从“同位素地质分析技术与应用学术讨论会”窥探同位素在地质学领域的应用与发展

“同位素地质分析技术与应用学术讨论会”是由中国地质学会同位素专业委员会、国土资源部同位素地质重点实验室、国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室和地质作用过程与矿产资源国家重点实验室联合主办的，于2008年6月13日在大连召开。共有来自三十多个单位的代表，共计200人参加了会议，其中绝大多数来自中国科学院、中国地质科学院和包括中国地质大学在内的众多大专院校的代表。中国地质调查局所属的西安、成都、南京、宜昌、天津地调中心也派代表参加了会议。在“里伍铜矿外围普查项目”的支持下，资源评价与矿床研究室姚鹏副研究员参加了专题讨论会的发言和其它学术活动。

该讨论会主要从“同位素地质分析技术方法”、“矿产资源、能源和水资源的形成时代与同位素示踪”、“重大地质事件的形成时代与同位素示踪”、“气候变化与环境同位素地球化学”、“壳幔相互作用与造山带演化”等五个方面进行了与会交流和讨论。我中心姚鹏副研究员主要参加了“矿产资源、能源和水资源的形成时代与同位素示踪”专题讨论，并做了题为“里伍式富铜矿床同位素示踪及成矿地质意义”的发言，受到在场专家的关注。同时，也对其它专题的讨论进行了关注。下面就该讨论会所关注的一些重点、热点问题做一个简要介绍。

1、同位素测试技术方面

在同位素质谱技术上，得到了极大的提高，使得过去不能测定的同位素（如过渡元素的同位素），目前能测定，而且精度高，样品用量少，已在众多领域得到应用。

过去，同位素测试技术主要是利用气体同位素质谱（Gas-source mass spectrometry）和负热离子固体质谱（N-TIMS）来对同位素进行测定。这些技术方法精度较低，样品需求量大，对传统的稳定同位素（H、O、C、S、N）较易分析。但对一些精度要求高、样品需求量小的稳定同位素（B、Si、Cl、Li、Fe、Cu、Zn、Ca、Cr）较难分析，制约了这些同位素技术方法的利用发展。近十年来，随着同位素质谱技术的进步，一种多接收等离子质谱（MC-ICP-MS）在国内外的一些重点实验室得到利用并迅速发展起来，同时利用它解决并正在解决一些由传统同位素质谱技术（Gas-source mass spectrometry、N-TIMS）不能解决的问题。

2、同位素技术方法利用方面

   正是由于同位素质谱技术的快速发展，使得同位素的测定，由以前仅可测量少数几个元素如H、O、C、S、N 等传统元素的同位素，到目前可测量，包括过渡元素在内的众多元素的同位素,如B、Si、Cl、Li、Fe、Cu、Zn、Ca、Cr等。所测同位素的元素大大得到提高，因此，利用的范围得到极大的大拓展。这必将使得同位素技术方法利用上亦得到极大提高。

3、在应用及解决问题方面

（1）应用同位素定年方法，解决各地质体（包括矿体）的形成年龄。

传统的同位素方法继续得到普遍应用，如利用Rb-Sr同位素、Ar-Ar同位素和U-Pb同位素对地质体定年的研究还在不断地深入进行。近年来兴起地对金属矿物Re-Os同位素对矿体的直接定年研究亦还在不断的探索中。

另外，值得关注的是，传统上，利用锆石对地质体进行U-Pb同位素定年，目前，正在利用锡石对一些地质体（如锡石-硫化物多金属矿床）进行U-Pb同位素定年，这可直接解决锡矿的成矿时代。

（2）同位素示踪技术和方法，在传统领域——解决矿床成矿物质来源方面进一步得到广泛应用。例如，根据H、O、C等同位素示踪成矿流体以及Pb同位素示踪矿质来源的方法继续得到众多科研人员的广泛应用。同时，在测定成矿物质来源的种类上更为精确。例如，对于某些矿床，它的成矿物质主要为Cu、Zn、Fe以及Si。传统方法上，仅能利用H、O同位素解决成矿溶液的来源，利用Pb同位素解决金属来源，但这并没有解决矿床中大量Si的来源，亦没有直接解决Cu、Zn、Fe的来源。

现在正是由于质谱技术的发展，使之能够测定众多元素的同位素，包括Cu、Zn、Fe在内的过渡元素。就可直接测定Cu、Zn、Fe同位素，解决矿床中Cu、Zn、Fe的来源。

（3）同位素示踪技术和方法，除了在传统的成矿物质来源领域继续得到发展，同时还在诸多方面得到广泛应用。如利用同位素解决环境污染、古环境的演化示踪以及地球及行星演化过程等问题。

在同位素解决环境污染上，目前主要是应用S同位素、Pb同位素等，分别对大气降水的硫源，以及污染物的铅源进行示踪，从而了解污染物对环境的影响。

在古环境的演化上，主要对青藏高原冰芯氧同位素的研究，反演近1000年以来，青藏高原夏季温度变化；利用C、Sr、O同位素，对埋藏的蛎壳体的年轮进行研究，从而恢复并重建古环境。

（4）在对硫同位素的研究中，过去对无机硫（硫酸盐、硫化物、元素硫）硫同位素已有成熟的测试方法，其分布规律与成因意义也比较清楚，因此利用范围较广，比较成熟。

目前已开始对有机硫（分散有机质、原油）的硫同位素进行研究。其主要解决分散有机质和原油中有机硫的硫同位素的分布规律和成因意义。

从这次讨论会中，反映出同位素地质分析技术正从由传统技术方法解决常用地质问题，向由非传统技术方法解决包括宇宙在内的地球问题发展。其解决的问题正在向广度和深度扩展。