近年来，中国地质调查局坚持创新引领，实现地质调查高水平科技自立自强成效显著。根据文献与专利数据库检索统计，今年上半年以来，局属43家单位以第一作者机构或者通讯作者机构被SCI-E收录了762篇论文，同比增长62%。局属43家单位中共申请专利369件，同比增长16%，全部为发明专利。有41家单位获得了专利授权，共计522件，其中发明专利授权357件，实用新型专利授权160件，外观设计专利授权5件。

论文方面，如图1所示，中国地质科学院地质研究所、中国地质科学院矿产资源研究所、广州海洋地质调查局、中国地质科学院、中国地质科学院地质力学研究所、中国地质科学院水文地质环境地质研究所、中国自然资源航空物探遥感中心、青岛海洋地质研究所、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所和中国地质调查局自然资源综合调查指导中心发文量位居前列。

图1局属单位2025年上半年SCI-E论文收录情况（TOP10）

专利方面，广州海洋地质调查局申请专利最多，达51件；其次是中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，有31件；青岛海洋地质研究所和中国自然资源航空物探遥感中心专利申请量均超过了20件（如图2）。广州海洋地质调查局获得专利授权数量最多，有55件;中国自然资源航空物探遥感中心有34件(。

   图2局属单位2025年上半年专利申请情况（TOP10）

图3局属单位2025年上半年专利授权情况（TOP10）

中国地质调查局地学文献中心作为中国地质调查局直属地学图情机构，将持续跟踪局属单位在期刊、论文、专利和基金等方面的科技动态，积极为中国地质调查局高质量发展提供支撑。

近年来，中国地质调查局坚持创新引领，地质调查高水平科技自立自强成效显著。根据文献数据库检索统计，今年上半年以来，局属43家单位以第一作者机构或者通讯作者机构被SCI-E收录了471篇论文。局属43家单位中，有38家单位申请了专利，共计322件，其中，发明专利318件，实用新型专利4件。有40家单位获得了专利授权，共计631件，其中，发明专利授权370件，实用新型专利授权261件。

论文方面，如图1所示，资源所、地质所、广州海洋局、地质力学所、水环所、青岛海洋所、地科院、成都地调中心、武汉地调中心和航空物探遥感中心等单位发文量位居前列。

图1局属单位2024年上半年SCI-E论文收录情况（TOP10）

专利方面，如图2所示，广州海洋局申请专利最多，达51件。成都综合利用所和青岛海洋所专利申请量均超过了20件。如图3所示，广州海洋局获得专利授权数量最多，有77件，青岛海洋所有63件。

图2 局属单位2024年上半年专利申请情况（TOP10）

图3 局属单位2024年上半年专利授权情况（TOP10）

中国地质调查局地学文献中心作为中国地质调查局直属地学图情机构，将持续跟踪局属单位在期刊、论文、专利和基金等方面的科技动态，积极为中国地质调查局高质量发展提供支撑。

近年来，中国地质调查局坚持创新引领，地质调查高水平科技自立自强成效显著。根据文献和专利数据库，今年一季度以来，局属43家单位以第一作者机构或者通讯作者机构被SCI-E收录了243篇论文。局属43家单位中，有18家单位申请了专利，共计45件，全部为发明专利。有40家单位获得了专利授权，共计267件，其中发明专利授权155件，实用新型专利授权112件。

论文方面，如图1所示，资源所、地质所、广州海洋局、地质力学所、水环所、青岛海洋所、航空物探遥感中心、地科院、物化探所和成都地调中心等单位所发文量位居前列。

     图1局属单位2024年一季度SCI-E论文收录情况（TOP10） 

专利方面，如图2所示，成都地调中心申请专利最多，达6件。成都综合利用所、勘探技术所和地质力学所均申请了5件，青岛海洋所申请了4件。如图3所示，广州海洋局获得专利授权数量最多，有34件，青岛海洋所有17件，航空物探遥感中心有15件

             图2 局属单位2024年一季度专利申请情况（TOP10） 

             图3 局属单位2024年一季度专利授权情况（TOP10） 

2018年11月6日，科技部中国21世纪议程管理中心在山东莱州组织毛景文院士等8位专家对自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所承担的国家重点研发计划“穿透性地球化学勘查技术”项目开展了中期检查评估。

