◎  王  超

　　2020年12月，嫦娥五号探月归来，带回了1731克月球样品，这是我国首次完成地外天体样品采集，也是人类44年来再次获得新的月球样品。科学家们针对嫦娥五号带回的月球样品开展研究，证明了月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，也就是说，月球直到20亿年前仍然在“脉动”着。

　　20亿年，这可是一个极为漫长的时间。科学家们是如何确定这个时间的呢？这就需要借助同位素地质年代学的帮助。

　　同位素地质年代学又称同位素年代学，是一种通过对自然界放射性同位素衰变规律的研究，测定各种地质体的形成时间和地质事件发生的时代的方法，被广泛应用于研究地球和地外行星及卫星物质的形成历史和演化规律。能自发地放射各种射线的同位素称为放射性同位素。放射性同位素放射出α 或β射线而发生核转变的过程称放射性衰变，在放射性衰变过程中放射性母体同位素的原子数衰减到原子数目的一半所需的时间称为半衰期。半衰期不随外界条件、元素所处状态或元素质量的变化而改变，所以可以精确确定以往地质事件的时间。不同元素半衰期的长短差别很大，短的只有10秒~7秒，长的可达1018年。放射性同位素在单位时间内每个原子核的衰变几率称衰变常数(λ)。半衰期和衰变常数是利用放射性衰变定律计算地质年代时的两个重要特征常数。同位素地质年代学依据放射性同位素衰变定律进行精确的地质计时，为地球形成以来各个主要演化阶段确定了科学时标，所测年龄通常以百万年（Ma）来表示。

　　同位素地质年代学是地质学、核物理学和放射化学相互结合逐渐发展而成的，所涉及的同位素主要有铀-钍-铅体系、钾-氩体系、铷-锶体系、钐-钕体系、镧-铈体系、镥-铪体系、铼-锇体系、碳-14体系等。可以说现代地质学在已经离不开同位素地质学的研究。同位素地质年代学的发展与计算机技术、超微超纯分析技术，特别是质谱分析技术的高速发展密切相关，这些技术的发展大大提高了同位素测量的灵敏度和分辨率。

　　目前，由于各种新型同位素分析仪器的开发利用与分析测试技术方法的开发与利用，大大拓宽了各种同位素新技术方法在地球科学各个领域中的应用，并取得了一系列令人瞩目的新发现与新认识。比如在对嫦娥五号月球样品的研究中，中国地质调查局中国地质科学院北京离子探针中心的科学家就利用高分辨率二次离子质谱仪（SHRIMP），通过对月球上采集到的玄武岩样品中铀-钍-铅同位素体系的精确研究，得到了较为精确的月球岩浆活动时间记录，刷新了月球岩浆活动机制的认知。

　　高分辨率二次离子质谱仪（SHRIMP）

　　近年来，采用同位素地质年代学对各种地质体及地质事件的定年，已经获得了非常丰富的资料。然而由于地质作用过程的复杂性、多期性与测年方法及测试对象的局限性，对已经获得的年龄数据，不同的学者往往有不同的地质解释。因此仍然要对同位素定年方法中的适用性与局限性有关问题开展研究，不仅有助于更新认识、评价与应用已有的资料，而且有利于今后工作中同位素定年方法的改进。

　　（作者单位：中国地质调查局油气资源调查中心）