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原子阱痕量分析技术实现钙-41同位素超灵敏测量 为青藏高原冰川定年提供新方法
2026年05月13日 14:00:58
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：4922
中国科学技术大学团队利用原子阱痕量分析技术，成功实现对钙-41同位素的超灵敏测量，并首次将其应用于青藏高原冰川冰碛样品暴露定年，确定两处冰川遗迹分别形成于约1.3万年前和3.3万年前，为冰川演化研究提供了新工具。
近日，中国科学技术大学蒋蔚、卢征天教授团队与黄方教授团队合作，在《科学通报》(Science Bulletin)上发表研究成果，首次利用原子阱痕量分析技术(ATTA)对青藏高原冰川冰碛样品中的钙-41(⁴¹Ca)同位素进行了暴露定年，为研究冰川演化提供了新的技术手段。
宇宙成因核素是宇宙射线与地表岩石相互作用产生的放射性核素，其浓度可反映岩石暴露于地表的时间，常用于研究冰川进退历史。冰川消退后，原本被覆盖的岩石重新暴露，开始积累宇宙成因核素。通过测量核素浓度，科学家可以推断冰川消失的时间。
钙-41的半衰期约为10万年，是一种理想的宇宙成因核素定年工具，但其在自然界中的同位素丰度极低(低于10⁻¹⁵)，超出传统分析技术的探测能力。研究团队开发的原子阱痕量分析法，利用激光实现对单个钙-41原子的捕获与逐一计数，成功将测量丰度下限扩展至10⁻¹⁷，解决了钙-41高灵敏探测的技术瓶颈。
基于这一技术，研究团队对采自青藏高原东部的两处花岗岩冰碛样品进行了钙-41浓度分析。结果显示，两处样品的钙-41浓度存在显著差异，表明该区域经历了至少两次不同时期的冰川作用。为准确解读钙-41所记录的时间信息，团队结合过去数万年地球磁场强度和太阳活动变化，重建了钙-41在岩石中的积累过程。最终确定两处冰川遗迹分别形成于约1.3万年前和3.3万年前。此外，团队还将钙-41与铍-10(¹⁰Be)、铝-26(²⁶Al)联用，更精确地评估了地表侵蚀速率，并约束了冰碛的复杂暴露历史。
据研究团队介绍，这是钙-41暴露定年方法首次应用于冰川地貌研究，为解析青藏高原冰川演变提供了新的定量工具。
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