专家组听取了项目负责人王学求研究员对项目中期目标完成情况和取得的主要进展汇报，查阅了有关资料，并考察了野外现场和3200米钻探岩芯库，一致认为项目取得了以下5方面重大进展和成果。

一是首次初步揭示大深度元素垂向迁移机理，经胶东焦家式金矿3200m钻探验证，认为金垂向迁移深度可达2000-3000m。

二是建立了火山岩型铀矿、斑岩-矽卡岩型铜矿、焦家式金矿三种类型矿床三维地球化学模型各1套，为立体地球化学探测提供了理论基础和技术方法。

三是研制了气固液不同介质中纳米金属微粒捕集和实验合成装置，实现最小1微米颗粒的分离，观测最小10nm微粒，初步合成了纳米黄铁矿和黄铜矿。

四是开展立体地球化学探测示范7处，推动山东莱州和河南上宫2处示范区取得深部找矿取得重要进展，证实了方法的有效性。由山东省国土资源厅资助，山东地质科学院在胶东焦家金矿实施3200米深钻，在2700m-2854m深度发现20余米厚度金矿体，金平均品位3.113g/t，最高为13g/t，这是目前中国发现的最深金矿体。河南上宫试验区，由河南地质矿产局实施2000米钻孔验证，在孔深1312米处探获一层真厚度4.56米的高品位金铅锌银矿体。

五是项目申请专利11项；发表论文66篇，其中SCI论文22篇；4人获得省部级人才称号；建立了联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心。专家组对本项目取得的成果给予了充分肯定，一致认为该项目圆满完成了计划任务，同意项目通过中期评估，并考核优秀。

项目承担单位联合产学研16个单位，有183位研究人员参加，在6个试验区，采集了170个钻孔芯样品9277件，地表地球化学样品7551件。专家组实地查看焦家-三山岛试验区的焦家断裂带吴家庄3200m深钻现场及岩芯库，就深钻施工对本项目的意义以及建立立体地球化学模型对深部资源潜力的指示作用进行深入交流。

这是国家重点研发计划“深部资源勘查”专项启动以来第一个进行中期检查的项目，项目承担单位物化探所高度重视，所领导以及项目各课题负责人、项目骨干等50余人参加此次会议。“穿透性地球化学勘查技术”在大深度隐伏矿探测的探测成功对支持深地资源勘查具有重要战略意义。

有一支队伍，3年实现水文地质与水资源调查领域“从零到一”的跨越，先后完成了珠江流域、长江流域、浙南诸河流域的水位统一测量，共计开展地下水统测5940点次，完成地下水位、流量6期统测……他们就是中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心水文地质与水资源调查室地下水统测技能团队。

攻坚克难 实现“从零到一”跨越

在自然资源部中国地质调查局的全面战略部署下，受中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心的委托，长沙中心承担了东江-韩江流域水文地质调查项目，其中，地下水统测是该项目的一项主要工作任务。面对新任务，长沙中心党委解放思想、守正创新，主动识变、抢抓机遇，以项目实施为平台，抽调专业技能业务骨干，组建了地下水统测团队。

从传统地质找矿转型到水文地质与水资源调查这一新领域，挑战与机遇并存，面对调查工作经验不足、人员结构不合理、专业理论知识缺乏等现实难题，怎么干？干什么？都让统测团队心中犯了难，他们没有等待、彷徨，而是迎难而上，从基础水文知识学起，从最简单的工作做起。

