分类:全 站  |  新闻  |  通知公告  |  重大计划  |  工作动态  |  队伍建设  |  关于我们  |  互动  |  图 片  |  视 频 查询到15条相关结果,系统用时0.223秒。

查询时间:时间不限

  • 时间范围


查询范围:标题+正文

排序方式:按相关度排序

检索范围:

    斑岩型铜金矿床是全球铜和金的重要供给来源,近年来,研究人员在多个与碱性岩浆岩相关的斑岩型铜金矿床中发现硫同位素具有时空分带特征,并且该特征与矿体品位变化相对应,这不仅为理解斑岩矿床形成机制提供了新的视角,同时也为找矿勘查提供了新的思路。全球范围而言,斑岩型铜金矿床多与钙碱性岩浆岩有关,然而,硫同位素是否也具有分带特征及其对成矿作用指示意义尚不明确。近期,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)孙嘉副研究员研究团队以西藏多龙矿集区多不杂斑岩型铜金矿床为主,兼顾区内多个矿床开展了系统研究,以此为解决上述科学问题提供新的证据。

    研究工作首先根据地质编录与矿物学研究结果,查明了多不杂矿床蚀变矿物组合类型及分布特征,并将成矿作用划分为3个阶段。其中,早阶段与钾硅酸盐化蚀变和青磐岩化蚀变有关,中阶段与绿泥石-绢云母化蚀变有关,晚阶段泥化蚀变局部发育,同时产出大量石英脉、硬石膏脉和黄铁矿脉。通过对比铜金矿体数据,确定成矿作用主要产于钾硅酸盐化蚀变带,而绿泥石-绢云母化蚀变带也有部分矿质沉淀。在此基础上,对上述不同成矿阶段和蚀变的相关脉体开展了硫同位素研究,共采集100余件样品进行系统分析。结果表明不同蚀变类型、成矿阶段的硫化物δ34S值具有明显差异,具体表现为:早阶段钾硅酸盐化蚀变(-4.8‰~-0.4‰)相比青磐岩化蚀变(1.2~4.8‰)具有更低的δ34S值,中阶段绿泥石-绢云母化蚀变(-2.6‰~0.6‰)相比钾硅酸盐化蚀变具有更高δ34S值,晚阶段三类热液脉体δ34S值逐渐升高(-3.1‰~0.5‰,-2‰~0.6‰,-0.7‰~2.3‰)。综合流体包裹体、氧同位素数据和模拟计算推测,硫同位素的分带变化主要与沸腾作用和水岩反应有关,而矿质沉淀则主要由沸腾作用导致的流体降温所引发。此外,硫同位素分带与矿体品位变化对比显示,该矿床矿体富集部位硫化物具有更低的δ34S值(矿体Cu品位>0.2%,黄铜矿δ34S(‰)<-1,黄铁矿δ34S(‰)<0),表明硫同位素对圈定矿化中心具有重要指示意义(图1)。

    同时,对多龙矿集区波龙、拿若、拿厅、拿顿和铁格隆南矿床开展的研究指示,硫同位素在矿床范围内也表现出一定的时空变化规律,并可为探讨温度、氧逸度等变化提供佐证。值得注意的是,矿集区内各矿床主要矿化阶段的硫化物均具有较低的δ34S,表明该特征在类似矿床的找矿勘查工作中也可发挥积极的指示作用。

     

    图1. 多不杂斑岩型铜金矿床铜品位分布与硫同位素变化图解

    (a.黄铁矿δ34S值;b.黄铜矿δ34S值)

    斑岩型铜金矿床硫同位素分带机制研究取得新进展

    天然成因金刚石一般产自于金伯利岩筒、钾镁煌斑岩、蛇绿岩体中,少量形成于陨石撞击。金刚石的碳稳定同位素能为它们的生长过程提供关键线索,能够示踪地幔物质循环,尤其是深部碳循环过程。目前金刚石微区碳同位素分析主要仪器设备(纳米)离子探针造价高,且对制样要求较高,迫切需要开发一种快速、准确、高效的测试方法。

    近期,中国地质科学院地质研究所开展激光剥蚀多接收器质谱法(LA-MC-ICP-MS)技术攻关,评估使用LA-MC-ICP-MS测定金刚石碳同位素可行性,取得了系列新认识。一是评估了激光参数对碳同位素分析的影响。按梯度调整激光参数,当信噪比优于4,可以获得跟离子探针类似的精度;采用合金制靶而非环氧树脂,可以有效降低碳的背景值,从而提升信噪比。二是揭示了基体效应的产生机制:通过对ICP中12C+13C/12C和40Ar3+进行了高空间分辨率耦合成像研究,阐明了40Ar3+的离子化动力学,获得了元素之间互相影响电离(基体效应)的直接证据,核素电离过程的相互影响导致元素和同位素分馏,这是产生基体效应的机制之一(图1)。三是确定了ICP中碳同位素分析的最稳定区域以便于高精度碳同位素分析。四是验证了LA-MC-ICP-MS方法的可靠性:对两种金刚石(天然金刚石(D-N-1)和合成金刚石(D-HTHP))分别使用多种技术手段进行了测量,既标定了标样也验证了该方法的可靠性,尽管空间分辨率略逊于(纳米)离子探针,但充分表明LA-MC-ICP-MS是一种快速、精确、准确的金刚石碳同位素分析方法。

    本研究通过样品制备工艺的改进、等离子体性质研究、标样研制等工作,揭示了基体效应的形成机制,评估了使用LA-MC-ICP-MS测试碳同位素的可行性,建立了金刚石激光微区碳同位素分析方法,为后续基体效应的深入研究和其它碳酸盐碳同位素分析方法研发奠定基础。该项技术已成功为珠宝鉴定行业区分出十余种人工合成及天然金刚石,并且已经为地质所深部碳循环等课题组提供了技术支撑。

    图1 等离子体中元素同位素分布(Neptune Plus)

    金刚石激光微区碳同位素分析方法取得新认识

    “年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到‘博观而约取,厚积而薄发’。”

    ——中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

    1950年 

    一名年轻的地质工作者 

    怀抱炽热的爱国情怀 

    投身于 

    新中国找矿事业中 

    辽宁鞍山 

    湖北大冶 

    山西中条山 

    ... 

    他走南闯北、不知疲倦 

    沉浸在为国家寻获矿产的 

    巨大喜悦中 

     

    中国科学院院士、著名地质学家沈其韩

    回首当年

    他激情澎湃:

    “如果一辈子能够跑十几个地区

    帮助建立十个八个矿山

    也就很知足了。”

    1984年,沈其韩在实验室用显微镜观察岩石薄片

    1956年

    他响应“国家需要”

    迎来职业生涯的转变:

    从热火朝天的

    地质找矿一线

    转入

    当时相对冷僻的

    地质科学研究

    1985年,沈其韩(左4)在内蒙古野外进行地质观察

    “我上大学的时候,

    地球化学根本没有学过,

    年代学也不知道,

    都是在工作中边做边学起来的。”

    知不足而后学

    他在

    变质岩石学

    前寒武纪地质学

    等研究领域

    奋发图强

    1991年10 月,沈其韩(左1)在北京密云观察变基性岩脉的特征

    到了1980年

    努力终得回报

    他的研究成果屡次获得

    地质矿产部科技成果奖

    和国家自然科学奖

    得到国际地质学界的

    广泛关注和认可

    2006年7月,沈其韩在黑龙江五大连池火烧山北侧考察

    如今

    这位年逾九旬的老人

    仍在地质科学研究道路上

    不倦跋涉

    他对科学的热爱和求索之心

    仿若大地上最寻常的岩石

    历经风雨

    坚韧如初

    他是中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

     

