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基于载人月球探测科学发展战略的学科政策研究

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中国科学院院刊 2024年

作者：杨蔚何雨旸康晋霆陈瑞义程惠红孙粒邓攀魏勇林杨挺李献华中国科学院地质与地球物理研究所中国科学技术大学地球和空间科学学院国家自然科学基金委员会南京邮电大学中国科学院学部工作局

为更好地服务我国载人月球探测，文章分别对我国和美国的月球探测和行星科学研究现状进行了调研分析，并向行星科学和深空探测相关领域专家开展了访谈和问卷调查，形成如下4条政策建议：（1）加强月球和行星科学的学科布局与管理，建立... 详细信息

为更好地服务我国载人月球探测，文章分别对我国和美国的月球探测和行星科学研究现状进行了调研分析，并向行星科学和深空探测相关领域专家开展了访谈和问卷调查，形成如下4条政策建议：（1）加强月球和行星科学的学科布局与管理，建立长期稳定资助机制；（2）建立健全人才培养体系，鼓励青年人才参与重大任务；（3）加强原创思想保护，推进探测数据和样品共享；（4）统筹开展载人和无人月球探测的科学规划，分层次长远布局关键技术。文章不仅服务于载人月球探测科学研究，而且为我国行星科学发展和相关科技政策的制订提供重要参考。

关键词：深空探测探月工程行星科学问卷调查科技管理

2023年度地球化学学科基金项目评审与资助成果分析

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地球科学进展 2023年第10期38卷 1033-1044页

作者：李薇肖军康晋霆房忱琛国家自然科学基金委员会地球科学部北京100085

对2023年度国家自然科学基金委员会地球科学部地球科学二处地球化学学科(申请代码:D03)所管理的基金项目进行总结分析,包括项目申请、受理、同行通讯评议、会议评审以及资助情况等,并通过对学科近5年项目申请情况的分析,提出学科发展面... 详细信息

对2023年度国家自然科学基金委员会地球科学部地球科学二处地球化学学科(申请代码:D03)所管理的基金项目进行总结分析,包括项目申请、受理、同行通讯评议、会议评审以及资助情况等,并通过对学科近5年项目申请情况的分析,提出学科发展面临的挑战。结果显示:(1)2023年度地球化学学科项目申请量相比2022年度减少5.1%,但申请项目的依托单位数量近几年保持连续增长;(2)表层地球化学作为学科新增代码,项目申请量增长较快,2023年度已进入学科前3位,成为学科领域的新增长点;(3)近5年地球化学学科项目申请人、负责人的年龄均较地球科学部平均年轻1岁以上。总体而言,地球化学学科目前面临体量基数小和增长慢的挑战,也存在研究队伍相对年轻化的优势。学科未来既需持续加强自身理论和方法的基础研究,又要着力强化支持地球化学的应用研究。最后对2022年度结题项目的代表性成果进行了介绍。

关键词：地球化学评审资助研究成果

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洋中脊玄武岩的Ba同位素组成及其应用

中国科学技术大学学报 2022年第3期52卷 1-8,69页

作者：南晓云于慧敏康晋霆黄方中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

Ba同位素是一种新兴的示踪地壳物质俯冲再循环的工具。确定地幔的Ba同位素组成是Ba同位素地质应用的前提。然而,目前幔源岩浆岩Ba同位素的数据仍然很少。本文报道了30个海洋玄武岩的高精度的Ba同位素数据,包括25个大洋中脊玄武岩(MORB)... 详细信息

Ba同位素是一种新兴的示踪地壳物质俯冲再循环的工具。确定地幔的Ba同位素组成是Ba同位素地质应用的前提。然而,目前幔源岩浆岩Ba同位素的数据仍然很少。本文报道了30个海洋玄武岩的高精度的Ba同位素数据,包括25个大洋中脊玄武岩(MORB)和5个弧后盆地玄武岩(BABB)。这些玄武岩的δ^(138/134)Ba变化范围为−0.06‰~+0.11‰,没有跨区域性的系统差异。结合已发表的数据,全球MORB的平均δ^(138/134)Ba为+0.05‰±0.09‰(2SD,n=51)。基于具有(La/Sm)_(N)<0.8,低^(87)Sr/^(86)Sr(<0.70263)和Ba/Th(<71.3)的D-MORB样品,我们估算出亏损MORB地幔(DMM)的平均δ^(138/134)Ba为+0.05‰±0.05‰(2SD,n=16),显著低于先前报道的DMM组成(≈0.14‰)。如果应用新估计的DMM平均δ^(138/134)Ba,E-MORB的Ba同位素特征来源于上地幔广泛存在再循环的沉积物这一推论是不合理的。EMORB的Ba同位素组成可能反映了地幔中俯冲的蚀变洋壳和/或沉积物的贡献,需要根据地幔Ba同位素组成和其他地球化学信息进行进一步的制约。