3年，让“门外汉”实现了“从零到一”的跨越。在示范引领上，团队党支部充分发挥战斗堡垒作用，将成果转化作为提升能力建设的有力抓手，全面分析统测工作的目标任务，直面工作中存在的现实困难问题，理清思路、定实方案、抓实举措。急难险重任务面前，党员骨干当先锋，一名党员就是一面旗帜，群策群力、开新图强。在人才培养上，团队秉持“人才是第一资源”的理念，按照“请进来，走出去”的工作思路，大力开展理论培训和技能比拼。通过组织技术骨干到友邻单位参加生产见习，学习好的经验做法；通过学历提升、“夜校”学习、入校脱产培训、邀请专家授课辅导等方式，进一步夯实业务人员的专业理论水平，形成了“能者带好头、后者跟上学”的浓厚学习氛围。在体系建设上，团队按照“严、真、细、实、快”的标准要求，从“人、装、技、法、考、调”6个方面建实管理体系，制定安全作业管理方案，人员岗位管理办法，团队发展规划书等一系列措施。在项目实施中，团队不断践行新时代地质文化，发扬“三光荣”“四特别”精神，严格按照相关技术要求，按时保质保量完成统测任务，围绕数据整理、图件编制、报告编写等方面开展“内业外业小能手”技能比拼，激励大家发表论文、申请专利，提升科技创新能力，为成果产出积蓄力量。

服务社会 递交“赶考”新答卷

3年间，统测团队在长江、珠江、东南诸河三大流域，开展地下水统测5940点次，对地下水位、流量进行了6期统测，获取流域地下水位和大泉流量动态数据，掌握并精细刻画了重点平原盆地区地下水流场特征，突出区域地下水流场变化趋势，为流域地下水资源的开发利用提供了重要依据。他们查明了2020-2022年丰、枯水期重点平原盆地区地下水储变量，为地下水资源评价、地下水资源开发利用、地下水流场演变研究、地下水应急水源地优选、地下超采治理与地下水位降落漏斗修复、地面沉降防控等方面提供了重要的基础数据和分析变化成因的重要依据。

这一串串数据的背后，既是沉甸甸的调查成果，也是统测团队以赶考之心递交的使命答卷。

下一步，统测团队将以全国地下水统测为目标，开展重点流域地下水调查和动态监测，实现地下水流场的精细刻画，逐步深度融到全国水资源调查监测评价区划体系，全力做好地下水统测数据整理和图件编制，加强成果总结和转化应用，基于地下水位、流量统测工作，形成一套包含井点位置、高程、井结构、层位及水位等信息的地下水位统测数据库，服务国家大数据地质平台，支撑重要、重点地区水环境的保护和利用，为自然资源部履行“两统一”职责贡献地质力量。

中国地质调查局南京地质调查中心承担的“浙江飞云江流域地质灾害调查”项目应温州市国土资源局防灾减灾需求，由南京地质调查中心、大连大学和温州市国土资源局联合开发了“台风暴雨型地质灾害监测预警预报系统”（以下简称系统）。经过近三年的研发，2018年4月于温州市国土资源局正式试运行，对汛期地质灾害进行实时预警预报。

系统基于ArcGIS平台二次开发，针对不同地质和雨量参数，使用了潜势度和RBFN地质灾害的预警预报模型，可提供预警区域24小时和1小时的地质灾害预警预报的决策支持，RBFN模型为本系统主要创新点。

2016年“莫兰蒂”台风期间该系统进行了模拟试运行，台风期间共发生地质灾害73处，系统预警全部捕捉成功，其中1-3级提前预报数量47处，占比64.38%，滞后预报26处，占比35.62%。从预警范围和位置上看，预警结果和实际灾害发生的吻合度很好，系统运行结果满足设计要求。

系统预警信息通过Excel表格、预警地图和短信的形式发送给市县、乡村的各级负责人，便于基层管理人员快速应对和决策，极大地提高了防灾工作的时效性和及时性，为温州市防灾减灾和群测群防工作提供了可靠的技术支持。

浙江飞云江流域地质灾害调查项目组基于该系统，已完成软件著作权申请一项，2018年将继续完善RBFN模型，并积极申请专利。

日前，自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所组织专家对该所牵头实施的“典型煤系非金属资源耦合高值化利用技术与示范”、“榴辉岩型金红石利用关键技术研究及推广应用”、“含氧化钨钼矿利用产业化技术研究”等3项国土资源公益性行业科研专项的9个课题进行了验收。

专家组听取了来自北京大学、中国地质大学（北京）、中国矿业大学、武汉理工大学、迈安德集团有限公司、中源伟业新材料有限公司、郑州综合利用所等单位的课题负责人对任务完成情况、课题执行情况、成果及考核指标完成情况、试验研究情况、技术创新与课题成果、成果应用前景分析等内容的汇报，审查了各课题验收材料，。