    破译地球的秘密

    ——记中国科学院院士、地质学家沈其韩

    2019年1月,在2018年度国家科学技术奖励大会上,自然资源部项目《中国最古老大陆的时代和演化》荣获国家自然科学二等奖,这项成果是研究团队三代科学家近30年研究的结晶,获奖团队中就有时年96岁高龄的沈其韩院士。

    在70多年的地质生涯中,沈其韩把所有的精力投入到早前寒武纪地质、变质岩石学和同位素年代学及铁铜矿产等研究中,在基础研究和应用研究方面作出了重要贡献。一年多之前,年逾九旬的沈其韩还坚持每天上午到办公室,翻阅报纸,了解国际国内重大事件,除了矿产新闻外,他格外关心的是土地污染治理和三农问题等。他还请助手把国内外有关寒武纪地质研究的论文打印出来,一篇篇仔细阅读,认真做摘要。正是这种精益求精的钻研精神,让他在90多岁时依然保持着出色的科研能力,再次摘下国家自然科学奖的桂冠,彰显着他为国家科技进步而努力奋斗的初心。

    满腔热情为国找矿

    1922年4月27日,沈其韩出生于江苏淮阴。1941年秋,在堂兄资助下,19岁的沈其韩经上海转浙西,偷渡日伪封锁线,终于在冬天抵达重庆。沿途祖国美丽的山河、破败的城镇、苦难的民众,给沈其韩留下了深刻印象。他渴望国家早一点强大起来。

    1942年夏,沈其韩考入重庆大学地质系。上课时,沈其韩对岩石学非常感兴趣,尤其敬佩教授矿物学的王炳章先生。经过4年学习,沈其韩成为重庆大学那一届地质系仅有的7名毕业生之一。

    1946年6月,沈其韩考入南京的中央地质调查所岩石学研究室,室主任是著名变质岩专家、中国科学院院士程裕淇。前辈地质学家身上那种严谨的工作态度、扎实的知识素养、开阔的学术视野、服务大局的工作意识、炽热的爱国情怀,深深地影响着沈其韩。

    新中国成立后,国家重点发展重工业以尽快实现社会主义工业化,钢铁成为最急需的资源。发展工业,找矿先行,地质工作者们迅速行动了起来。

    1952年,在湖北省黄石市铁山区成立了新中国第一支大型地质勘探队——大冶资源勘探队,后改称为429勘探队。沈其韩作为业务骨干参与组织铁山矿区和领导金山店矿区的后期详勘工作。他们白天到山野测量,夜晚在室内整理资料,很快完成了整个矿区精细的地形图。在两年多的时间里,沈其韩没有回过家,日夜都待在山上。1954年3月,勘探队向地质部提交了《湖北大冶铁矿地质勘探报告》,估计总储量高达亿吨以上。

    从1950年起,从辽宁鞍山铁矿、湖北大冶铁矿到山西中条山铜矿,沈其韩走南闯北,不知疲倦,沉浸在为国家找到矿产资源的巨大喜悦之中。回首当年,年过九旬的沈其韩依然非常激动:“当时地质勘查工作非常辛苦,几乎都是白天黑夜地干,一个地质队、一两千人、三十几台钻机,就想着赶紧找到矿提交报告。一两年时间矿山就建立起来了,让我很有成就感。我当时就想,如果一辈子能够跑十几个地区,帮助建立十个八个矿山,也就很知足了。”

    投身寒武纪地质研究

    不过,沈其韩为国家建立十个八个矿山的愿望很快就被迫放弃了,另一个重要的领域正等待着他。

    沈其韩在山西找矿劲头十足,这个时候,程裕淇院士向他发出召唤,让他回到地质研究所搞岩石学研究。向来服从工作安排的沈其韩内心有些不情愿:“我觉得找矿挺好的,我就留在山西算了。”

    让沈其韩改变主意的只有4个字“国家需要”,国家需要他去找矿,他无怨无悔地奔波在湖北、山西各地。现在,国家需要一些有实际工作经验的人来搞基础研究,为将来的找矿工作做指导,那么,他也会竭尽全力,绝不辜负国家的期许。

    变质岩石约占地壳总体积的27.4%,广泛地分布于早前寒武纪结晶基底及其以后的各种重要的地质构造单元中,绝大多数本来是见不到的,但是由于后来的构造运动,一些变质岩露出地表,带来深部地壳的各种信息。地质学家通过破解这些变质岩,研究地壳演化的历史。变质岩石学是岩石学的重要分支,但是相关研究一直进展缓慢,直到上个世纪初,变质岩研究才有所突破,而中国的变质岩研究当时还是一片空白。

    程裕淇院士敏锐地意识到变质岩研究的重要性——除了能够了解早期地壳的演化、通过原岩恢复推断原岩的形成环境和构造背景外,还有助于利用变质岩来找矿。就这样,1956年秋天,沈其韩跟随程裕淇院士开始了长达60年的早前寒武纪地质、同位素年代学和变质岩区工作方法研究。

    寒武纪是地质划分的一个年代,时间大约是距今5.4亿年至5.1亿年之间。在寒武纪开始后的数百万年时间里,包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现,这就是令古生物学家和地质学家百思不得其解的“寒武纪生命大爆发”。但凡所有的大爆发,之前一定有一段长期的力量积蓄储备期,地球上所有的矿产资源也正是形成于这个时期。剧烈的构造运动造成地壳抬升,将覆盖在变质岩之上的岩层剥蚀掉,使得变质岩得见天日。因此,沈其韩的研究便以早前寒武纪地层学为对象,试着从古老的变质岩中去推断地球演化的过程,解读地壳深处的信息。

    在地质学家的眼里,一块看起来很普通的石头,或许比等量的黄金还要珍贵。从热火朝天的地质找矿一线转入到相对冷僻的基础研究领域,沈其韩迅速沉下心来,一步一个脚印,踏踏实实地开始工作。

    博观约取获硕果

    “我上大学的时候,地球化学根本没有学过,年代学也不知道,都是后来在工作中边做边学起来的。”知不足而后学,沈其韩格外关注新技术新方法在实际工作中的运用。后来的实践也证明,没有同位素地质年代学,前寒武纪研究寸步难行。通过向国外专家学习,引进国际上最先进的测定同位素的仪器设备,使得中国的寒武纪地质研究在起步较晚的情况下奋起直追,不断收获累累科研硕果,逐渐缩小与国际寒武纪地质研究的差距。

    从1980年开始,沈其韩在地质科学研究上进入盛产期,他在早前寒武纪研究领域取得了一系列重大进展,研究成果屡次获得地质矿产部科技成果奖和国家自然科学奖。中国寒武纪地质研究的突飞猛进也引起了国际地质学界的广泛关注和认可,相关的研讨会和各种科学合作项目也有条不紊地推进起来。

    回忆一生的科研事业,沈其韩认为,年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到“博观而约取,厚积而薄发”。

    沈其韩说,他亲自经历了变质岩石学和前寒武纪地质学研究从落后到发展的过程,当前地质科学在飞跃发展,变质岩石学和前寒武纪地质学也应紧随时代的脉搏,不断前进。他勉励年轻地质工作者,紧紧抓住学科发展规律和国家需求,坚定信心,在学科的理论思维和实践应用等方面不断创新前行,为国家作出重要贡献。

    从某种意义上来说,地质学家是这颗星球上最智慧的人之一,他们能够从一块岩石标本乃至一粒矿物晶体中看到整个造山带的动力学过程,推测出地球过去46亿年漫长历史中发生的故事,寻找到蕴藏于地球深处的各种丰富的矿产……斗转星移,寒来暑往,沈其韩院士已经在地质科学路上跋涉了70多年,时光把他从一位热血青年雕塑成一位世纪老人,但他对地质科学的热爱和执着追求科学真谛的心却从未改变过,正像这大地上随处可见的一块块岩石,历经风雨,坚韧如初!

