构造物理模拟实验平台能够最终靠“砂箱”,很好地模拟地球在成长和演化过程中的各种构造变形,应用于开采石油、勘探金矿、预测地震等地球科学研究。
构造物理模拟实验平台包括多功能操作台(实验台和实验箱)、智能化驱动系统(砂箱驱动装置、底摩擦-运动装置、底辟装置、材料添加-压实-画线装置)、自动化观测系统(摄像-照相装置、粒子速度成像系统等)、控制与数据处理系统、实验辅助材料及用具等。
北京离子探针中心成立于2001年12月18日,主要是做微区地质年代学、地球化学和宇宙年代学研究、测试服务和科学仪器自主研发,是集科研、技术创新和测试服务于一体的世界级科技平台,主要仪器包括:两台高灵敏度、高分辨率二次离子探针质谱仪(SHRIMP)、原子探针断层分析显微镜(APT)、聚焦离子束扫描电镜配备能谱及电子背散射衍射系统(FIB+EDS+EBSD)、热场发射高分辨率扫描电子显微镜配备能谱及阴极荧光系统(SEM+EDS+CL)、高分辨激光显微共焦拉曼光谱仪和高压脉冲岩石破碎机等。实验室主要进行矿物微区原位SHRIMP定年;锆石、磷灰石和石英等矿物SHRIMP氧同位素微区原位分析;牙形石等化石氧同位素SHRIMP 微区原位分析;锆石微区原位稀土元素REE配分模式SHRIMP分析;FIB+EDS+EBSD分析测试。成立二十二年来,中心以“净、静、敬、竞”为座右铭,秉承“开放、共享、高效”的运行理念,在平台建设与服务、科学前沿探索、大型仪器研发和国际合作等方面均取得了突出成绩,被科技部誉为“国家科学技术基础条件平台面向全社会高效共享的典范”,被国外同行赞誉为“世界最著名地质年代学研究平台,是世界上运行最成功的实验室之一”。中心现有在职成员24人,其中,“李四光地质科学奖”获得者2人、国家有突出贡献中青年专家1人、中国地质调查局杰出人才1人、自然资源部杰出青年科学技术人才1人、中国地质学会“青年地质科技银锤奖”获得者2人。2001年以来,中心成员主持国家和部门各类科研项目80余项;获国家自然科学奖二等奖1项,国土资源科技奖一等奖4项、二等奖5项;发表国际SCI论文170余篇;取得发明专利授权13项、实用新型专利9项、软件著作权登记8项。
中国地质科学院矿产资源研究所建有自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室、自然资源部盐湖资源与环境重点实验室和自然资源部青藏高原盐湖野外科学观测研究站三个部级科技平台,目前已建成同位素示踪与成矿年代学实验室、矿物微区物质组分与结构实验室和成矿作用模拟实验室等实验技术平台,拥有激光多接收等离子质谱仪(Neptune)、飞秒激光高分辨等离子质谱(J200-UV fs-LA/Element XR)、热电离质谱仪(Triton Plus)、气体同位素质谱仪(MAT 253)、稀有气体质谱仪(Helix SFT)、气体质谱仪(GAM200)、电子探针(JXA-iHP200F和JXA-8230)、激光等离子质谱(Micro/Las 193 nm/M90)、等离子发射光谱仪(SPECTRO ARCOS SOP、ICPE-9000)、高分辨透射电镜(JEM 2100)、场发射扫描电镜(Zeiss Ultra Plus,配有CL)、矿物参数自动定量分析仪(AMICS,同时配有EBSD、CL)、X射线)、傅里叶变换显微红外光谱仪(Vertex70)、激光拉曼光谱仪(InVia、RE 2000)、红外显微测温系统(HYPERION 200)、荧光偏反光显微镜(DM4500P)、离子色谱仪(ICS-5000+)、液相色谱仪(LC-10ADSP)、气相色谱(GC2014)、高温度高压力实验模拟系统(GCKL-08)、热液金刚石压腔、流动反应动力学实验和原位观测系统、活塞圆筒高压体系(250T)、冷封式高压釜等仪器及设备,50万元以上大型仪器共56台套,仪器总价值2.6亿余元。