“榴辉岩型金红石利用关键技术研究及推广应用”等3项目自2015年立项实施，立项经费2859万，下设课题9个。三年来，9个课题共研发新技术9项，研制新装备3项，开发新药剂4种，申请专利42项，获授权18项，发表论文37篇，培养技术骨干、研究生、博士后51名，建立示范生产线5条，圆满完成任务书规定的考核任务。

近日，地调局物化探所牵头承担的“基于无人机的航空物探（电/磁/放）综合站测量技术研发与应用示范”项目通过验收，项目成果被评定为优秀级。这标志着我国实用化的无人机航空物探（磁/放）综合测量系统研制成功，这一研究成果填补了国内在该领域的技术空白，形成了一套安全系数高、工作效率高、测量质量高、智能化程度高的实用化无人机航空物探综合测量方法技术，为我国航空地球物理调查工作增添了一种安全先进的新装备。

该项目是中国地质调查局于2013年立项的工作项目，由地调局物化探所牵头实施，联合中国航天空气动力技术研究院、核工业航测遥感中心等单位共同完成。项目主要任务是基于国产中型无人机平台，研制无人机航空能谱测量系统和无人机航空磁法测量系统，集成实用化的航空物探（磁/放）综合站，开展示范应用工作。科研人员围绕总体目标任务，严格依据相关规范和设计要求，经过三年多的努力攻关，取得了重要成果和系列技术创新。

基于国产彩虹3型无人机平台，自主研发了无人机航空磁法测量远程控制系统、小型化无人机航空放射性测量系统和超低空三维航迹规划及飞控仿真软件，突破了测量系统的电磁兼容、磁场补偿、放射性校准、自主避障和远程测控等系列技术难题，开创了航空物探超低空全夜航作业模式，具备了具有世界领先水平的全天时、长航时、超低空跟随和高精度测量能力。通过50架次、200航时的飞行试验，该系统具备了超低空随地形起伏飞行能力，达到了续航时长超过10小时、单架次航程超过2000千米、作业半径超过500千米、测控精度优于±10米的长航时、大航程、超视距、高精度飞控设计指标。同时基本解决了在高海拔山区作业的技术难题，具备在海拔5000米高山区开展资源环境勘查工作的潜力；探索了“一站多机”测量方法。

项目组利用该系统先后在黑龙江多宝山、新疆克拉玛依、塔里木盆地等区，以矿产资源、油气资源调查为目的，安全、高质地开展了无人机磁放测量任务，原始资料满足航空磁测技术规范和项目设计要求，质量优秀，测量成果与已有资料高度吻合，并创下了夜航单架次航时8小时、航程1569千米的飞行测量记录，充分验证了系统的有效性和实用性，大大提高了资源环境勘查能力。

与有人机航空物探系统相比，该系统具有测量精度高、航时长、效率高、成本低、人员安全性高等优势，在基础地质调查、能源资源调查、矿产勘查等方面具有广泛应用前景。同时，因其突出的夜航能力、高精度地形跟随能力、运输便利性、大作业半径和无人驾驶特性，可以在偏远和艰险地区大面积普查工作中发挥重要作用。

项目成果先后获得了中国地质学会和中国地质调查局、中国地质科学院2013年度十大地质科技进展奖及2014年北京市科学技术二等奖，并发表学术论文17篇，申请专利4项，登记软件著作权3项。

验收专家组对项目成果给予了高度评价，认为本项目高质量地完成了任务，彩虹3型无人机航空物探（磁/放）测量系统的成功研制实现了我国实用化无人机航空物探系统从无到有的转变，形成了一整套较成熟的技术方法体系，填补了国内技术空白，是无人机技术和航空物探技术相结合的成功典范，为基础地质调查和能源资源调查实现重大发现或突破提供了一种安全先进的新技术和新装备,推动了我国无人机航空物探新兴产业的发展，研究成果具有较好的社会效益和经济效益前景。

钻探工作具有环境复杂性与多变性的特点。

一直以来，我国存在钻探设备陈旧、技术方法落后、钻探效率低下等诸多问题。因此，大力推进钻探技术与钻探装备的现代化，研究开发先进的钻探技术与钻探装备，创新、应用、推广新技术和新设备，培养高素质的技术人员，成为当务之急。

