探技術研究所、北京探礦工程研究所參加的國家“863”項目“多功能車載野外實驗分析裝備”課題的主要目標是面向西部偏遠覆蓋區(qū)的礦產勘查，集淺鉆取樣、制樣和現場分析于一體。該課題強調快速性、經濟性和有效性，劃分為鉆探取樣、賤金屬分析、貴金屬分析、氣體分析、車載集成等若干模塊，并按模塊相對獨立地開展工作。這也為研究成果的擴展應用打下了好的基礎。例如氣體分析可獨立應用于科學鉆探現場，賤金屬、貴金屬可應用于鉆探現場等。目前，各模塊正在按分工開展工作，已取得一些初步研究成果。項目研究目標的實現將極大地推動野外現場實驗測試技術的跨越式發(fā)展。 無污染或低污染的“綠色”分析技術和樣品制備技術方法的開發(fā)也成為當今國內地質實驗測試技術發(fā)展的趨勢。國家地質實驗測試中心在國內率先開展了樣品粒度與分析測試中最低樣品消耗量間關系的研究，對涉及不同類型地質樣品的粒度、樣品代表性和最小取樣量的應用基礎理論進行了探討，并取得了初步成果。證明了當樣品粒度30μm時，取樣量減小到2mg仍能保證試樣的代表性，較常規(guī)方法酸的消耗量降低了100倍，并大大減小了溶樣時間，提高了分析效率。這種前瞻性的應用基礎理論研究的突破，不僅將降低分析成本，提高分析效率，而且還將極大地減小分析試劑對環(huán)境的二次污染。這項研究的突破將成為分析化學中的一次重要的理論和實踐的創(chuàng)新。 國家地質實驗測試中心還結合地下水、土壤中有機污染物調查，開展了固相萃取、加速溶劑萃取等低污染樣品處理技術的研究，并取得了進展。 圍繞現代分析測試技術產生的海量數據，實驗室信息管理系統(LIMS)和實驗測試質量控制與標準物質的研制也越來越引起重視。在“十五”期問，國家地質實驗測試