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地质年代学在地球科学中占有十分重要的地位,这是不争的事实。有一位国际著名的学者曾经说过:“地球科学领域中的任何一门学科都不可能脱离地质年代学而独立形成任何有价值的成果,而地质年代学则可以作为一门独立的学科产出重要的研究成果”。由于锆石具有独特的物理化学性质,并且在自然界各类岩石中广泛赋存,锆石微区定年技术是年代学领域中应用最广、最为可靠、地质意义最为确切的先进技术方法。传统的锆石年代学分析方法需要将样品在化学试剂中溶解处理后才可以进行上机测试,这使得研究者们无法获得结构复杂的锆石所蕴含的所有信息,因而锆石年代学实验结果的应用和相关研究受到了很大的制约。上世纪八十年代以来,随着新技术的发展,澳大利亚国立大学(ANU)的William Compston教授及其团队研制并生产了专门用于同位素地质研究的最有价值的仪器--SHRIMP II(高灵敏、高分辨二次离子探针质谱计)。SHRIMP II以其在锆石微区年龄测定方面的无可替代的优势,引领锆石年代学进入了微区、原位分析的新时代,其重大的科学意义在世界范围内产生了深远的影响。

SHRIMP提供的定年结果具有直接的地质意义,因此,自ANU的第一台SHRIMP问世以来,以SHRIMP分析结果为主的科学论文大量涌现。现今地学界都清楚,一篇涉及“演化”的地学文章中若没有SHRIMP的年代学数据,是很难在国际杂志上发表的。正是基于上述原因,刘敦一研究员作为中国同位素地质学领域的学术带头人,于2001年主持从澳大利亚引进了中国第一台SHRIMP II仪器,并在科技部、国土资源部和中国科学院的支持下成立了国家大型科学仪器中心--“北京离子探针中心”,为我国的地质年代学乃至整个地学研究赶超世界先进水平提供了强有力的技术支持。

北京离子探针中心(以下简称“中心”)是根据我国地球科学发展的需要,按照突出重点、加强集成、优化配置、科学利用的原则,由科学技术部统一协调,科学技术部、国土资源部和中国科学院共同出资、共同建立的以两台超大型仪器“高分辨率二次离子探针质谱计(SHRIMP II和SHRIMP IIe-MC)”为核心的开放性研究、服务实验室;是矿物和其它样品微区同位素分析技术高水平的应用研究中心、人才培养中心和具有权威性分析测试服务中心。中心依托于中国地质科学院地质研究所,主要从事地质年代学和宇宙年代学研究,特别是SHRIMP技术所专长的含铀、钍矿物的微区定年研究;进行必要的矿物微区稀土地球化学研究;解决重大地球科学研究课题中的时序这一关键问题,特别是太阳系和地球的形成及早期历史研究,主要造山带的构造演化研究,地质年代表研究,大型和特殊矿床成矿时代研究等方面,同时发展定年新技术新方法研究。

“十五”期间,为缓解我国大型科学仪器资源总量少,地理分布不均,不能充分满足广大科研工作者的实验需求的现状,中心在国际上开创了以“SHRIMP远程共享”为代表的大型科学仪器远程共享技术,并迅速推广应用。“十一五”以来,中心又联合了北京大学、南京大学、吉林大学、中国地质大学(武汉)、西北大学、中国计量科学研究院、中国标准化研究院、中国地质科学院矿产资源研究所、天津地质矿产研究所、宜昌地质矿产研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国医学科学院药物所、台北中研院地球科学研究所、巴西圣保罗大学、澳大利亚科廷(Curtin)理工大学、意大利米兰比柯卡(Bicocca)大学和香港大学等国内外22家高校和科研院所,在离子探针(SHRIMP)远程共享平台的基础上进行了拓展,新整合了一批用于微束分析的大型科学仪器(离子束、电子束和激光束为源的分析仪器),构建了北京离子探针中心网络虚拟实验室,为进一步建立以远程操作为主要手段的国家大型仪器虚拟中心奠定坚实的技术和运行机制基础,从而提高国家重点科学装备的应用效率和使用水平,带动相关研究和平台建设的快速发展。北京离子探针中心网络虚拟实验室通过公共网络,把分散在全国各地的微束类仪器有机地联接起来,基本实现了对支持地球科学、材料科学、生命科学、医学、纳米技术等学科远程科学实验的支持。

我国地质学界普遍反映,SHRIMP II的引进和北京离子探针中心的成立,对我国地球科学的发展做出了重要贡献。中心已成为国家科技基础条件平台面向全社会高效共享的典型示范。国际同行更是赞誉中心“是世界级的年代学平台,是世界上最优秀的年代学实验室之一”。

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