随着我国社会经济的快速发展，工业化与城镇化建设的步伐也不断加快，使得对地下矿产资源的需求量与消耗量也随之上升，矿产资源逐渐成为了制约我国经济发展的重要因素。作为发现和获取地下矿产资源的主要手段，地质勘查钻探设备的重要性不断上升，其设备的先进性与技术创新已经成为了我国经济发展的重点。

中国矿业报记者从国土资源部获得的信息表明，经过地质科技工作者的努力，我国在一些关键的钻探技术研究及钻探设备的研发上，已经赶超世界水平，逐步建立起了拥有自主知识产权并具有国际先进水平的现代化深部钻探技术体系、同位素热年代学技术体系，同位素地质研究专用仪器的研发也取得重大进展，进一步拓宽了找矿空间。

深部钻探技术取得长足发展

钻探技术是获取地下实物地质资料信息、建立地下观测与开采通道、验证深部地质推断与解释的唯一技术方法，广泛应用于基础地质、水文地质、能源矿产、地质环境等的调查以及地球科学研究、灾害防治和资源开发利用等领域。

记者手头掌握的资料显示，在“十一五”初步建立2000米地质钻探体系基础上，“十二五”期间，在国土资源部科技与国际合作司和中国地质调查局的统筹组织下，中国地质科学院勘探技术研究所等单位的科技工作者，充分利用国家“863”计划项目、国土资源公益性行业科研专项、地质矿产调查评价专项等项目的实施，系统地组织开展了钻探装备、技术及工艺方法的研究，全面提升了钻探工程技术与装备的能力、质量和效率，降低施工成本，使得我国的钻探技术与装备取得长足发展，整体技术水平与国际达到同步，部分达到了国际领先水平，对我国的深部地质调查和矿产资源勘探开发起到了有力的支撑。

一是深化了新一代地质钻探装备体系的研发与应用。完成了3500米地质岩心钻机及 2500米车载水井钻机、3000米电动直驱顶驱钻机、400米轻便钻机、浅层取样钻机和600米反循环钻机等的研发；开展了永磁电机驱动、自动化检测与控制技术在钻探设备中的应用探索，新型泥浆固控离心设备在地质钻探中逐步得到推广应用，对国内钻探设备的现代化发展起到了积极的引导作用，加快了我国地质钻探装备的更新换代。

二是结合科学钻探施工开发了钻探装备。围绕汶川地震断裂带科学钻探工程和松辽盆地资源与环境科学钻探工程的实施，随钻开展了新技术与装备的研究与应用，开发了KZ3000型深孔取心钻探设备、科学钻探复杂地层高效取心钻具、复杂地层钻进技术、大直径薄壁取心技术、海洋钻探取样技术、铝合金钻杆技术等，推动了我国深部科技钻探技术体系的发展。

三是地质岩心钻探深孔钻探技术取得了长足的进步。先后开发了XJY-850、XJY-950高钢级钻探管材及绳索取心钻杆，薄壁绳索取心钻杆最大应用深度超过2700米，绳索取心液动潜孔锤技术得以普遍应用（最大深度达到了 4006.17米），深孔钻进用小直径涡轮钻具等研究取得了突破，深孔钻进用金刚石钻头的工作寿命和效率明显提高，深孔用高温磁中靶技术在近 3000 米深孔成功应用，新型孔内事故处理工具的推广应用提升了地质岩心钻探事故处理的能力和水平，极大地推动了我国深孔地质钻探的水平。

四是复杂地层钻进能力明显提高。通过深入的理论研究和试验应用，开发多种地质钻探用新型泥浆体系，大大降低了复杂地质条件下的孔壁坍塌、漏失、缩径问题，提高了复杂条件下的钻探施工能力；同时开展的小直径膨胀套管技术（实体、波纹及有缝管）在国内深孔复杂地层中成功应用，提供了一种新的复杂体层护壁手段，在国内外处于领先地位。

