二级单位名称：科学研究院 元素地球化学实验室

设备名称：等离子质谱仪/激光剥蚀系统+电感耦合等离子体质谱仪

机组成员：苏犁、张红雨

一、仪器信息

    中国地质大学（北京）科学研究院“元素地球化学实验室”拥有的等离子体质谱仪（ICP-MS，设备编号20072378）和激光等离子体质谱仪（LA-ICP-MS，设备编号1710827S+1710828S）专业仪器(如图1），主要承担：岩石微量（ICP-MS实验室）和矿物原位定年、矿物微量元素含量（LA-ICP-MS实验室）的精确分析，除满足本实验室的科研工作外，向国内外地学界研究人员，以及各高校和科研单位的在读学生开放，检测工作质量受到地学界同行的普遍认可。据不完全统计，2022年，校内、外研究人员发表含有实验室成分分析或U-Pb年龄检测结果的SCI检索研究论文21篇。

图1 a、等离子体质谱（ ICP-MS，20072378），b、激光等离子体质谱仪 （LA-ICP-MS，1710827S+1710828S）

二、运行管理工作概况

元素地球化学实验室工作人员包括：在编教师3人（苏犁（2022年6月退休），张红雨，秦红），获聘上岗的在读研究生7人，获聘上岗本科生1人，返聘仪器维修工程师1人（李池）。实验室采用线上和线下并行的运行管理系统（如图2），包括实验分析平台、资质认证管理体系、安全管理和岗前培训等（如图3），严格按管理制度进行设备日常管理、使用培训和开放共享等，维修工程师保证及时精准地仪器维修维护，高效、有序地保障了实验室大型仪器的开放共享工作。

图2 运行管理系统

图3 部分运行管理板块

三、仪器共享使用成效

基于上述运行管理系统2022年元素地球化学实验室两套仪器开放共享成效显著，在人才培养、技术开发、测试收入和科研成果等方面取得比较好的成绩。

2022年两套大型仪器总运行机时、测样数、培训人数、发明专利数、发表论文数、科研项目和测试收入等各项考核均达优秀，综合考核得分95分以上，具体情况见表1。 

表1、等离子体质谱和激光等离子体质谱开放共享成效

元素地球化学实验室大型仪器面向国内外各高校、科研院所等科研单位，包括校内多个科研团队和项目组的教师及其学生，以及校外单位如北京大学、中国科学院地质与地球物理研究所、吉林大学、中国地质科学院、国土资源部西安地质矿产研究所、中山大学、青海地质调查第三勘查院、成都理工大学等单位。依托实验室检测数据取得了很多重要成果，发表多篇高水平论文，代表性案例如下：

（一）支撑校内教师科研和教学工作代表性案例：

2022年度为中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，刘家军教授团队和翟德高教授研究团队的科研项目提供了物质成分和成岩、成矿时代相关样品的精确分析，特别是借助LA-ICP-MS原位分析技术开展黄铁矿、辉钼矿等硫化物的原位S-Pb同位素以及微量元素分析和年代学分析研究，对岔路口斑岩钼矿和柿竹园钨锡铋钼矿床和香花岭锡矿床等成矿物质来源、成矿流体演化以及金属沉淀机制进行了研究，取得了以下一系列创新性成果，在American Mineralogist 、Ore Geology Reviews等重要国际期刊发表3篇研究论文。

成果一是利用多种定年技术厘定成岩成矿时代，确定了香花岭锡矿两期成矿作用，成果二是岔路口斑岩钼矿床成矿物质来源与沉淀机制，相关成果均发表在国际权威期刊《American Mineralogist》上；成果三是电气石成分、同位素特征约束金矿床成因，该成果均发表在国际权威期刊《Ore Geology Reviews》上。

（二）支撑校外科研工作代表性案例：

2022年度支撑校外重点科研团队—北京大学地球与空间科学学院：宋述光教授、魏春景教授团队的研究工作成果。 

成果一：祁连山原特提斯洋构造演化研究

大洋俯冲带富锰硅质岩的氧化还原反应：地幔楔重要的氧化剂，该成果发表于2022年 American Mineralogists,《美国矿物学家》主编将该成果作为亮点和突破文章进行了专门的评述 (Hetherington, C.J., 2022. Highlights and Breakthroughs: Oxidation of arcs and mantle wedges: It’s not all about iron and water. American Mineralogist 107, 2153-2154.), 指出“该成果提供了发人深省的观点，对大规模地球过程的假设和推论提出了挑战。”

