技術係統的進展(1 / 3)

地質學與地球化學 技術係統的進展

新中國成立初期,地質科學研究方麵用的儀器設備非常簡陋,隻有少量的光學顯微鏡(主要是偏光顯微鏡和雙目鏡)和一些化學分析設備。從五十年代中期開始,特別是由六十年代初起,中國科學院地質科研工作的試驗室發展迅速,引進了許多新技術、新設備,並自己研製了一係列的儀器設備,逐步地向先進的配套的實驗體係發展。經過三十多年的努力和發展,中國科學院的地質、地球化學的研究單位,已經從整體上建設成一套多學科、多技術、多手段的研究實驗技術係統,其中最主要的有:岩石與礦相學研究實驗係統,化學成分分析、測試係統,同位素分析及年代學測定係統,礦物物理和礦物化學、晶體結構測試實驗係統,晶體生長與自然過程的實驗模擬係統,構造物理、形變及構造地球化學實驗係統,數學地質與地質—地球化學信息係統。此外,還建立了古地磁、地熱及電測探實驗技術,航空照片判讀與遙感技術應用以及礦物分離與薄片製備技術等。

岩石與礦相學研究實驗係統是地質學和地球化學最主要的、最基本的基礎性實驗室,在地質所建立於五十年代。隨著地質學與地球化學研究工作的發展和深入,這種實驗室得到迅速發展。到了六十年代中期,已經形成了有相當水平、技術較為配套、方法較齊全的實驗係統。除了光學顯微鏡(反光偏光顯微鏡、透射偏光顯微鏡)外,還有測定折光率、反射率、顯微硬度、比重、X光粉晶照相、X光衍射、熱分析、光薄片放射性乳膠照相、裂變徑跡、包裹體測定、電滲析和淋濾試驗、粘土礦物分離—提取等一係列完整的研究礦石和岩石、鬆散泥積物(鬆散沉積物)的實驗技術與方法。

研究岩石和礦物,需要從宏觀與微觀兩方麵進行。微粒礦物的研究和在顯微鏡下進行微結構和微構造的研究並進行化學成分測定,具有極其重要的意義。六十年代初,地質所礦床室確定了礦石與岩石研究的微觀發展方向,把微區、微粒、微量的研究測試,作為戰略性重點,把引進、吸收與研製相結合從當時的實際出發,研製並發展了許多新儀器、新方法。一九六四年,首次進口一台電子探針分析儀。一九六五年,以地質所研製的快速差熱儀為基礎,研製了微量差熱分析儀,用樣僅2.5毫克;改進了X光粉晶分析技術,可進行微粒的X光的粉晶分析;為了實現在光薄片上直接測定化學成分,於一九六五年研製成功中國第一台用直流脈衝電源的、能進行光譜半定量的顯微光譜儀,隨後在兄弟單位幫助下,研製了激光光譜儀;一九六五年,裝配了紅外顯微鏡,用紅外技術研究不透明礦物獲得成功;七十年代研製了礦物的不同波段反射率和吸收率的連續測定裝置。六十年代中期到七十年代,形成了由光學顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、電子探針微區分析儀、顯微光譜(激光光譜)儀器及其它技術手段等組成的微區、微粒成分和微結構—微構造的研究實驗體係。礦物中包裹體的研究是岩石學和礦相學的重要內容。由於微量測試技術的發展,包裹體的研究日益成熟和深入。已建成的包裹體實驗室,可在顯微鏡下研究包裹體的類型、豐度、分布,並可進行液體包裹體的pH、Eh、氫與氧的同位素及化學和礦物成分測定和包裹體測溫。

五十年代末,地質所在餘皓的領導和參與下,首先實驗並成功地建立了岩石快速全分析方法,並在國內推廣。同時,郭承基應用磷酸於岩礦分析和礦物鑒定。七十年代初,地化所建立了原子吸收光譜分析、以離子選擇性電極技術及相應離子的分析方法為主的電化學分析方法、無機氣相色譜、微量單礦物化學分析等實驗室。地化所在組裝原子吸收光譜儀的基礎上,與赤天光學儀器廠協作,試製出雙光束原子吸收光譜,與南京分析儀器廠協作,研製出岩礦色譜儀。後者成為岩礦揮發份和礦物包裹體揮發份分析的主要設備。一九七二年,地化所在國內最早建立以原子吸收分析技術為主體的岩石全分析方法,以後,又應用石墨爐和氫化物發生技術,測定了地質樣品中的銀、金、砷、硒等幾十種微量元素。八十年代,又擴大了離子選擇電極的應用範圍,引入了流注分析技術,新建立了等離子光譜實驗室,並建立了用ICP發射光譜法測定岩石和礦物中主量和微量元素的方法,采用偏硼酸鋰和微波爐分解試樣的流程,使樣品的處理速度大大提高,分析質量也有顯著改善,發揮了化學分析與儀器分析相結合的優點。為解決稀土的配分,地化所采用了離子交換薄膜製樣技術和X光熒光光譜法,分析樣品中15個稀土元素,使稀土氧化物用量從10毫克減至1—3毫克;地質所用萃取法色譜富集分離、電感耦合高頻等離子光譜方法測定樣品中15個稀土元素分量。從一九七九年起,地化所開展了將儀器中子活化分析和同位素源激發X射線分析,應用於岩石中微量元素測定。