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南方Plus客户端06-10 16:34
地球46亿年的演化史，科学家拿什么来测定？在众多地质定年方法中，化学溶蚀-同位素稀释-热电离质谱法（CA-ID-TIMS）被公认为是地质定年的“金标准”——其加权平均年龄测定精度可达到0.03%。
然而，这项技术长期集中在欧美少数实验室手中，国内研究者长期依赖国际合作才能开展高精度定年分析。
近日，中国科学院广州地球化学研究所（下称“广州地化所”）徐义刚院士团队建成了单颗粒锆石CA-ID-TIMS高精度定年平台，实现了稳定运行，完成了从依赖国际合作到自主稳定运行的关键跨越。
单颗粒锆石CA-ID-TIMS高精度定年平台 受访者 供图
全流程污染须低于1皮克，团队“倒追”污染源
CA-ID-TIMS技术的最大难点在于污染控制。在整个分析流程中，来自空气、试剂和器皿的普通铅会混入样品，即使只有皮克级——1皮克等于万亿分之一克——也会严重干扰测量结果。国际上公认的准入门槛是：全流程普通铅本底必须控制在1皮克以下。这需要极其严格的洁净环境和精细的流程管理。
广州地化所团队没有照搬国外实验室的现成方案，而是另辟蹊径。他们提出了“逆向递推溯源”策略：不是从样品制备开始查污染，而是从质谱仪的测量终端往回推，逐级排查究竟是哪个环节引入了铅污染。
这好比不是从河流上游找污染源，而是从入海口的水质反推，哪个支流出了问题就治哪个支流。经过反复排查和持续改进，实验室已将全流程普通铅本底稳定控制在0.7皮克以下，成功跨过了国际ID-TIMS实验室的准入门槛。
与此同时，团队在测量方法上进行了多项创新。他们优化了检测器的基线采集和漂移校正策略，让仪器在长时间测量中保持稳定；改进了微弱信号采集方案，让极低浓度的同位素信号也能被准确捕获；识别并校正铅同位素分馏偏离行为；此外，团队还建立了完整的铀同位素测量流程。
这些改进共同提升了测量体系的稳定性与精确度，使最终获得的U-Pb加权平均年龄精度优于0.05%。
单颗粒锆石CA-ID-TIMS U-Pb定年实验流程图 受访者 供图
对标国际标样验证通过，将服务关键地层定年
平台建好之后，第一个问题就是：测出来的数据准不准？研究团队用国际同行通用的标准样品做了系统性验证。他们首先测量了合成溶液标样ET100（一种人工合成的同位素标准溶液，由国际同行配制，其铀-铅同位素比值已知，作为ID-TIMS定年实验室的“校准尺”）。广州地化所的测量结果为100.316±0.004百万年，与国际推荐值在误差范围内一致。
接着，团队测试了天然锆石参考标样TEMORA 2。广州地化所测得的年龄为417.508±0.051百万年，在误差范围内与国际推荐值一致。两项标准样品的测试结果表明，广州地化所的数据质量已达到国际同类实验室水平。
地质年代学是解读地球历史的“时间标尺”。没有精确的时间坐标，就像读一本没有页码的历史书，各种地质事件无法排序，因果关系难以建立。有了自主的高精度定年能力，我国科学家可以在关键地层定年、大规模火山喷发时序厘定、生物灭绝事件的时间标定等重大科学问题上获得自主的技术支撑。
目前，实验室已具备开展高精度U-Pb定年测试的能力。研究团队表示，欢迎国内外同行围绕相关科学问题前来开展合作研究。相关成果已发表于国际权威期刊《分析原子光谱学报》和中文核心期刊《地球化学》，研究获得了国家自然科学基金基础科学中心项目和重大研究计划的资助。
南方+记者 钟哲
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