通过南祁连增生杂岩带西端的党河南山出露的一套洋内弧前岩石序列。基于岩相学和全岩组分，在这条增生杂岩带中识别出三种火山岩（玻安岩、高镁玄武安山岩、安山岩）和岛弧相关的长英质侵入体。这些岩石显示出微量元素与同位素共变的演化趋势，指示其可能属于同一个岩浆序列。该成果发表于2022年Gondwana Research 上

成果二：东昆仑造山带构造演化

东昆仑造山带中的两条蛇绿岩带：原特提斯洋到古特提斯洋的记录；碎屑锆石追踪东昆仑造山带原-古特提斯不连续构造演化；北秦岭高压-超高温岩石变质演化，北秦岭松树沟地区的秦岭杂岩主要由长英质片麻岩或长英质麻粒岩组成，其中分布有透镜状产出的基性麻粒岩和石榴辉石岩等。变质P-T-t轨迹共同揭示了秦岭微陆块在早古生代发生了陆壳深俯冲至90–250km，随后发生快速折返至地壳层次的演化过程。此研究成果发表于Gondwana Research。

成果三：保山-贡山地块石炭纪地幔柱岩浆活动与新特提斯洋起始

确定保山-贡山地块地幔柱岩浆活动的岩石类型，主要为苦橄岩和大陆溢流玄武岩，地幔潜能温度 1527 ± 86 °C to 1546 ± 98 °C，地幔柱岩浆活动时限 330-280 Ma，确定地幔柱活动早于新特提斯洋的起始，地幔柱的垂向活动造成大陆岩石圈破裂和弱化，古太平洋俯冲带的水平拉伸造成新特提斯洋的形成。研究成果发表GSA Bulletin 。

成果四：新太古代大陆俯冲碰撞与板块构造

(1) 新太古代花岗岩与大陆碰撞

本课题对华北克拉通绥中花岗岩为研究对象，对其中出露的新太古代花岗质岩石进行了全面的野外调查，确定绥中花岗岩的形成时代，不同类型的富钾花岗质岩石为大陆地壳重熔、再造的产物，其年代学、岩石组合、地球化学特点均与显生宙碰撞造山带中的同碰撞及后碰撞岩浆极为类似。反映了太古宙古老陆核在太古宙末期再造的过程，这个再造过程的发生与古老陆核碰撞聚合有着紧密的联系。以上研究成果已发表于Precambrian Research 。

(2) 中部造山带垮塌过程的岩浆响应

对华北克拉通中部造山带北恒山地体出露的古元古代晚期钾质花岗岩进行了详细的野外调查，这些钾质花岗岩以岩脉或岩墙侵入于新太古代TTG、古元古代高压麻粒岩或角闪岩中，是北恒山地体最后一期前寒武岩浆活动。以上研究成果已发表于Precambrian Research。

(3) 超高压变质橄榄岩与新太古代板块构造的起始

板块构造的启动时间一致存在争议，本研究对冀东太古宙超高压橄榄岩中的石榴石假象和发育出溶结构的单斜辉石进行矿物成分恢复，并对不同阶段的矿物组合进行温压估算，重构了冀东太古宙超高压橄榄岩的折返过程变质P-T轨迹。冀东太古宙超高压橄榄岩的发现表明在新太古代时地球已经发育了汇聚板块边缘，并指示某种形式的板块构造至少在新太古代就已经出现。以上研究成果发表于Earth and Planetary Science Letters 。

2022年元素地球化学实验室机组人员在两套大型仪器原有功能基础上积极努力拓展仪器新应用功能，建立了有关LA-ICP-MS黄铁矿微量元素原位微区分析和独居石的U（Th）-Pb年龄精确测定方法，发表了两篇测试方法论文；并根据使用研发经验改进了激光相关部件，申请获批了一项国家发明专利（如图4）。

附部分支撑2022研究工作的重点科研项目：

A.中国地质大学（北京）求真学人计划：流体中Bi对Ag的迁移和富集影响（QZ05201904），2019年5月-2021年12月；

B.教育部基科研费优秀教师基金项目：内蒙古花脑特大型银铅锌矿床成矿机理：原位微区硫和铅同位素研究与热力学模拟(2652018129)，2019年1月-2021年11月；

