2022年CAIA獎一等獎：面向復雜地質過程的激光微區元素及同位素分析方法開發及應用
完成單位：中國地質大學（武漢）
完成人：胡兆初，張文，羅濤，劉勇勝，胡圣虹，何燾，宗克清，郭京梁，陳海紅，李明
成果簡介：申請人圍繞重大地球科學問題和國家礦產資源需求，持續開展LA-ICP-MS新原理、新技術和新方法研究。 (1) 探討激光剝蝕過程和等離子體電離過程的元素分餾行為和機理，提出活性基體改善等離子體性能的新研究方向。(2) 首創水蒸氣輔助激光剝蝕非基體匹配副礦物U-Th-Pb定年新技術。(3) 率先建立激光微區原位高精度Zr、Ca等十種高精度放射性同位素和穩定同位素分析測試新方法 (4)建立基于激光的元素整體定量分析，降低化學試劑使用95%以上，極大提升地質樣品分析效率。(5) 研發激光剝蝕等離子體質譜波形信號勻化裝置等關鍵部件及軟件，顯著提升微區原位分析數據質量和效率。(6) 研制十八種可用于激光微區年代學、元素和同位素分析的天然參考物質。本團隊建立的激光剝蝕等離子體質譜實驗室平臺已成為國際上激光微區分析數據產生的中心之一。
創新點及科學價值：本團隊以建立世界一流的微區分析地球化學實驗室為目標，深入開展了激光剝蝕氣溶膠在傳輸過程和等離子體電離過程中的物理化學行為等基礎理論研究，探討激光剝蝕環境對氣溶膠產物元素分餾行為的影響，提出利用活性基體（氮氣、乙醇和水）改善等離子體性能的新研究方向；研制關鍵硬件、數據處理軟件以及必要的微區參考物質，六種含鈾副礦物U-Th-Pb定年方法、十種高精度放射性同位素和穩定同位素分析方法、三種基于激光系統的“綠色”全巖多元素同時測定技術，研發十八個可用于激光微區年代學、元素和同位素分析的天然及合成的參考物質。新技術新方法為推動我國 LA-ICP-MS 微區原位分析這一交叉學科方向的發展作出了重要貢獻。
社會經濟效益：(1) 本團隊利用本項目開發的分析測試新技術和新方法開展分析測試服務工作，與地質行業內外知名高校、中央和地方科學研究院所等60余家單位簽訂技術服務合同，取得了較顯著的經濟效益，通過對外樣品的測試有效實現了科技成果轉化。
(2) 本項目自主研制 “波形信號勻化及除汞裝置”和“一種超快速多出口激光剝蝕池”已被30多家用戶使用，取得了一定經濟和社會效益，獲得使用者一致好評，在國內很好地實現了技術合作與技術推廣，產生了較好的經濟效益。
(3)本研究團隊獲得兩次國家重點研發計劃、五次國家自然科學基金面上項目和一次湖北省創新群體項目資助，開展前沿激光微區新技術新方法開發。利用我們建立的方法，為超過100項國家和省部級項目提供了高質量的微區地球化學數據，有力地支撐了我國高水平地球科學研究和重要礦產資源勘查的進步與發展。
應用前景：微區原位測試技術滿足了地球科學向高時空分辨率成巖成礦作用過程精細刻畫的發展需求，是推動礦床學進一步發展的關鍵技術。本項目研究成果與國計民生和金屬戰略資源密切相關，將開拓基礎科學研究服務于國家目標的新領域。微區標準物質是準確測定地質樣品中元素和同位素的重要前提。開發元素、同位素和定年標準物質對于開展巖石礦物微區分析具有重要的意義。而且高質量的標準物質具有巨大的經濟價值和應用前景。
