热电离质谱法超高精度测定^(142)Nd/^(144)Nd同位素比

142Nd/144Nd比值的超高精度测定技术对于研究太阳系早期演化及月球-地球早期硅酸盐分异具有重要应用价值。本实验利用热电离质谱(TIMS)开展142Nd/144Nd比值的超高精度测试研究,并对比了动态多接收和静态多接收两种测量方式。结果表明,动态模式具有更高的准确度和精密度。讨论了影响测试精度的各种因素,在此基础上通过优化测试条件,对国际标准(Jndi-1)的142Nd/144Nd测试结果为1.1418348,外部精度优于5×10-6(2SD),完全满足146Sm-142Nd体系研究的技术要求。

太阳系^(53)Mn-^(53)Cr同位素体系

短周期放射性核素的初始丰度和分布情况,已成为陨石学和天体化学的重要研究领域之一。已有研究证实地外天体中53 Cr的放射性母体为53 Mn。53 Mn的半衰期为3.7±0.4Ma,可对太阳系形成之后的20Ma内发生的事件进行精确定年。本文系统总结了已报道的碳质球粒陨石、普通球粒陨石、顽辉石球粒陨石和分异陨石中的53 Mn-53 Cr同位素体系数据,依据55 Mn/52 Cr值和53 Cr异常探讨了太阳系形成时53 Mn和53 Cr的初始分布情况、太阳系初始的53 Mn/55 Mn值,讨论了陨石中普遍存在的54 Cr/52 Cr值异常和碳质球粒陨石全岩的54 Cr和53 Cr异常值之间的正相关关系对53 Mn-53 Cr体系定年影响。

地球早期演化的Hf-W同位素制约

^(182)Hf-^(182)W作为短周期放射性衰变体系,可有效约束地球早期演化吸积增生和内部分异过程。本文通过系统总结、归纳太阳系形成初期地球核幔分异过程中Hf-W同位素变化规律、月球与地球硅酸盐的W同位素组成,提出利用^(182)Hf-^(182)W体系测定地球核幔分异时间不确定性的主要原因是地球核幔分异的持续性及开放性,大碰撞时间的^(182)Hf-^(182)W同位素限定主要受控于硅酸盐地球和硅酸盐月球的Hf/W比值,讨论了地幔W同位素不均一性的形成机制,与现代地幔不同的^(182)W/^(184)W组成可能代表了后增生作用之前整体硅酸盐地球的W同位素组成,也可能是^(182)Hf未完全灭绝时形成的区域性Hf/W比值差异经^(182)Hf衰变形成的结果。这些结论为探索类地行星形成与演化提供了重要制约。

陨石学与天体化学(2001～2010)研究进展

21世纪的第一个十年,陨石学与天体化学研究在中国迎来了一个前所未有的发展时期。在南极格罗夫山地区共开展了5次科学考察,收集到超过1万块陨石,提供了珍贵的研究样品;嫦娥工程的立项和一期工程的成功实施,是陨石学与天体化学发展的重大机遇,也是挑战;高精度原位微区分析平台建设的完成,则为地外物质样品的分析提供了关键的技术保证。更为重要的是,通过大量南极陨石的分类工作,培养和锻炼了陨石学研究的青年人才。在此基础上,通过对各化学群陨石的研究,取得了许多重要的成果,包括陨石中前太阳颗粒的发现和研究、陨石中的灭绝核素、太阳星云在不同条件下的凝聚过程、月球陨石和火星陨石的岩石学成因与同位素定年、陨石的冲击变质与高压矿物、以及中国第一个陨石坑的证实等。

地球早期地幔化学不均一性及其成因机制

早期地球是地球科学前沿研究方向之一,涉及地-月形成、核幔分异、原始大气圈和水圈的形成等关键科学问题。地幔是硅酸盐地球的主要组成部分,也是地球上最大的化学储库,其早期演化为揭示早期地球增生、核-幔分异、壳-幔分异等重大地质事件提供重要制约。近年来,地球早期地幔不均一性逐渐被认知,本文在总结早期地幔不均一性的稀有气体同位素、钕同位素和钨同位素等证据基础上,探讨了早期地幔不均一性形成动力学机制,并指出发展高精度同位素分析技术,结合地球物理和实验岩石学,揭示核幔边界结构、核幔物质交换过程是深入研究早期地幔不均一的重要发展方向。

^(146)Sm-^(142)Nd同位素制约早期地球的地壳起源

地球形成最早10亿年的岩石记录稀缺,严重阻碍了地质学家对地球早期地壳起源的认识.短寿命放射性衰变的^(146)Sm-^(142)Nd同位素体系,由于其较短的半衰期(103 Ma),可以示踪地球早期的不相容元素分异过程,是制约早期地壳起源机制的重要手段.当前已有地球化学证据显示早期地球可能有多次地幔不相容元素亏损事件,而导致早期地球地幔亏损的原因很可能是冥古宙大规模原始地壳的形成.大规模的冥古宙原始地壳不仅是地球上多数现存最古老的始太古代岩浆岩的前身,也为新太古代大陆的形成提供了重要的物质来源.首先简述^(146)Sm-^(142)Nd体系定年和示踪的基本原理,并介绍142Nd同位素异常的分析方法.在此基础上,系统总结了全球有始太古代岩石出露的地块的142Nd同位素异常特征,探讨早期地球地壳的起源模式.