    院士沈其韩:破译地球的秘密

    海洋资源是海洋环境中可以被人类利用的物质、能量以及空间,包括生物、矿产、海水、空间资源及海洋能源。人类对海洋资源的调查、开发和利用是从近岸到远岸,再至深海。随着人们对海洋资源环境重要性认知程度的加深,海洋环境调查和影响评价成为提高海洋资源开发利用价值、维护海洋环境功能的重要方式。

    环境基线值指研究区环境参数的当前水平值,即环境现状值,它是环境影响评价工作中最基础的内容。环境基线调查需要记录包括物理海洋学、化学海洋学、地质地貌、生物群落等方面信息。其中,生物基线调查的主要内容包括:采集原生动物及后生动物群落数据——巨型动物、大型动物、小型底栖动物、微生物群落、底栖鱼类和食腐动物以及与资源直接相关的生物区系的数据;记录观察到的海洋哺乳动物,近水面大型动物和鸟群;记录和描述沉积物的生物扰动活动和混合状况;摄影记录手段建立图像背景资料档案;等等。

    近期,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局首次依靠自身力量完成了西太平洋工区的生物和环境调查外业工作,采集了浮游生物、底栖生物、微生物样品,并利用海底摄像记录大型底栖动物与底质环境的图像资料,为建立深海环境基线打下了基础。

    合理的技术路线和科学的技术方法是航次任务顺利完成的重要保证。下面,我们来围观本航次生物与环境调查过程与方法。

    浮游生物调查取样

    浮游生物是指生活在水中缺乏有效移动能力的漂流生物,分为浮游植物和浮游动物。它们体型细小,大多肉眼不可见,且其游动速度往往比它自身所在的洋流流速慢很多,因此它们常常“随波逐流”。浮游生物种类和数量繁多,且时空变化明显,是水域中其他生物生产力的基础。浮游生物调查研究有重要的科学价值,它们有的可以作为海流指示种,有的具有富集放射性同位素的能力并可以作为污染的指示种,硅藻、有孔虫和翼足类等死后沉积在海底,成为海洋底质重要组分,能助力古海洋环境研究。

    我们使用深水浮游生物拖网(图1)来获取大洋浮游植物(藻类)、小型浮游动物和大中型浮游动物样品。

     

    图1 深水型浮游生物拖网

    采样之前,需要准备3个润洗好的广口瓶,记号笔分别标记大、中、小和站位号,对应收集浮游生物拖网中的样品,同时备好甲醛溶液、镊子,手套等工具。每次下网前检查三个网的网具是否破损,网底管是否处于闭口状态(图2)。

    样品采集时,拖网的落网和起网保持匀速和慢速,速度0.5m/s左右,钢丝绳倾角不得大于45°,直到拖网设备出水。使用水泵抽海水,从凌空的网外侧自上而下冲洗,使粘网的标本集中于网底管,确保网中样品全部收入样品瓶,采集的样品使用中性的甲醛溶液固定,最后将样品放入阴凉避光的样品库保存。

     

    图2 浮游生物拖网采样

    底栖生物调查取样

    海洋底栖生物是指栖息于海洋基底表面或沉积物中的生物。它们多为无脊椎动物,也包括以绿藻、褐藻、红藻等为主的典型植物。按生活方式,底栖动物有固着、附着、穴居、爬行、游泳、共栖、共生及寄生等多种类型,其种类多样性极其复杂,分布范围从潮间带直至万米水深的深海底。按体型大小,底栖动物可分为大型、小型和微型底栖动物。底栖生物分别处于不同的营养层次,并且与底质环境之间存在耦合关系,因此,阐明底栖生物的数量变动规律及其与本底环境、资源间的联系,对海洋环境调查研究有重要意义。

    本航次底栖生物调查对象以底栖动物为主。按体型大小,调查对象分为大型底栖、小型底栖和微生物。大型底栖和小型底栖(以能否通过0.5mm孔径的筛划分)调查工具包括箱式采样器、定量框、样品筛、PC管等。

    采样之前,准备好硅胶软管、3个广口瓶、定量框、量杯、PC管、铲子等工具,样品筛的最上和最下层孔径没有要求,可以选择粗孔径的网筛,中间三层由上至下按孔径从大到小的顺序排放。

    底栖生物调查可以使用底拖网和箱式采样器等方式,本航次以箱式采样为主。箱式采样器出水、去上覆水后,观察沉积物的表层有无大型生物体,若有可用自封袋留存,拍照记录样品位置和站位名称;挑选未扰动或扰动少的地方,将备好的定量框和PC管插入箱式采样器中;待箱式采样器中的泥样脱离箱体,拍照并记录;取出插管,处理后两头加管堵,贴好标签根据实验目的置于普通冰箱冷藏或冷冻保存,待检测小型底栖生物;取出定量框并进行过筛处理,过筛时顶层可以加盖一层筛子防止冲水时水泥溅出,同时也防止高压水枪直接冲破样品,最底部垫一层筛子,有利于泥水尽快排空;过筛后将筛子上的剩存物分别装到样品袋,处理后置于普通冰箱保存,待检测大型底栖生物(图3)。

     

    图3 底栖生物调查取样

    微生物调查取样

    海洋微生物是来自海洋环境,可在寡营养、极端环境(低温、高压、高盐等)下长期存活并能持续繁殖的微生物,主要包括真核微生物(真菌、藻类和原虫)、原核微生物(海洋细菌、海洋放线菌和海洋蓝细菌等)和无细胞生物(病毒)。海洋微生物在生物地化循环中起非常重要的作用。深海微生物由于长期处在极端环境条件,使之形成了特殊的生物结构、基因类型和代谢产物,是重要的深海生物资源,也是深海环境基线调查的内容之一。

    本航次微生物调查内容为:水体/沉积物样品中的微生物群落多样性组成及空间分布特征等。调查工具包括箱式采样器、活塞重力采样器、无菌袋、无菌注射器、无菌瓶、去离子水、缓冲液、液氮等。

    箱式取样器出水后,用软管和无菌广口瓶收集上覆水,立即冷藏和沉淀;用润洗过的花泥铲或不锈钢勺刮取表泥(未扰动,水平方向不紧挨着插管和箱式壁)装入无菌袋,由于微生物样品对光照和温度变化十分敏感,为了防止其降解,现场处理完成后可将其置于超低温冰箱(-80℃)保存;将事先冷藏的上覆水样品取出,润洗所有过滤工具,包括空瓶、镊子、滤膜夹等器具(膜除外);滤膜夹装膜并过滤,过滤过程需注意水要从膜具的中孔流出,且螺纹口处不漏水。过完膜后,用镊子将圆形滤膜折成小扇形过液氮,置于EP管中超低温保存(图4);重力柱的上覆水/泥样品以类似的方式处理。

    图4 微生物调查取样

    海底摄像影像资料采集

    如果你认为4000米水深以下的海底是一望无边的黑暗和寂静,那你就错了。利用海底摄像系统,我们能揭开海底原貌的神秘面纱。淡定摇尾的鱼、落荒而逃的芒虾、看似不动的蛇尾、海参和海葵、固着海底的海绵、一张一弛的头足类......在镜头下一览无遗。

    本航次海底摄像调查内容为:记录底质环境状况;记录大型生物多样性。深海高清摄像系统主要由甲板单元、水下拖体及光电复合缆组成,可满足最大摄像作业深度为6000米。

    通过海底摄像可以现场记录底质环境状况;现场记录摄像大型底栖生物出现的时间、数量、种类(图5,图片依次为芒虾、蛇尾、海参、鱼类、海葵、海绵、快速游动的头足类);根据班报记录情况统计底质环境状况和底栖生物多样性。

      

     