关键词： Ba同位素洋中脊玄武岩亏损上地幔俯冲地壳物质

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嫦娥五号月壤中富KREEP角砾岩及其意义

中国科学：地球科学 2023年第11期53卷 2516-2530页

作者：梅奥新蒋云廖世勇康晋霆黄方徐伟彪中国科学院紫金山天文台行星科学重点实验室南京210023 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 中国科学技术大学地球和空间科学学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026 深空探测实验室深空科学研究院合肥230026

月球角砾岩为研究月壳的物质组成、冲击过程和演化历史提供了重要依据.本文重点研究了嫦娥五号(CE-5)月壤中一颗独特的表壤角砾岩(CE5C0000YJYX070GP,CE5C).它主要由玄武岩碎屑、单矿物碎屑以及冲击熔融碎屑(包括中钛玻璃、高铝玻璃和... 详细信息

月球角砾岩为研究月壳的物质组成、冲击过程和演化历史提供了重要依据.本文重点研究了嫦娥五号(CE-5)月壤中一颗独特的表壤角砾岩(CE5C0000YJYX070GP,CE5C).它主要由玄武岩碎屑、单矿物碎屑以及冲击熔融碎屑(包括中钛玻璃、高铝玻璃和含晶体冲击熔融碎屑)组成,是CE-5样品中已知粒度最大且岩相组成最为复杂的角砾岩之一.综合借助扫描电子显微镜、TESCAN综合矿物分析仪、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱等技术,对其中代表性碎屑的岩相学和矿物化学进行了详细研究.分析结果表明,CE5C是一颗月海-高地混合型表壤角砾岩,含有丰富的类KREEP组分(>20vol.%).这是首次在CE-5样品中发现如此高比例的类KREEP组分.CE5C中钛玻璃原岩为富铁(24.0wt.%)、中钛(5.5wt.%)类型玄武岩.CE5C高铝玻璃的化学成分特征与KREEP组分一致.结合着陆区区域地质背景,CE5C角砾岩可能起源于P58/Em4月海单元与东部邻近高地之间的混合区域.虽然CE5C代表性有限,但其中较多的外来类KREEP组分为理解CE-5着陆区的物质来源提供了重要视角.CE-5月壤中很可能存在一部分尚未被认识的着陆区东侧撞击坑溅射物.

关键词：嫦娥五号表壤角砾岩冲击玻璃 KREEP 月海玄武岩

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银同位素地球化学综述

矿物岩石地球化学通报 2021年第4期40卷 974-983页

作者：方远康晋霆黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026

银(Ag)是生活中常见的贵金属元素。Ag有2个稳定同位素107Ag和109Ag。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的应用,国内外对银同位素体系开展了一系列研究。Ag在矿床中常与Au元素共生,且Pd-Ag同位素体系可作为早期太阳系演化计时... 详细信息

银(Ag)是生活中常见的贵金属元素。Ag有2个稳定同位素107Ag和109Ag。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的应用,国内外对银同位素体系开展了一系列研究。Ag在矿床中常与Au元素共生,且Pd-Ag同位素体系可作为早期太阳系演化计时器,因此在天体化学、环境科学、矿床地球化学等领域都具有广泛应用。本文首先介绍了银同位素的地球化学特点及其研究历史,对前人工作进行了系统总结,包括化学分离流程、质谱测定及质量分馏校正方法、储库同位素组成,评述了银同位素在地球科学及交叉学科中的应用。最后总结了银同位素地球化学研究的难点,展望了银同位素储库组成和分馏机理研究。

关键词：银同位素化学分离质谱测定同位素分馏储库

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高温地质过程钙稳定同位素的分馏及应用

矿物岩石地球化学通报 2022年第6期41卷 1284-1304页

作者：康晋霆刘芳祝红丽李欣安亚军肖子聪张兆峰黄方中国科学院壳-幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球与空间科学学院合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 成都理工大学地球科学学院成都610059 中国科学院海洋研究所山东青岛266071

钙元素广布于地球各圈层,由于其具有流体活动性,因此在许多地质过程中都扮演着重要的角色。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)以及热电离质谱仪(TIMS)同位素分析技术的进步,近十年来钙同位素高温地球化学示踪技术发展迅速,... 详细信息

钙元素广布于地球各圈层,由于其具有流体活动性,因此在许多地质过程中都扮演着重要的角色。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)以及热电离质谱仪(TIMS)同位素分析技术的进步,近十年来钙同位素高温地球化学示踪技术发展迅速,取得了一系列研究成果,包括:厘定了陨石、月球、火星和地球的钙同位素组成;制约了主要富钙矿物间的平衡分馏系数;探讨了多种高温过程中钙同位素的分馏机理及控制因素。目前的研究显示,稳定钙同位素地质示踪剂有望广泛应用于研究行星物质起源、地幔演化、壳幔物质循环等重要地球科学问题。本文对这些成果进行了归纳总结。

关键词：钙钙同位素高温地球化学平衡同位素分馏动力学同位素分馏

近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展

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矿物岩石地球化学通报 2022年第1期41卷 1-44页