C.内蒙古自治区地质勘查基金项目：内蒙古自治区中部满都拉—白乃庙一带铜金多金属矿成矿规律与找矿预测(2018-01-YS01)，2018年5月-2021年5月；

D.国家自然科学基金面上基金项目：铋在银成矿过程中的作用（41973038）； 2020年1月-2023年12月；

E.国家重点研发计划：钦杭成矿带湘南段铜锡多金属矿产深部探测技术示范(2018YFC0603901);

F.国家自然科学基金重点基金项目：秦岭成矿域复合造山过程中印支-燕山期金-多金属成矿作用（41730426）

G.国家自然科学基金面上基金项目：内蒙古双尖子山超大型银多金属矿床银的超常富集机理：原位微区物质组成及实验学研究（41672068）

H.国家自然科学基金青年科学基金项目：典型斑岩钼成矿系统中钼和硫同位素分馏机理研究：以黑龙江岔路口超大型斑岩钼矿床为例(41503042)

I.国家自然科学基金-基金委重大计划重点：富碲、硒大型矿床成矿作用对比研究（92062219）

J.国家自然科学基金重点项目，内蒙古中部阴山地块早前寒武纪变质作用及其大地构造意义，Early-Precambrian metamorphism and its tectonic implication in the Yinshan Block, Central Inner Mongolia, 42030304，299万元，2020.01－2025.12.魏春景、宋述光、田伟、田猛。负责人：魏春景

K.国家自然科学基金重点项目，祁连-昆仑构造域原特提斯洋形成演化及全球意义， 91955202，303 万元，2020.01-2023.12，在研，负责人：宋述光.

支撑的科研项目：

L."国家重点研发计划变革型技术关键科学问题重点专项”,中国东部俯冲带深部过程非生物成气动力学机制, 2019YFA0708503, 2020-2024

M.国家自然科学基金项目，东昆仑造山带低压麻粒岩变质相平衡、年代学及其构造意义，项目编号：42102042；

附部分2022年实验室数据支撑发表论文情况：

校内代表性成果：

（一） 实验室教师及学生发表研究论文

1.        Su, L., Song, S.G., Wang, C., Allen, M.B., Zhang, H., 2022. Picrite-basalt complex in the Baoshan-Gongshan Block of northern Sibumasu: Onset of a mantle plume before breakup of Gondwana and opening of the Neo-Tethys Ocean. GSA Bulletin, 134, 1091-1108. doi:10.1130/b36028.1

2.        Wu, Z.Z., Wang, C.*, Song, S.G.*, Allen, M. B., Kusky, T. &Su, L. (2022). Ultrahigh-pressure peridotites record Neoarchean collisional tectonics. Earth and Planetary Science Letters 596, 117787.

3.        Wang, C., Song, S., Allen, M.B., Su, L., Zhao, G., Gao, T., 2022. Late Paleoproterozoic magmatism in North Hengshan: Final collapse of the Trans-North China Orogen. Precambrian Research 374, 106655.

4.        Wang, C., Song, S., Su, L., Allen, M.B., 2022. Crustal maturation and cratonization in response to Neoarchean continental collision: The Suizhong granitic belt, North China Craton. Precambrian Research 377, 106732.

5.        Khaksar, T., Rashidnejad-Omran, N., Li, S.Q., Song, S.G., Kananian, A., Chen, F.K., Li, S., Geochronology and petrogenesis of granitoids and associated mafic enclaves from Ghohroud in the Urumieh-Dokhtar Magmatic Arc (Iran): Evidence for magma mixing during the closure of the Neotethyan Ocean. Geological Journal.

6.        Di Feng , Chao Wang , Shuguang Song, Lu Xiong , Guibin Zhang , Mark B. Allen ,Jie Dong , Tao Wen , Li Su, 2023. Tracing tectonic processes from Proto- to Paleo-Tethys in the East Kunlun Orogen by detrital zircons. Gondwana Research, 115: 1-16.

7.        Jinran Qiao , Chen-Ao Zhou , Jie Dong , Mark B. Allen , Liming Yang , Li Su ,Shuguang Song, 2023. Syn- and post-collisional potassic to ultrapotassic alkaline and subalkaline volcanic rocks: Heterogeneous mantle metasomatism beneath the North Qaidam orogenic belt. Lithos, 442-443: 107081.

8.        Jinran Qiao, Jie Dong , Shuguang Song, Chao Wang, Mark B. Allen, Li Su , 2022. Melting of mafic slab and mantle peridotite during ridge subduction of the Proto-Tethys Ocean (Qilian Orogen, NW China). Lithos, 410-411: 106588.