    图5 深海大型底栖生物影像

    初步认识

    本次调查收获满满,所获浮游生物样品肉眼可见桡足类、端足类(钩虾)、水母、浮游幼体等浮游动物;大型底栖生物样品肉眼可见生物栖管、海绵骨针;微生物样品从上覆水过滤和表层泥样中提取,需进一步实验室检测分析其群落结构和多样性;海底摄像拍摄到的生物超过200个,主要生物类型有:海绵、蛇尾、鱼类、虾类、海参、头足类、海葵等。

    当前,服务支撑海洋生态环境保护,实现海洋资源绿色勘探是自然资源统一管理的重要内容。新时代新职责赋予海洋调查研究工作新使命,也要求基层海洋工作者不断学习和参与实践,丰富原有知识体系,跨学科交流和融会贯通,才能提高履职尽责能力,适应职能转型的新要求。

    广州海洋局:西太平洋航次生物与环境调查手记

    春风,细雨,嫩芽;阳光,绿草,花香。三月,是一个万物复苏的时节,大地呈现一片生机勃勃的景象,三八妇女节也在这个充满希望的季节来临。

    古有花木兰,今有娘子军。在我国的各行各业中,女性的力量一直都不容小觑。今天,就让我们一起聊一聊自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所的巾帼女将。

    莫向光阴惰寸功

    面对超负荷的科研工作、大项目纷杂的日常管理和“上有老、下有小”的生活压力,仍坚持到野外一线调查、学习——这就是资源所稀有稀土贵金属矿产研究室王岩的日常工作。这份执着和付出也换来了丰硕的成果:作为第一作者发表国内外核心期刊论文20余篇,作为第一作者出版专著《重要低品位、难选冶金属矿产可利用性评价》(2017年,43万字)、《中国典型矿床分布图》(1∶500万,2018年)及《中国钨矿成矿规律图》(1∶500万,2018年)等,参与的《全国重要矿产和区域成矿规律研究》成果获国土资源科学技术奖一等奖,连续多年获得资源所优秀个人、优秀党员荣誉称号。

    王岩(左)与陈毓川院士一行在野外探勘

    2011年入所工作以来,王岩先后在邢树文研究员、肖克炎研究员及王登红研究员的带领下,主持、参与多项中国地调局、科技部、基金委及基本科研业务费项目。幸运的是,入职不久,她便作为项目办成员之一负责了“全国矿产资源潜力评价”项目的成果汇总及资料汇交工作。该项目是原国土资源部在矿产资源领域部署的重要国情国力调查工作,也是对新中国成立以来地质成果资料的系统总结提升,其成果具有里程碑意义,达到了国际领先水平。通过参与该项目,她积累了大项目管理经验,管理水平和业务能力均得到提升。

    随着潜力评价工作的常态化,2012年“中国矿产地质志”研编工作在陈毓川院士及王登红研究员的带领下正式启动。此次编志是继1906年鲁迅和顾琅编制完成第一部《中国矿产志》百年来的一项重要的立典性工作,是矿床界的大事。该项目的顺利开展,得益于部、局、所领导的高度重视和支持,老一辈科研工作者们的引路,更与各外协单位的积极配合密切相关。独木难成舟,为了完成这个艰巨的“世纪大工程”,69个外协单位与资源所矿产志项目办拧成了一股绳。王岩作为矿产志项目办副主任,深感身上的责任之重。每个阶段该做什么、出什么样的成果,她都尽量做到考虑周全、未雨绸缪;会议的组织召开、资料的搜集整理汇交、与各研编组及专家们的沟通联系、与全国、各省级主管部门的协调等等,不一而足;对繁重的项目日常管理工作更是细致谨慎,尽全力协助陈毓川院士推进志书研编工作。

    代晶晶在海拔5200米的西藏野外工作区

    陈毓川院士及王登红主任带领的“三稀”大团队的一个传统就是老同志多、老前辈多。这些老前辈学识渊博且经验丰富,个个都是地质矿产领域的权威专家,他们渊博的专业知识和“八十岁高龄”仍保持对工作兢兢业业的态度、野外中不怕苦不怕难的精神使王岩深受感触、受益良多。在老一辈的言传身教之下,她始终坚持超强的团队合作意识和奉献精神,以一丝不苟、勤恳敬业的工作态度,践行着新时代地质工作者“责任、创新、合作、奉献、清廉”的核心价值观。

    道路千万条,奋斗第一条。为了做好一张图、处理好上万条数据,熬夜奋战是常有的事。但无论何时何地遇见王岩,她总是衣冠整洁,带给人积极向上的正能量。她常说:“少年辛苦终身事,莫向光阴惰寸功。认真把握好每一天就是成功了。”

    逐梦科研勇争先

    少年时,资源所同位素实验室博士陈蕾的理想是当一名科学家,酷爱旅行和大自然的她在大学选择专业时从事了地质学,2003年考入中国地质大学(武汉),2005年跟随李建威教授开展大学生业余科研立项,2007年荣获湖北省第六届“挑战杯”大学生课外学术科技作品二等奖和湖北省大学生优秀科研成果二等奖。在李建威教授的指导和鼓励下,她本科毕业后直接申请了硕博连读,博士研究生期间先后两次获得资助在美国地质调查局丹佛联邦中心开展合作研究,2012年从中国地质大学(武汉)毕业,获得理学博士学位。在博士研究生期间,她参与了李建威教授的国家自然科学基金项目《夏河-合作地区卡林-类卡林型金矿成因的矿物学、地球化学和年代学制约》,利用所学知识,发现此类金矿中硫化物普遍细小且环带发育,利用常规测试方法可能获得的是混合值,而利用离子探针的微区原位技术可以有效区分不同环带中硫化物的硫同位素,示踪硫源,而我国在这项研究中还是空白。

    陈蕾在实验室工作

    这段博士后生涯,在陈蕾的未来工作中起到了很重要的作用。2015年,她在国际期刊《Mineralium deposita》上发表了第一篇我国离子探针微区原位硫同位素分析技术的论文,并对西秦岭地区微细浸染型金矿不同期次的黄铁矿和不同环带的黄铁矿进行了测试,区分出它们的不同成因和硫的来源。微区原位硫同位素分析技术现已应用于大洋深钻和大陆深钻样品的测试上,在地质学5个分支领域取得了重要研究成果。

    2015年12月,陈蕾被分到资源所同位素室一线工作,成矿作用与资源评价重点实验室为她提供了平台,陆续主持国家自然科学基金面上项目等7项科研项目。工作中,她瞄准世界科技前沿,利用微区原位分析技术会产生基体效应,研发出磁黄铁矿作为实验室内部微区原位硫同位素的一种工作标样。2016年引进新的飞秒激光剥蚀系统和高分辨等离子体质谱后,她投入了全部的精力学习新的知识,野外采集样品不管是矿井还是露头都亲自跑,样品采回来自己制备,经常早出晚归泡在实验室,深夜修改论文,与毛景文院士反复探讨,向同位素室的前辈和同事们请教。目前,利用飞秒激光-高分辨等离子体质谱建立了多种矿物的微区原位U-Pb年龄测定方法,首次建立了我国矽卡岩中钙铁榴石的U-Pb测年方法并精确限定了山西义兴寨金矿床角砾岩筒的形成时间。该方法已在我国矽卡岩型铁、铜、金、钨等矿床中钙铁榴石U-Pb年龄测试工作中成功应用,并获得部分矿床中石榴石形成的精确年龄数据。

    陈蕾还十分注重学术交流,多次开展国际合作并参加国内、国际会议。她在中国地质学会2017年学术年会上的“微区原位硫同位素分析方法在地质学领域应用的工作综述”获得优秀论文奖;2018年在国际地质微束分析会议Geoanalysis上对实验室建立的新方法作口头报告,得到国际同行较好的反响。

    一路走来,陈蕾从未忘记最初的梦想,一直和自己比拼,坚持创新,不惧困难,为使自己成为更高水平的地质科技人才而努力奋斗,力争在地质科研的道路上做出更大的贡献!