作者：韦刚健黄方马金龙邓文峰于慧敏康晋霆陈雪霏中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230021

非传统稳定同位素是过去十年国际上地球化学学科发展非常迅猛的方向,我国科研人员也以自主创新的方式参与到这一前沿研究的大潮中,研究队伍不断扩大,已成为这一学科方向的重要研究力量。本文回顾了过去十年(2010—2020)我国非传统稳定... 详细信息

非传统稳定同位素是过去十年国际上地球化学学科发展非常迅猛的方向,我国科研人员也以自主创新的方式参与到这一前沿研究的大潮中,研究队伍不断扩大,已成为这一学科方向的重要研究力量。本文回顾了过去十年(2010—2020)我国非传统稳定同位素分析技术研发方面的进展,同时对一些重要研究方向的代表性应用研究成果进行了总结。在分析技术方面,我国主要的相关实验室对众多非传统稳定同位素体系的高精度测试技术进行了探索,开拓了一些具备国际先进甚至领先水准的分析技术方法;在应用研究方面,不同的研究团队侧重于各自关注的研究领域和同位素体系,发展进程有所差别,但总体上处于蓬勃发展阶段,上升势头迅猛。有理由相信未来我国的非传统稳定同位素地球化学仍会继续快速发展,技术上会对已有的方法优化提高,并不断开拓新的体系,应用研究上将更深入探索地质、环境过程中的分馏机制,同时将在地球科学的相关研究领域得到更广泛的应用。

关键词：非传统稳定同位素分析技术应用研究研究进展

热电离质谱测定钙同位素过程中双稀释剂的选择

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质谱学报 2016年第4期37卷 310-318页

作者：刘芳祝红丽谭德灿刘峪菲康晋霆朱建明王桂琴张兆峰中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002 中国科学技术大学中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026

本研究从理论和实践两方面详细阐述了热电离质谱法(TIMS)测定钙同位素过程中双稀释剂种类的选择,以及样品与双稀释剂最佳稀释比的确定。结果表明:在TIMS测定中,42 Ca-43 Ca双稀释剂比目前常用的42 Ca-48 Ca和43 Ca-48 Ca双稀释剂更具优... 详细信息

本研究从理论和实践两方面详细阐述了热电离质谱法(TIMS)测定钙同位素过程中双稀释剂种类的选择,以及样品与双稀释剂最佳稀释比的确定。结果表明:在TIMS测定中,42 Ca-43 Ca双稀释剂比目前常用的42 Ca-48 Ca和43 Ca-48 Ca双稀释剂更具优势。首先,尽管使用42 Ca-43 Ca双稀释剂可能产生较大的误差,但其与样品存在较大的稀释比区间,即42 Ca-43 Ca双稀释剂的最小误差变化更为稳定,可以允许更为宽泛的样品和稀释剂的混合比例;其次,42 Ca-43 Ca双稀释剂的平均质量数与目标比值44 Ca/40 Ca的平均质量数仅相差0.5,在样品量较少或者测量过程中分馏效应较大时,使用42 Ca-43 Ca双稀释剂做仪器分馏校正产生的偏差最小;最后,42 Ca和43 Ca易被同时接收且离子光学聚焦效应较小,可降低或消除仪器本身微小改变对信号不稳定性的影响,有利于保证数据精确度。综上,42 Ca-43 Ca双稀释剂可作为TIMS测量钙同位素的首选。

关键词：钙同位素双稀释剂 42Ca-43Ca 热电离质谱(TIMS)

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钙同位素地球化学综述

地学前缘 2015年第5期22卷 44-53页

作者：祝红丽张兆峰刘峪菲刘芳康晋霆中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学地球与空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026

钙是主要的造岩元素之一,也是生物必需的元素之一,在地球各圈层广泛分布,因此研究钙同位素的地球化学行为有助于提高我们对各种地质过程的认识。特别的是,地表碳酸盐主要是以碳酸钙的形式存在,很大程度上决定了碳循环与钙循环是耦合的... 详细信息

钙是主要的造岩元素之一,也是生物必需的元素之一,在地球各圈层广泛分布,因此研究钙同位素的地球化学行为有助于提高我们对各种地质过程的认识。特别的是,地表碳酸盐主要是以碳酸钙的形式存在,很大程度上决定了碳循环与钙循环是耦合的。因此,钙同位素是研究碳的再循环的重要示踪剂,可以直接提供深部碳循环的准确信息。和其他非传统稳定同位素体系一样,随着实验技术的进步及多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)和热电离质谱(TIMS)的发展,钙同位素分析方法取得了较大的进步,但目前的测试精度(2sd)约0.1‰,尚有提升的必要,还需开展更详细的实验工作。目前钙同位素的地质应用主要集中在地球表生低温过程,但高温地质过程中钙同位素的研究越来越引起研究者的兴趣。

关键词：钙同位素化学分离质谱测定双稀释剂地质应用