9.        Lu Xiong , Shuguang Song, Li Su , Guibin Zhang , Mark B. Allen , Di Feng , Shuwen Yang, 2023. Detrital zircons from high-pressure trench sediments (Qilian Orogen): Constraints on continental-arc accretion, subduction initiation and polarity of the Proto-Tethys Ocean. Gondwana Research, 113: 194–209.

10.     Wen, T., Song, S., Xu, C., Zhang, G., Allen, M.B., Su, L., Wang, C., 2022a. Carbonatitic pockets in intra-ocean arc volcanics (Qilian orogen): Petrogenesis and implications for carbon recycling in subduction zones. Chemical Geology, 606, 120981.

11.     Wen, T., Song, S., Wang, C., Allen, M.B., Dong, J., Feng, D., Su, L., 2022b. IBM-type forearc magmatism in the Qilian Orogen records evolution from a continental to an intra-oceanic arc system in the Proto-Tethyan Ocean. Gondwana Research, 110, 197-213.

12.     Tayebeh Khaksar, Nematollah Rashidnejad-Omran, Shuang-Qing Li, Shu-Guang Song, Ali Kananian, Fukun Chen, Su Li, 2022, Geochronology and petrogenesis of granitoids and associatedmafic enclaves from Ghohroud in the Urumieh–DokhtarMagmatic Arc (Iran): Evidence for magma mixing duringthe closure of the Neotethyan Ocean. Geological Journal, 57：3313-3332

13.     张红雨*, 赵青青, 赵刚, 洪晶欣, 刘家军, 翟德高. 黄铁矿微量元素LA-ICP-MS原位微区分析方法及其在金矿床研究中的应用. 矿床地质, 2022, 41(06): 1182-1199.

14.     张红雨*, 杨立明, 苏犁, 宋述光, 王大川. LA-ICP-MS独居石的U（Th）-Pb年龄精确测定方法及地质意义探究. 现代地质, 1-33. DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.065.

（二）支撑校内教师科研工作发表的论文

15.     Mengxu Guo, Jiajun Liu, Degao Zhai, Jeffrey de Fourestier, Min Liu, Rui Zhu，2023，Tourmaline as an indicator of ore-forming processes: Evidence from the Laodou gold deposit, Northwest China. Ore Geology Reviews ,DOI: 10.1016/j.oregeorev.2023.105304

16.     Qingqing Zhao, Degao Zhai, Anthony E. Williams-Jones, and Jiajun Liu, 2023, Trace element and isotopic (S, Pb) constraints on the formation of the giant Chalukou porphyry Mo deposit, NE China. American Mineralogist，DOI：10.2138/am-2022-8142.

17.     Kexin Wang , Degao Zhai , Anthony E. Williams-Jones , Dengfeng Li , Jiajun Liu, 2022, Discrete Late Jurassic Sn Mineralizing Events in the Xianghualing Ore District,South China: Constraints from Cassiterite and Garnet  U-Pb Geochronology . American Mineralogist, DOI:10.2138/am-2022-8412

校外代表性成果：

18.     Zizhen Yang, Chunjing Wei , Shuguang Song, Wei Tian, Bin Wang，2023，Paleoproterozoic high-pressure granulite facies metamorphism in the Yinshan Block, North China craton. Precambrian Research，DOI:10.1016/j.precamres.2023.107006

19.     Song, S.G., Ye, S.T., Allen, M.B., Niu, Y.L., Sun, W.D., Zhang, L.F., 2022. Oxidation of arcs and mantle wedges by reduction of manganese in pelagic sediments during seafloor subduction. American Mineralogist 107, 1850-1857. https://doi.org/10.2138/am-2022-8171

20.     Bi, H.Z., Whitney, D.L., Song, S.G.*, Zhou, X., 2022. HP–UHP eclogites in the East Kunlun Orogen, China: P–T evidence for asymmetric suturing of the Proto-Tethys Ocean. Gondwana Research. 104, 199-214. https://doi.org/10.1016/j.gr.2021.04.008

21.     林秋玫, 宋述光*, 崔莹. 2022. 祁连山玉石沟橄榄岩中非生物成因甲烷‒石墨流体包裹体及其形成条件. 北京大学学报自然科学版, 58(2): 241-248. doi: 10.13209/j.0479-8023.2022.013