    靓丽青春献藏区

    提起资源所的硕士导师代晶晶,同事们总要称赞一句:谁说女子不如男?一个优雅、知性、聪慧的女人,放弃了在青春葱茏的雅致里实现自己的梦想,选择了遥感地质这一专业,用细腻精致的本色、干练勤奋的职业素养,在10年工作时间里,出色地完成了一项又一项国家项目,将青春与汗水洒在了祖国的美好山河上。

    2009年到2018年的10年间,几乎每年代晶晶都要奔赴西藏开展野外工作。五月,北京槐花飘香、绿意盎然,正是一年风光最好的时刻,然而此刻的西藏,特别是高海拔地区,却还是春寒料峭,气候干燥、空气稀薄、环境严酷,令人望而生畏。在野外考察的路上,她常以馒头香肠果腹,甚至方便面都称得上是最美味的食物。海拔五千多米的矿区空气稀薄,稍有运动就会气喘吁吁,她凭着自己坚韧的意志和求知的精神,克服困难,奔波于西藏各个研究区域。

    2011年以来,在王登红研究员的指导下,代晶晶创新性地将遥感技术应用于三稀矿产资源调查中,取得了一系列的新认识和新突破。如,运用高空间分辨率遥感技术监测稀土矿山的开采现状和矿山环境问题,更好地服务于矿政管理工作;多源遥感数据的应用高效地提供了一批伟晶岩型锂矿找矿线索,为地质找矿节省了人力物力;通过对稀土高光谱理论研究,建立了一套基于光谱特征的稀土浓度定量评估模型,为稀土污染与流失及稀土水化学找矿提供了新思路。

    作为一名硕士生导师,代晶晶常对自己学生说:“我非常热爱自己的研究领域。遥感地质就是遥感与地质的碰撞、理论与实践的结合,这门交叉科学有很多未知可以探索,在不断探索的道路上我们可以收获很多。”她经常教育学生要开阔视野,不要局限于自己的研究领域,要不断借鉴其他学科的研究思路和研究方法。

    在资源所工作10年期间,代晶晶每年都是几个项目的负责人,在如此大的压力之下,她努力克服家庭和身体压力等重重困难,出色完成了一个又一个项目,靠的就是对学科的喜爱与坚持。

    (材料由自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所党办(工会)提供)

     

    莫道女儿娇 风雨一肩挑

    近期,自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所同位素室成功实现了含硝酸盐的碳酸盐碳氧同位素的准确测定,该方法发表在《质谱学快报》(Rapid Communications in Mass Spectrometry)上。

    在测量某些硝酸盐含量较高的碳酸盐样品的碳氧同位素时,发现氧同位素的测量精度和准确度远逊于一般水平,而在测量人为掺杂硝酸盐的碳酸盐标准物质时,也得到同样的分析结果。通过拉曼光谱确认造成氧同位素测量失准的原因是硝酸盐产生的二氧化氮(NO2),考虑到二氧化氮(NO2)的产生需要较高温度,采用低温消解的方法测量人为掺杂硝酸盐的碳酸盐标准物质,获得满意分析结果。该方法的应用可以准确测定此类复杂碳酸盐样品的碳氧同位素比值,对研究样品所在区域古气候、古环境等具有重要指导意义。

     含硝酸盐碳酸盐碳氧同位素分析方法发表于2018925日的《质谱学快报》

    资源所建立的含硝酸盐碳酸盐碳氧同位素分析方法在《...

    近日,专著《岩溶洞穴环境及石笋古气候记录》由地质出版社出版发行。该书由中国地质调查局岩溶地质研究所、国土资源部岩溶动力学重点实验室古环境研究组编著。

    2005年以来,研究组先后完成了国家自然科学基金“中国西南2万年来高分辨率的石笋记录与全球变化的响应研究”、“中国西南50万-15万年来石笋记录的气候事件与全球变化的响应”、“西南地区高分辨率洞穴石笋记录的MIS5a/4气候转换特征”、“黔桂地区洞穴现代碳酸盐沉积对气候变化的响应研究”,中国地质调查局“高分辨率洞穴石笋记录的气候突变及其规律性研究”、“中国气候变化岩溶沉积物记录研究”及中国地质科学院“岩溶洞穴滴水-碳酸盐记录对极端降水事件的响应研究”等7个项目。该书以岩溶洞穴石笋古气候环境重建与全球变化研究为主线,系统论述了石笋碳、氧同位素的古气候指示意义,集成了上述项目10余年来的研究成果,是一部融合岩溶科学和古气候环境学最新理论与方法的综合性专著。研究内容涉及岩溶洞穴环境与地质背景,洞穴石笋沉积学,石笋高精度U-230Th测年,碳、氧同位素和微量元素及现代洞穴碳酸钙沉积物、滴水的稳定同位素分析,洞穴环境的连续监测与大气降水的水汽来源等。

    《岩溶洞穴环境及石笋古气候记录》出版发行

    一、可燃冰的概念是什么?

    可燃冰,学名“天然气水合物”,是一种气体分子和水分子在低温高压下形成的结晶物质,分解为气体后,甲烷含量一般在80%以上,最高可达99.9%。

    可燃冰外貌极像冰雪,遇火可以燃烧,又称“气冰”、“固体瓦斯”等。自然界中多呈块状、层状、透镜状、结核状、脉状、浸染状、分散状等形态。2007年起,在我国海域陆续发现了多种形态的可燃冰,2009年我国祁连山冻土区发现的可燃冰则以裂隙充填型为主(图1)。

    图1 我国可燃冰产状特征

    二、可燃冰的结构是怎么样的?

    可燃冰主要有三种结构类型。I型由甲烷、乙烷、二氧化碳、硫化氢等较小直径的气体分子和水分子结合而成;Ⅱ型由甲烷、乙烷等小分子,丙烷及异丁烷等较大分子和水分子结合而成;H型由气体组分中有异戊烷等较大气体分子和水分子结合而成(图2)。

    图2 I型、II型和H型水合物结构类型示意图

     

    在自然界,Ⅰ型可燃冰最常见,Ⅱ型次之,H型较为罕见。我国南海北部的可燃冰以I型为主,甲烷含量最高达99.5%。祁连山冻土区的可燃冰以II型为主,甲烷含量为54%~76%,除甲烷外,还有乙烷、丙烷等其他烃类气体。

    三、形成可燃冰的气体来源有哪些?

    可燃冰的形成需要大量的烃类气体,这些烃类气体有的来自于微生物的分解,也有一些来自于深部油气田的热降解,当然也有两者混合形成的。相应的可以分为三种类型,分别是微生物气型、热解气型、混合气型。

    在海域发现的可燃冰绝大多数为微生物气型,我国南海北部海域发现的主要属于这种类型。在陆域发现的可燃冰以混合气型、热解气型为主,如我国祁连山冻土区发现的可燃冰。可以利用碳同位素的比例关系,来判断可燃冰的气体来源(图3)。

    图3 可燃冰气体来源判别图

     

    (中国地质调查局油气资源调查中心,“青南藏北冻土区天然气水合物调查”项目供稿)

    可燃冰是什么?

