地质年代学是解码地球演化历史的“时间标尺”，其方法体系的逐步完善为深时地质研究和重大地质事件时序约束提供了关键的技术支撑。作为国际公认的地质定年“金标准”，单颗粒锆石化学溶蚀-同位素稀释-热电离质谱法（Chemical Abrasion-isotope Dilution-thermal Ionization Mass Spectrometry, CA-ID-TIMS；图1）通过高温退火与选择性化学溶蚀，有效去除铅丢失影响，并结合同位素稀释的准确定量和热电离质谱的高精度测量，实现加权平均年龄优于0.03%的精度。长期以来，该技术主要集中于欧美少数实验室，国内受限于低普通铅本底控制及高精度测量体系建设难度，尚缺乏可稳定运行的高精度ID-TIMS U-Pb年代学实验平台。

 在CA-ID-TIMS分析中，全流程普通铅本底是制约测年精度的关键因素之一。来自空气、试剂及实验器皿的皮克级（1 pg = 10^-12 g）普通铅污染，即可对锆石放射成因铅信号产生干扰。将全流程普通铅本底稳定控制在1 pg以下，不仅依赖高标准洁净环境，更需要对实验流程、材料和试剂的系统优化与精细管理。针对这一瓶颈，广州地化所徐义刚院士带领的研究团队，提出基于“逆向递推”的低本底控制策略，从质谱点样端出发逐级追踪污染来源，识别并量化各环节本底贡献，并对实验流程进行合理简化，以降低样品暴露与二次污染风险。目前实验室已将全流程普通铅本底稳定控制在0.7 pg以下，达到国际ID-TIMS U-Pb年代学实验室准入水平。

 在测量方法方面，团队围绕关键环节开展系统优化：建立ATONA放大器基线采集与漂移校正策略，降低基线不确定度并提高离子流利用率；针对²⁰⁴Pb信号弱的问题，优化Daly检测器工作参数并采用静态多接收模式，实现²⁰⁴Pb测量与实时增益校正，显著提高测量稳定性。同时，通过Pb标样实验识别出TIMS激发剂条件下Pb同位素分馏行为可偏离经典指数分馏定律，并识别出奇-偶质量同位素分馏差异，据此建立针对性校正策略，从机制上提升测量准确性。在U同位素测量方面，建立了UO₂⁺静态多接收分析流程，在法拉第杯上获得稳定信号，实现U同位素比值的高精度测量。

 通过上述优化，实验室在低本底控制与高精度测量两个关键维度实现协同提升。标准样品验证结果表明：EARTHTIME 合成溶液标样ET100在不同处理流程下获得一致的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄（100.316 ± 0.004 Ma; MSWD = 1.6, N = 62）（图2）；锆石标样R33与TEMORA 2测得的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分别为419.693 ± 0.096 Ma（MSWD = 1.2, n = 5）和417.508 ± 0.051 Ma（MSWD = 2.0, n = 22）（图3和图4），均与国际推荐值在误差范围内一致。上述结果表明，实验室目前已具备稳定获取0.02–0.05%（2RSD）精度U-Pb年龄数据的能力，整体水平与国际先进ID-TIMS 年代学实验室可比。

 目前，中国科学院广州地球化学研究所单颗粒锆石ID-TIMS U-Pb年代学实验室已实现稳定运行，具备常规开展高精度U-Pb测年的能力。未来将持续优化本底控制与分析方法，并拓展相关技术应用。我们欢迎同行围绕关键地层定年、火山及重大地质事件时序等方向开展合作研究。

图1. 单颗粒锆石CA-ID-TIMS U-Pb定年实验流程图

图2. 合成溶液标样ET100 CA-ID-TIMS U-Pb定年结果（95%置信区间，下同）

（#1：静态多接收；#2：Daly跳峰；#3：预加稀释剂平行样；#4：微柱化学分离）

图3. 锆石标样R33 CA-ID-TIMS U-Pb定年结果

图4. 锆石标样TEMORA 2 CA-ID-TIMS U-Pb 定年结果，并与EARTHTIME联盟实验室数据对比。本实验室的两组加权平均年龄分别是全部有效数据（n = 22/24）、Pb_C本底优化后的数据（10-11月；n = 9/11）计算所得，空心误差棒未纳入计算（表明TEMORA 2 锆石可能存在不均一性）。(b) 单颗粒对应的全流程Pb_C本底。10-11月Pb_C本底降低并趋于稳定，反映化学流程优化与低本底控制方面的成效

 相关成果已发表在国际学术期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry和中文核心期刊《地球化学》上。该研究受到国家自然科学基金基础科学中心项目(42288201)和重大研究计划(92479001)的资助。

 论文信息：

 Zhong Yu-Ting^* (钟玉婷), Amelin Yuri, Xu Yi-Gang (徐义刚). U-Pb ID-TIMS dating of U-rich accessory minerals using a Phoenix-ATONA and ²⁰²Pb-²⁰⁵Pb-²³³U-²³⁶U tracer. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2026, 41(4): 1346-1353.

 Amelin Yuri, Zhong Yu-Ting^* (钟玉婷), Xu Yi-Gang (徐义刚). Pb isotope analysis on a Phoenix-ATONA: assessment and minimisation of uncertainties. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2026, 41(4): 1542-1560.

 钟玉婷, Amelin Yuri, 徐义刚. 2026. 广州地球化学研究所ID-TIMS实验室单颗粒锆石U-Pb定年的低本底与高精度分析. 地球化学, 55(2): 208-218.

 论文链接：

https://doi.org/10.1039/D6JA00003G  

https://doi.org/10.1039/D6JA00002A

http://geochimica.paperonce.org/#/digest?ArticleID=3516