大型仪器设施全部纳入中国地质调查局共享平台管理,基本实现了从样品加工到分析测试的全流程分析的能力。除引进的大型仪器设施外,科学技术人员还自主研发了一系列实验设备和装置,为开展高水平创新性实验研究提供了技术保障。如开放体系高温压流体反应实验原位观测系统,高精度硅(SiF4)、硫(SF6)、 氧(O2)同位素分析综合制样系统,激光探针微区原位硅、氧同位素分析综合制样系统,硝酸盐三氧同位素分析制样系统系统,三柱式金刚石压腔等。实验室目前可以开展矿物微区U-Pb定年、微区同位素分析、全岩同位素分析、传统同位素分析、稀有气体同位素分析、矿物微区微量同位素分析、电子探针分析、显微岩相学、流体包裹体测温、红外显微镜暗色矿物测温、红外光谱分析、激光拉曼光谱分析、流体包裹体气液相成分分析、短波红外光谱、阴极发光显微测试、扫描电镜、透射电镜、XRF岩心扫描等测试分析。
扫描电镜分析平台支撑了自然资源部生态地球化学重点实验室及中国地质调查局元素微区与形态分析重点实验室的建设,实验室配备德国蔡司 ZEISS Sigma 500 型扫描电子显微镜。该设备大多数都用在矿物微观形貌观测与微区元素成分分析,可实现微米、纳米尺度下的微区原位成像与精准矿物识别。不仅补齐微区形貌分析的技术短板,还新增能谱分析、阴极发光、扫描透射、背散射衍射、矿物自动分析等多项高精度测试技术。
Sigma 500 为热场发射扫描电子显微镜,搭载蔡司成熟的 GEMINI 电子光学系统,极限分辨率优于 0.8 nm,加速电压调节范围 0.05~30 kV。设备标配蔡司 InlensDuo 探头、二次电子探头、背散射电子探头及扫描透射探头;同时搭载布鲁克能谱仪(EDS)、背散射衍射系统(EBSD)与 Gatan 阴极发光探测系统。配套控制终端搭载 AMICS 矿物自动定量识别软件,可完成智能化矿物自动识别与定量统计。
依托扫描透射(STEM)测试技术,实验室研究领域延已伸至生物地质方向,开展了生物找矿、重金属生物毒理效应等相关研究;同时利用阴极发光(CL)技术完成锆石、磷灰石等地质样品测试分析。
古地磁实验室创建于1963年,是著名科学家李四光先生指导下建立的国内第一家古地磁实验室。实验室以古地磁学、显微-微区分析等方法为技术核心,通过构造地质学、地球物理学、地球化学等多学科交叉,开展古构造分析和古大陆重建,探索和解决古大陆聚散过程、古构造变形以及古构造形成与演化对成矿成藏的制约等重大关键科学问题,为资源能源勘探提供技术指导和科学依据,为社会需求和国家利益服务。实验室近年来开展华北北缘造山带及地块运动过程、天山造山带古构造变形与成矿、华南大陆构造演化、页岩(气)的形成环境、青藏高原及周缘块体运动及演化、南极大陆的形成及演化以及大型断裂带运动方式与过程的磁学响应等基础地质问题研究。实验室测试业务请见附件3。
瞄准国家经济社会持续健康发展对防灾减灾的重大需求,聚焦国家发展的策略和重大工程面临的活动构造与工程地质安全问题,通过活动构造、第四纪地质、构造应力场、地质灾害、工程地质等多学科研究,揭示活动构造体系及动力演化过程,查明活动构造对重大地质灾害的制约和动力学机制、内外动力耦合作用下重大地质安全问题演变过程与破坏模式,构建重大工程地质安全风险评价理论与综合防控技术方法,建立活动构造与地质安全风险防灾减灾科技交流平台和研究基地,提升地质安全试验测试与设备研发能力。先后开展了三峡工程、青藏铁路、川藏铁路、大亚湾核电站等多个国家重大工程选址与地质安全问题的研究和昆仑山、汶川、芦山、鲁甸等多次重大地震地质灾害防灾减灾工作,取得了系列研究成果,积累了丰富的经验,先后获得国家级和省部级一、二等科研成果奖近百项。实验室测试业务请见附件3。
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