    如果在当下,准确地定位马生明的研究领域,应归为勘查地球化学学科范围。但翻看他的履历,他从1984年12月毕业于长春地质学校,分配到物化探所工作至今。在工作过程中,他从未间断学习,从中专读到博士,跨越了找矿、地球化学、水资源等多个专业学科。这一路走来,从更多方向打开了他思考和解决问题的思路,让他获得了更多的成长机会和空间。

     

    马生明,1963年6月生,辽宁本溪人,中国共产党党员,教授级高工(二级),博士,博士生导师。他先后主持科技部科技支撑计划项目、国土资源部行业科研专项、地质矿产调查项目等20项,发表论文80余篇,获国土资源科学技术二等奖1项。30余年来,他结合国家需求和发展需要,潜心钻研,孜孜不倦,在环境地球化学异常形成机理、勘查区成矿潜力评价、覆盖区地球化学勘查等方面取得了创新性成果。

     

    提出“元素相关关系法”

     

    区域地球化学调查结果显示,城镇及其周边土壤中存在着重金属元素异常,引起社会和公众的普遍关注,也给地球化学科学家提出一系列问题——这些异常是怎样形成的?生态效应如何?需要地球化学家围绕土壤重金属元素异常查证和评价方法技术研究这一主题,同时针对目前环境地球化学调查和评价工作中亟待解决的问题,拓展思路,开创性地开展试验研究工作。

     

    在土壤垂直剖面上,异常通常表现为两种主要形式:表层累积型和连续型。表层累积型异常的组分基本来自于人类活动释放产物,至少部分Hg异常与辰砂矿物有关,此类辰砂矿物是在表生条件下通过土壤微生物的参与形成的,部分Cu、Pb、Zn、As等重金属元素异常与煤燃烧或矿石冶炼过程中产生的“微球粒”及磁铁矿、黄铁矿等有关。而连续型异常多为自然成因,以区域性Cd异常为代表,Cd含量与土壤中细粒级物质组成相关。

     

    马生明通过系统的试验研究,提出了确定环境地球化学异常组分基准值的方法“元素相关关系法”,即利用重金属元素与土壤中常量元素含量间的相关性,判断异常成因类型。由此判断,城镇周边土壤Hg异常与表生条件下生物作用形成的辰砂矿物有关。

     

    辰砂和“微球粒”等的发现,为城镇及其周边环境地球化学异常成因及其形成机理研究提供了新的思路,建立起了人类活动-大气污染-土壤污染间的成因联系,促进了环境地球化学、环境矿物学等领域的进步和发展。异常生态效应评价研究结果显示,异常组分存在形态是控制异常生态效应的根本因素。在此基础上,他研究制定了区域土壤生态地球化学评价标准,为土壤重金属异常生态效应评价提供了参考基准。

     

    同时,他根据辰砂和“微球粒”的发现提出,“当污染的土壤的重金属元素呈‘微球粒’存在时,并不会产生过多的危害。”他尝试着通过一些途径来验证。这也恰好印证了谢学锦院士曾在他的一片论文中提出的观点:在勘查地球化学发展史上另一个重大的转折点,是勘查地球化学今后的目标不仅是解决矿产资源问题,更要在环境监控、治理上做文章,不仅着眼于局部的矿山环境,更要着眼于全国乃至全球的环境生态系统调查。

     

    创新性提出多维异常体系

     

    勘查地球化学是通过对各种自然介质(如岩石、土壤、水系沉积物、湖积物、水、气体和植物等)中化学元素及其同位素的含量分布进行系统测量,并研究其空间分布特征、演化规律和迁移、富集变化规律,及其与各种地质过程、地质特征和区域成矿作用之间的关系,主要为区域地质找矿、成矿预测、基础地质研究提供基础地球化学资料。

     

    上个世纪70~80年代,这个学科发展了一些较完善的地球化学勘查程序。它们的基本思路是:运用高效率的地球化学勘查方法,在广大面积内进行广泛的勘查,缩小找矿靶区,然后用效率较低、但能较精确圈定矿化范围的方法开展工作。这种做法可以用尽可能少的人力、物力和时间,找到有经济价值的矿床。

     

    从2006年开始,为了更好地服务深部找矿需求,马生明带领他的团队,以拓展地球化学勘查指标为主线,在40余个(实验区)矿床上系统开展了元素富集贫化特征、富集贫化规律、异常分布状况和控矿地球化学条件等研究。

     

    通过研究,马生明发现,在热液成因有色金属成矿系统中,存在着多属性地球化学异常,既有微量元素,也有常量元素,甚至还有同位素;既有成矿元素、成矿伴生元素,又有矿化剂元素;既有亲石分散元素、稀有元素,还有稀土元素;既有正异常,又有负异常,成矿信息极其丰富。由此拓展了地球化学勘查指标类型。通过系统梳理、集成、概括上述不同属性地球化学异常的成矿指示作用,他将此创新性地提升为深部矿预测地球化学勘查应用基础理论,即“多维异常体系”。

     

    “根据现有研究成果,多维异常体系包括元素负异常、矿化剂元素(S)异常、矿化剂元素(S)与Fe和成矿元素协同平衡、成矿与伴生元素异常、惰性组分等异常体系。”马生明介绍说。

     

    其实,要理解这个复杂的理论融合后的研究结果,或许可以通俗解释为,其中既包含了成矿的时间定位,也包含成矿的空间定位。其中每种属性的异常,都是由一系列具有内在联系的单元素异常构成。

     

    试验案例证实,在多维异常体系理论指导下,围绕勘查区或已知矿深部“是否具备成矿可能、如果具备成矿可能矿体赋存在哪、怎么找”等地质找矿中最关键的核心问题,从成矿前提、成矿强度、成矿物质、成矿机制和成矿环境等多个层面获取地球化学信息,递进地评价勘查区成矿潜力,预测找矿方向,达到提高预测可靠性和准确性的目的。

     

    多维异常体系理论,系统探讨了矿床中各属性异常体系的空间分布特点及其成矿指示作用,构建了试验矿床矿致异常结构模式。以异常结构模型为核心,提出了深部矿地球化学勘查方法技术;根据元素的带出、带入特征及其迁移量的空间变化规律,探讨元素迁移方向即热液流动的方向,进而指示找矿方向。

     

    多维异常体系理论与方法的提出,开启了地球化学勘查新模式。更直观地说,就是能够更快更好地指导找矿。

     

    目前,利用元素负异常界定热液成矿系统边界、利用S含量及其异常判断勘查区成矿强度和成矿前景等实用型技术正在经历实践检验。

     

    引进研发土壤热磁组分测量方法

     

    运积物覆盖区矿产勘查是世界矿产勘查界急需突破的瓶颈,在这种背景下,运积物覆盖区地球化学勘查理论方法创新成为研究的热点和前沿,土壤热磁组分测量方法应运而生。

     

    土壤热磁组分测量最初是由前苏联A.H.波戈留波夫等人在上世纪70年代提出的。

     

    在土壤物质组成成分中,普遍存在着一种非晶质铁锰(氢)氧化物,这种物质与成矿指示元素关系密切,而且这种物质有一个特性,就是经过热处理后可以转变为具有较强磁性的晶质铁锰氧化物,比磁化系数大为提高,利用磁选方法就可以将晶质化的铁锰氧化物从土壤中分离出来,成矿指示元素也同时被分离出来。对其进行分析测试,可明显提高地球化学异常衬度,达到强化矿化异常信息的目的。这也恰恰是土壤热磁组分测量方法的基本原理。

     

    2007年,该方法被马生明引进并开展系统试验研究。马生明在河北北部半干旱低山、内蒙古东部半干旱草原、新疆东部干旱戈壁荒漠、青海柴达木南缘干旱盆地等景观区进行示范研究。结果表明,土壤热磁组分测量将覆盖层中的Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、As、Sb、W、Mo等元素的异常强度提高一倍以上,而且异常稳定重现,显示出该方法广泛的适用性和有效性。

     

    青海野马泉试验区冲洪积层厚度大于100米,土壤热磁组分测量在已知勘查区内异常明显,证明了方法的有效性,同时在勘查区外围发现了范围和强度更大的多元素组合异常,为进一步的勘查工作指明了方向。土壤热磁组分测量方法有效推进了覆盖区找矿难题的破解。