五是钻探工程信息化水平不断提升。随着现代化信息技术和网络技术的迅速发展，为钻探工程的信息化提供了良好的基础。“十二五”期间建立了探矿工程（岩土钻掘工程）技术网络服务平台，建成的数据库包括从业机构、装备制造、行业词汇、行业论文等数据库，为开展更深层次的探矿工程信息化和社会化服务提供了基础条件。开展了钻探参数采集与传输技术的研究，初步实现了将钻探施工的各类信息实时记录在统一规范的数据库中，为管理、统计分析及生产和科研工作提供数据服务，对提高钻探工程的管理水平和施工技术优化、促进钻探技术学科进步等具有重要意义。

记者了解到，“十二五”期间，上述钻探技术成果在地质调查及矿产资源勘探开发领域得到了广泛的应用，覆盖了地质调查、地球科学研究、深部矿产资源勘探开发等领域，解决了深部及复杂地质条件下的钻探技术难题。

此外，上述钻探成果在汶川地震断裂带科学钻探工程、松辽盆地资源与环境深部钻探工程、中国岩金勘查第一深钻、庐枞及铜陵矿集区深部矿产资源勘查及各类地质钻探工程中均发挥了关键作用。部分钻探新装备与技术与我国地勘单位走出国门，全液压地质岩心钻机由进口转向了对外出口。

专家称，这些成果对提高钻探施工能力和效率，降低工程风险，增强竞争力，提升地质勘查工程管理水平与效益发挥了重要作用，意味着已成功建立起了拥有自主知识产权并具有国际先进水平的现代化深部钻探技术体系。

据了解，相关技术成果获得国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖2项，河北省科技进步奖1项，通过国家科技进步奖二等奖初评1项。研发的钻探新装备与新工艺技术得到使用单位的高度评价，大幅度提升了我国深部钻探技术能力和水平，并为相关产品生产企业带来了良好的社会效益和经济效益。

同位素热年代学为找矿新技术支撑

同位素热年代学是一门集同位素年代学、构造地质学、岩石矿物学、计算机模拟技术等为一体的综合性学科。据了解，同位素热年代学方法不仅能够提供地质事件年龄值等时间信息，而且能提供所测定矿物、岩石形成的温度、经历的构造作用以及可能的形成深度等深层次的地质信息，已经成为国际地学界关注的热点之一，近年来在国际上得到了快速发展。

“十二五”期间，中国地调局中国地质科学院地质研究所同位素热年代学研究团队在中-低温热年代学技术方法研发和示范应用两方面开展工作，完善和新开发了多种同位素热年代学分析技术，初步构建了中-低温同位素热年代学实验技术体系，并在东天山成矿带、南天山造山带、库车含油气盆地等地开展示范性应用研究，取得了一系列创新性研究成果。

专家表示，这些成果不仅为我国的同位素热年代学研究提供了分析测试实验平台条件，而且揭示出同位素热年代学理论和技术在造山带造山历史研究、沉积盆地热历史研究、金属矿床成矿作用过程和抬升剥露过程研究等方面具有巨大的应用潜力，为我国的地质科研和矿产资源勘查工作提供了新的技术支撑。

一是建成了我国第一家（U-Th）/He 同位素定年实验室，为我国的低温热年代学研究提供了分析实验技术平台条件。

二是研制出新生代Ar-Ar同位素定年标准物质，解决了我国长期以来缺少新生代氩同位素定年分析标准物质的问题，为新生代地质样品精确定年分析提供了技术保障。

三是揭示了天山东段地区晚古生代以来构造热演化历史及金属矿床成矿和抬升揭顶过程。

四是精细刻画出南天山造山带中段构造热演化历史与隆升过程，重建了南天山中段晚古生代以来的构造热演化历史及隆升剥蚀历史。

五是库车盆地构造热演化及天然气成藏史研究取得重要进展。

记者了解到，以Ar-Ar法和（U-Th）/He法定年技术为主构建的中-低温同位素热年代学技术平台，已经成为我国最主要的热年代学分析测试实验基地。所研制的标准物质为国内相关实验室共享，其量可供我国所有的Ar-Ar法同位素定年实验室使用数10年。

