导读:
中国科学院地质与地球物理研究所公共技术中心是我国地球与行星科学领域具有国际先进水平的综合性技术支撑服务平台,旨在通过技术方法研发和技术服务为科技创新提供关键技术支撑。为进一步加深所内外科研人员对我所公共技术中心的了解,深入推进技术交流与合作,提高支撑服务水平,促进大型科研仪器开放共享,科技平台处策划了“仪器平台巡礼”栏目,逐一系统介绍公共技术中心的仪器平台。
本期介绍多接收-电感耦合等离子体质谱实验室。
实验室简介
多接收-电感耦合等离子体质谱实验室(Multiple Collector-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, MC-ICP-MS laboratory)成立于2003年,先后引入193nm纳米激光、257nm飞秒激光、Neptune、Neoma MC-ICP-MS等仪器。主要运用激光剥蚀系统与电感耦合等离子体质谱联机技术,开展固体样品的微区微量元素和同位素分析。实验室保持高效、开放、合作、共赢的工作模式,吸引了大批国内外知名学者来实验室开展分析与合作研究。近年来,先后有澳大利亚、美国、英国、德国、印度、韩国、香港、台湾等20多个国家和地区的科学家来实验室进行合作研究,并取得了大量突出的成果。实验室致力提供一个高水平的分析研究平台,在地质年代学、地球深部动力学、矿产资源开发和环境演变等领域研究中发挥了重要作用,提升了我国在微区同位素年代学和地球化学等学科的国际影响力。
实验室主要分析对象
针对岩浆动力过程示踪、沉积物源分析、变质作用分异以及成矿机理解剖等复杂的地质问题,研发了一系列原位微区微量元素、U-Th-Pb, Rb-Sr, Lu-Hf定年、Mg-Si-Ti-Fe-Zr等非传统稳定同位素以及Sr-Nd-Hf放射性同位素等分析方法和相关标准物质。
代表性成果
1. 多种矿物激光微区U-Th-Pb定年
为了有效确定地质体演化史,厘定自然界不同地质单元的形成时代,实验室在研制标准物质的基础上,先后开发了锆石、斜锆石、钙钛锆石、异性石、钙钛矿、榍石、金红石、独居石、磷钇矿、磷灰石、铌钽矿、氟碳铈矿、石榴石、黑钨矿、锡石、符山石、褐帘石和方解石等矿物的U-Pb激光微区测年和同时获得多元素(>30种)含量信息的方法。这些方法为限定复杂地质过程的时代和属性提供了重要的研究工具。MC-ICP-MS实验室是目前国际上可开展微区U-Th-Pb定年矿物种类最多的实验室之一。
2. 多种矿物激光微区Sr-Nd-Hf同位素分析
Sr-Nd-Hf同位素是地球化学领域应用最广的同位素体系,以前主要通过溶液法进行测定,这不仅费时、耗力,而且不能得到高空间分辨信息。通过细致的工作,MC-ICP-MS实验室开发出了单矿物激光原位微区Sr-Nd-Hf同位素分析技术,从而使本实验室成为世界上最早能开展该系列同位素分析方法研究的实验室之一。目前能够测定的矿物包括斜长石、方解石、单斜辉石、榍石、磷灰石、钙钛矿、独居石、氟碳铈矿、烧绿石、褐帘石、锆石、斜锆石、钙钛锆石、钛锆钍矿、钙锆钛矿、异性石、金红石、铌铁矿和锡石等。特别是钙钛矿U-Pb年龄、微量元素和Sr-Nd同位素分析方法的建立,为解决金伯利岩的时代与成因难题提供了重要的研究工具。
3. 矿物激光微区Mg-Si-Ti-Fe-Zr非传统稳定同位素分析
非传统稳定同位素是近年来飞速发展的重要学科方向。高精度的溶液非传统稳定同位素分析不仅揭示了不同地质储库间的微小差异,还在示踪表壳物质再循环以及高温岩浆和成矿过程等领域中发挥了重要作用。然而岩浆结晶、多阶段变质和流体活动以及扩散作用等通常会引起矿物内部极大的同位素环带,揭示这些过程需要精细的微区非传统稳定同位素分析工作。MC-ICP-MS实验室致力于开发微区非传统稳定同位素分析方法,目前已初步完成了针对橄榄石、石英、金红石、钛铁矿、黄铁矿和锆石等矿物的微区Mg-Si-Ti-Fe-Zr等非传统稳定同位素分析方法开发,更多同位素体系的研究工作正在进行中。
4. 富铷、富镥矿物的微区Rb-Sr和Lu-Hf定年
β衰变体系同位素定年(如Rb-Sr体系和Lu-Hf体系)广泛应用于地球科学领域,其在解决成矿时代以及高级变质作用等方面发挥了重要作用。β衰变同位素定年体系的一个主要特征是其母体和子体同位素具有相同的质量数,如176Lu(母体)和176Hf(子体),直接的质谱分析无法区分这些同质异位素,因此需要化学前处理过程,将同质异位素分离。但这种化学分离过程耗时费力,且其全岩样品消解方式不能揭示高空间分辨年龄信息。实验室基于三重四极杆质谱技术,开展了天然矿物标准物质的研发,并提出了全新的数据校正策略,解决了同质异位素干扰难题,研发了富铷、富镥矿物的微区Rb-Sr和Lu-Hf定年技术,极大地拓宽了微区可定年矿物的范围,为揭示矿床成矿年代及过程提供了新的思路和方法。
实验室主要仪器
多接收-电感耦合等离子体串级质谱
多接收-电感耦合等离子体质谱仪
多接收-电感耦合等离子体质谱仪
高分辨-电感耦合等离子体质谱仪
电感耦合等离子体质谱仪
激光剥蚀系统
实验室技术服务项目
(1)多种矿物激光微区U-Th-Pb定年可开展的矿物包括:锆石、榍石、独居石、磷钇矿、铌钽矿、氟碳铈矿、石榴石、黑钨矿、锡石、符山石、金红石、褐帘石和方解石(2)多种矿物Sr-Nd-Hf放射性同位素分析可开展的矿物包括:斜长石、方解石、单斜辉石、榍石、磷灰石、钙钛矿、独居石、氟碳铈矿、烧绿石、褐帘石、锆石、斜锆石、钙钛锆石、钛锆钍矿、钙锆钛矿、异性石、金红石、铌铁矿和锡石(3)矿物微区Mg-Si-Ti-Fe-Zr非传统稳定同位素分析可开展的矿物包括:橄榄石、石英、金红石、钛铁矿、黄铁矿和锆石
实验室联系方式
联系人:许蕾 联系电话:010-8299 8671邮箱:mclab@mail.iggcas.ac.cn实验室地点:北京市朝阳区北土城西路19号,中国科学院地质与地球物理研究所,地3楼105和119室。