     

    历经十余年的发展和积淀,在马生明的带领下,物化探所已经构建起稳定的矿产勘查地球化学理论方法研究团队,培养博士4人,硕士17人,为后备地质人才培养做出了应有贡献。



    用勘查地球化学理念解决资源环境问题
    所在单位:地科院地质研究所
    完成人员:朱祥坤、孙剑、房楠、李世珍、潘晨旭、陈岳龙
    项目来源:国家自然科学基金项目,行业基金项目
    起止时间:2009年1月-2014年12月

    主要进展

      白云鄂博稀土-铌-铁矿床是世界著名的超大型多金属矿床,受到国内外地学界的广泛关注。自1927年发现以来,前人在此做了大量工作,取得了一系列成果,但对矿床形成机制和成矿时代或期次的认识仍存在很大分歧。本项目利用新兴的铁、镁同位素示踪技术,结合传统的钐-钕、锶、碳、氧同位素体系,对矿床的形成机制和成矿时代进行研究,取得了以下创新性成果:

      1.首次系统地开展了白云鄂博矿床的铁、镁同位素研究,对矿化元素本身和赋矿层的主量元素进行了直接示踪,结果为矿床的岩浆成因提供了有力的证据。这不仅是白云鄂博矿床成因研究的一大重要进展,也为如何运用铁、镁等新兴同位素体系进行矿床成因研究提供了范例(成果发表在Precambrian Research, International Geology Reivews, Chinese Journal of Geochemistry, 岩石学报等)。

      在白云鄂博矿床的成矿机制方面,前人争论的焦点在于铁的物质来源和赋矿层“H8”白云岩的成因(火成或水成),但缺乏直接可靠的证据。由于铁是成矿元素,铁、镁是赋矿层的主量元素,本研究系统开展铁、镁同位素研究,为矿床的成矿物质来源和矿床成因进行直接示踪。

      首先对典型沉积成因的含铁建造及其碳酸盐岩、和矿区广泛分布的火成碳酸岩墙的铁、镁同位素进行了研究,结合已有工作,厘定了沉积、火成岩石的Fe、Mg同位素组成分布范围。在此基础上,详细调查了白云鄂博矿床铁矿体及赋矿层“H8”白云质大理岩的铁、镁同位素分布特征。研究结果表明,白云鄂博矿床细粒铁矿石和“H8”白云岩的铁同位素平均值δ56Fe-IRMM在0附近,并且变化范围很窄,与火成岩的铁同位素组成一致;同时,磁铁矿和白云石矿物之间的铁同位素分馏很小,指示高温形成环境。“H8”白云岩的大部分样品镁同位素组成落在火成岩范围,少量数据落在火成岩和沉积白云岩之间。这表明白云鄂博矿床是以岩浆作用为主导而形成的矿床。由于铁、镁是白云鄂博矿床的主量元素,铁、镁同位素的研究成果为该观点提供了有力而直接的证据。

      2. 运用Sm-Nd同位素技术对白云鄂博矿床的形成时代进行了精确定年,并重新厘定了矿床的成矿时代和成矿期次(成果发表在Ore Geology Review, 地球学报等)。

      在白云鄂博矿床成矿年代学方面,前人已对开展大量的研究,获得了大量的年龄数据。虽然如此,这些年龄数据所代表的真正地质意义仍有待进一步研究,白云鄂博矿床的成矿时代和成矿期次仍然存在激烈的争论。由于白云鄂博矿床是一个稀土矿床,本研究利用Sm-Nd同位素体系对矿床的成矿时代和成矿期次进行直接制约和厘定。

      由于白云鄂博矿床遭受了复杂的地质作用和多期次的交代作用,选取合适的样品是获得可靠的定年结果的基础。本研究首先开展了详细的岩相学和矿相学研究,对矿石和赋矿岩石的期次进行了划分。在此基础上,选取了未遭受交代作用的白云岩“原岩”进行Sm-Nd同位素定年,获得了高精度的等时线年龄1287±26Ma。同时,对不同期次的矿石和赋矿岩石的全岩和单矿物进行了Sm-Nd同位素测定。综合前人的数据,利用Sm-Nd同位素体系对矿床的成矿时代和期次进行了厘定。结果表明,白云鄂博稀土的成矿时代约为1.3Ga,与碳酸岩墙的形成时间一致,成矿物质来源于地幔。加里东期的热事件(约0.44Ga) 导致了白云鄂博矿床的晚期稀土矿脉的形成和原有矿体中部分稀土矿物的重结晶,但成矿物质主要来源于矿体内部的稀土再循环,外源物质的贡献不明显。约1.3Ga到约0.44Ga间的一系列中间年龄为后期热扰动的结果,并不代表成矿事件。简言之,白云鄂博矿床只在中元古代发生过一次实质性的稀土矿化作用,地幔是稀土物质的单一源区。

      3. 对白云鄂博矿床开展了铁、镁、碳、氧、锶、钕等同位素的综合研究,完善了白云鄂博矿床的成矿模式。
      利用不同同位素的特点,综合开展了铁、镁、碳、氧、锶、钕等同位素的综合研究,从不同角度对矿床的成因进行制约。研究表明,白云鄂博矿床可能是在中元古代时期(约1.3Ga)的大陆裂谷环境下,由火成碳酸岩岩浆在海底侵入或喷出而形成,岩浆侵入或喷发期间可能有海水或少量沉积碳酸盐岩加入,也很有可能伴随热液活动。矿床形成后区域上发生了多次地质事件,矿床发生了一定的热扰动,但成矿物质只在内部发生了再循环,外源成矿物质的加入很有限。
     
      上述研究为白云鄂博矿床的成因和成矿时代提供了重要制约,完善了白云鄂博矿床的成矿模式。

      上述研究的部分成果已在国内外期刊上发表论文18篇(其中SCI期刊8篇,EI期刊3篇)。


    图1 白云鄂博矿床Fe同位素组成及与其他类型矿床的对比


    图2 白云鄂博矿床Mg同位素组成


    图3 白云鄂博矿床成矿模式图

    1-5 白云鄂博矿床成因再研究

    中华全国归国华侨联合会(以下简称“中国侨联”)在京举办第九届新侨创新创业成果交流活动,并现场颁发了第九届“侨界贡献奖”。中国地质调查局地质研究所朱祥坤研究员荣获第九届“侨界贡献奖”一等奖。

    朱祥坤,男,中共党员,1961年生,山东临沂人。1997年获得剑桥大学博士,1998年为牛津大学博士后,曾任牛津大学地球科学系研究员。2000年取得英国永久居留权,2002年10月回国,为归侨身份。2003年度成为国家杰出青年基金获得者,2013年获国土资源部首批科技领军人才称号,现任中国地质科学院地质研究所二级研究员、同位素地质研究室主任,自然资源部同位素地质重点实验室主任,中国地质学会同位素地质专业委员会主任,国际同位素丰度与原子量委员会领衔委员,国际纯粹与应用化学联合会无机化学二部领衔委员。

    朱祥坤研究员主要从事同位素地球化学和同位素地质年代学研究,是国际非传统稳定同位素地球化学主要奠基人之一。他先后主持国家杰出青年基金、自然科学基金项目、863项目、国家重点研发项目课题、公益性行业专项项目、地质调查项目等30余项;在Nature、Science、Nature Geoscience、Nature Communications等国内外学术刊物发表文章200余篇;2018年以第一完成人获国土资源科学技术二等奖。他的主要成果包括:修改铅元素原子量,所获成果被化学界最高国际学术组织“国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)”采纳,并入选中国地质调查局、中国地质学会2021年度地质科技十大进展;作为主要国际奠基人之一,从非传统稳定同位素的分析技术、学科理论、到应用示范等方面做出系统性开创性贡献,引领了非传统稳定同位素地球化学研究方向;在前寒武纪地球表生系统演化研究方面成果突出,发现了中元古代早期全球性氧化事件,率先提出成冰纪非冰期的古海洋渐进增氧模型,提出了新元古代生物与环境协同演化新观点等。