专家称，同位素热年代学在我国是一门新兴的学科，中国地质科学院地质研究所同位素热年代学研究团队开展示范应用研究取得的一系列创新性研究成果，不仅深化了对天山乃至中亚造山带地质演化过程的认识，为了解天山地区金属矿床成矿规律、进行成矿预测及实现区域找矿突破等提供了新的科学依据，对指导库车盆地油气勘探具有重要的实用价值，同时充分显示同位素热年代学理论和技术在造山带造山历史研究、沉积盆地热历史研究、金属矿床成矿作用过程和抬升揭顶过程研究等方面具有巨大的应用潜力。

同位素地质研究专用仪器成功研发

我国大型高端质谱仪器一直以引进为主，受国外技术封锁，一些用于高精度同位素分析和核科学研究的质谱仪器引进十分困难，且价格高昂。

为了推动我国高端质谱仪器的自主研发，针对目前宇宙样品及地球化学珍贵样品稳定同位素、稀土元素微区原位分析的难题，国家重大科学仪器设备开发专项设立“同位素地质学专用 TOF-SIMS（飞行时间二次离子质谱）科学仪器”项目，由中国地质科学院地质研究所国家科技基础条件平台北京离子探针中心牵头实施。

据了解，根据记者掌握的情况，项目研制的两台分别用于稳定同位素分析和稀土元素分析的TOF-SIMS-SI和TOF-SIMS-REE仪器，将为岩石成因学、矿床成因学、地球环境、气候变化、月球及行星演化等热点研究领域提供最先进的技术支撑。

专家称，用于高精度同位素丰度分析的 TOF-SIMS 是一项全新的技术，它的成功研制，将是质谱学技术划时代的里程碑，同时将进一步推动地球化学和宇宙化学向更微的空间发展。像 SHRIMP 的诞生一样，这项新技术的诞生将带来一系列重要的科学成果，特别是将直接为我国探月工程在获得月球样品后的分析研究工作奠定坚实的技术基础。

据介绍，经过近4年的技术攻关，北京离子探针中心联合中国科学院大连化学物理研究所和吉林大学等单位完成了两台 TOF-SIMS仪器的整体设计，对一次离子源等关键部件进行了设计加工和单独调试，并完成了TOF-SIMS专用系统控制软件和数据处理软件的开发和优化。

自2014年8月起，项目组开始对两台TOF-SIMS整机进行总装配和总调试工作。2015年6月，TOF-SIMS整机的质量分辨率可达 12000（m=106）。截至2015 年初，项目共取得新装置 12套、核心部件20个；新申请专利 33项，获专利授权8项（其中发明专利2项）；登记软件著作权3项；发表论文24篇，取得了重要的阶段性成果。

一是首次将飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术应用于精密同位素分析和元素丰度测定。近年来，随着离子接收系统在技术上取得突破性进展，北京离子探针中心和相关合作单位在国内率先尝试将 TOF技术应用于高精度同位素分析仪器的研发。

二是开发了一套适用于珍贵地质样品（如月岩、宇宙颗粒等）高灵敏度、高分辨率同位素分析的小束斑氧离子一次源和离子光学系统。

三是开发了提高地学样品分析灵敏度的二次中性粒子激光后电离技术。实验结果表明，在优化条件下，飞秒后电离技术可使信号提高60 倍。

四是研发了高分辨TOF质量分析器。有效解决了双聚焦SIMS质谱的低离子通过率、体积庞大、成本高昂的不足。

五是开发了一套满足超高真空环境下高精度同位素分析要求的创新型三维样品台及样品传送系统。

项目组专家表示，该科研项目尽管取得了一定的成效，但该仪器目前尚处于研发阶段，待目标仪器的技术指标达到任务书的设计要求后，项目组将启动以下两项应用示范研究工作：一是应用TOF-SIMS-SI仪器分析金属硫化物（黄铁矿、闪锌矿等）的硫同位素，探讨典型铜矿床铜的富集和矿床形成机理；二是应用TOF-SIMS-REE仪器对月岩和月球陨石样品中锆石的稀土含量和配分模式进行分析，以探讨月岩中锆石的成因；测定月岩样品和月球陨石中锆石的Ti 元素含量，估算其结晶时的温度，从而推算撞击事件的温度。

据中国矿业报记者了解到，2015年8月，项目组已将TOF-SIMS-REE仪器应用于纯金属样品铜和银的同位素丰度分析，分析精度可达 1%。