    据悉,本届“侨界贡献奖”全国共128人获奖,其中一等奖52名,二等奖76名。中央国家机关获得一等奖的仅五人。“中国侨界贡献奖”由中国侨联于2003年设立,每两年举办一次,设立目的是表彰在回国创业和为国服务中成绩突出的创新人才,对于激励侨界人才立足本职、建功立业、报效国家发挥了积极作用。

     

    图为2014年朱祥坤研究员参加国际地球化学大会

     
    地质所朱祥坤研究员荣获第九届“侨界贡献奖”

    他,醉心于基础地学研究,在18年时间里验证了国际地学界的三大猜想,其中对在喜马拉雅造山带和苏鲁超高压变质带发生地壳熔融作用的研究成果,改变了学术界此前的惯常认识。

    他,就是来自自然资源部中国地质调查局地质研究所的中国地质调查局杰出青年科技工作者曾令森。

    2020年8月,曾令森(右)在西藏鲁朗地区采集样品

    为地学界三大猜想找到证据

    早在1984年,国际地学大师瓦森(E.B. Watson)和哈里森(M. Harrison)就提出了“变质岩部分熔融存在高度钕(Nd)同位素不平衡现象”的猜想,但可惜的是一直没有获得关键证据。而为这一猜想提供证据的就是曾令森。

    曾令森1991年从南京大学地球科学系构造地质与地球物理学专业毕业后,一直醉心于基础地学研究。1998年,曾令森到美国加州理工学院地质与行星科学系学习,以美国内华达岩基为主要研究基地,应用野外实测和理论模拟相结合的方法,发现了变质岩部分熔融高度钕(Nd)同位素不平衡的现象,在系统研究后构建出符合地质情况、较简洁的理论模型,解释了变泥质岩部分熔融作用中铷—锶(Rb-Sr)和钐—钕(Sm-Nd)同位素系统耦合行为,从而使这一猜想正式上升为基础地学的一大理论。2008年,澳大利亚出版的由麦考瑞大学弗农教授和悉尼大学克拉克教授联合编写的《变质地质学》教科书,将这项基础地学研究成果收录其中。

    2004年学成回国后,曾令森将目光锁定国际基础地学研究的两大热点:喜马拉雅造山带和苏鲁超高压变质带。以这两条典型碰撞造山带为基地,系统研究超高压至地壳温压条件下,地壳物质部分熔融的岩石学和地球化学特征,探讨部分熔融作用的构造物理学和地球化学效应,仅用5年就证实了地学界对两大造山(构造)带存在多年的两大猜想:在喜马拉雅造山带,碰撞造山早期也有熔融事件发生;在苏鲁超高压变质带,可以发生熔融作用。这两项研究成果,改变了学术界此前的惯常认识,引起国际基础地学界的关注。

    2011年,曾令森的论文《藏南北喜马拉雅穹窿中始新世高Sr/Y比花岗岩:增厚下地壳熔融作用》在《地球与行星科学通讯》上发表后,即成为SCI高被引论文之一。《地球与行星科学通讯》在收到他关于苏鲁超高压变质带的论文后,居然发现找不到足够有类似研究经历的审稿人。最后,还是《科学通报》主编、中国科学院院士郑永飞推荐其他专家审阅后,曾令森的这一研究成果才得以面世,并引发了多人的后续研究。

    2009年,曾令森在俄罗斯远东马加丹岩基做野外工作。

    初心不改探求地球本源

    人类虽然生活在地球上,但对地球的许多认知仍较浅显。而正是这许许多多的未知,令地质科学充满魅力。曾令森坦言,自进入南京大学后,就一直对探求地球本源有着浓厚的兴趣。

    他以自己的研究重点——地壳熔融研究为例进行了说明。熔融一般发生在地壳5公里以下、最低温度650摄氏度的区域,是大陆地壳活动和演化的一个重要过程。经过重要元素迁移、富集和挥发份(如二氧化碳)的释放或捆绑,发生过部分熔融的岩石是了解、洞悉地壳岩石学和地球化学过程的最直观对象。地壳熔融作用的研究,在解译大陆地壳地球化学特征的形成机理、限定古老地质构造背景、生物演化的地质环境等方面都起着关键作用。

    这种研究既枯燥又具有挑战性,除要在野外找到带有熔融证据的样品外,还要对样品进行细致加工,然后再通过实验手段对其进行地球物理、地球化学和岩石学的分析。最后,还要厘清各实验数据间的关系,整个过程的难度不亚于茧中抽丝。

    对曾令森的变质岩部分熔融高度存在钕(Nd)同位素不平衡现象这一科研成果,美国科学院院士、著名实验岩石学家瓦森评价:“不仅是一创新性的贡献,还是后续研究的榜样。”《变质地质学》期刊前主编布朗教授在庆祝美国地质学会成立125周年和皇家地质学会成立200周年的有关花岗岩研究进展的评述中,亦将其列为当时国际花岗岩研究的重要进展之一。

    回国后,曾令森坚守基础研究的初心,用丰硕的研究成果回馈养育他的祖国:发现了石榴子石的溶解行为如何影响花岗质岩浆的元素和放射性同位素的组成,证实了在含水部分熔融过程中榍石(含钛硅酸盐矿物)确实是调制熔体重要微量元素和钕(Nd)同位素的重要副矿物,确定了变沉积岩含水部分熔融和脱水部分熔融形成的淡色花岗岩的元素和放射性同位素(Sr-Nd-Hf-Pb)组成的差异,其中独居石(磷酸盐矿物)和锆石(锆硅酸盐矿物)的差异溶解作用是控制地壳深熔熔体铅(Pb)同位素组成的关键因素。

    近年来,他在喜马拉雅造山带印度—欧亚大陆碰撞前的构造和物质组成、藏南新生代地壳厚度的变化及深部构造过程、中下地壳物质部分熔融作用对稀有金属成矿控制等方面也取得了阶段性成果,目前正在建立理论模型,将回答哪种地壳部分熔融反应更有利于稀有金属成矿等关键问题。

    期待更好的基础研究环境

    基础地学研究需要甘于坐冷板凳,但只要出了原创性成果,在人类解决自身发展面临的资源、环境问题上却意义重大。

    比如,地壳熔融研究本身就很难取得成果,就算有所突破,也会因难懂的专业词汇而让人难以理解,更难走进普通公众的视野。但其研究成果对深部找矿、矿产成因、成矿规律等研究却具有重要的指导意义。

    “无论是从我国地学进步,还是从地学支撑经济社会发展的角度看,国家都应采取切实措施营造更好的基础研究环境。”曾令森说。

    就如何营造好的基础研究环境,曾令森建议,一方面,要营造良好的基础研究氛围。与应用研究不同的是,基础研究与应用转化、形成经济效益还有相当距离。因此,即使国家出台了鼓励科技人员兼职、以专利创业等诸多支持政策,基础研究人员仍难以享受。要让科技人员心无旁骛地醉心于基础研究,就必须从薪酬、社会地位等多方面想办法。

    另一方面,要加大基础地学研究的资助力度。一是要在各项重大科研计划中,列出一定比例的基础研究项目或经费。二是在相关基础研究项目研究周期结束后,自动安排后续或深化研究项目,以保持基础研究的持续稳定。三是可探索基础研究委托制,建议自然资源部和中国地质调查局每年梳理国际、国内重大地学基础地质问题,设立相关研究项目,与财政部协调后将项目委托给研究成果突出、诚信度高的基础研究人员。

     

    科技创新人物 曾令森:抽丝剥茧揭秘地壳演化