從同位素地質動力學解讀地球演化之脈動 開創同位素地質動力學新領域 游鎮烽教授 夠炫
採訪記者 : j 於 January 11, 19100 at 19:58:16 :
新聞內容 :
【台南訊】「地球科學」係一門整合性的科學，以研究數十億年來地體演化的過程、物質交換的程度及影響變動的物理化學機制等主題為核心，其中因構造作用所引發或伴隨的環境變遷、地殼及地幔物質的交互循環、與礦產資源的孕育、再生及永續經營等課題，影響現代人類生活福祉甚鉅。成功大學地科系游鎮烽教授表示，同位素地球化學是瞭解環境變遷的重要基礎學門，利用分析物質同位素特徵和系統性變化，以瞭解物質來源、地質事件發生時間及其反應體系的物理化學條件。從「同位素地質動力學」解讀地球演化之脈動之計畫將研發同位素地球化學之尖端技術，進行多項地球物質動態變化之研究，開創「同位素地質動力學」新領域。另一方面將結合科學教育專門長才，全力規劃現有課程，以配合此卓越中心建立，使地科系之學術研究與教學工作能相輔相成，達成互為體用之目標。
游鎮烽教授指出，從「同位素地質動力學」解讀地球演化之脈動計畫，中長程目標為推動兩項主題研究：第一、環境變遷－碳酸鹽同位素地球化學及第二、建立多功能同位素高解析度「卓越研究」中心。
環境變遷－碳酸鹽同位素地球化學--岩石圈－水圈－氣圈之元素循環和分化緊密相連，直接或間接反映在地表環境變遷，直接影響生態變化。生物源珊瑚和有孔蟲及無機作用沉積生成的鐘乳石隱含著古環境因子之重要訊息，主要由碳酸鹽礦物所組成，其所含元素比例和同位素可反映雨量、植生和季風之變化，精確指示溫度和酸鹼度。例如群體珊瑚對生長環境極端敏感，其骨骼之化學成份及同位素組成被視為是海洋環境或氣候變化的最佳記錄器，可提供數百年來全球環境變遷的最高解析度資料，其氧和碳同位素可探討海水溫度、降雨、洋流混合及營養鹽供給之情形，而其鈾-釷不平衡系或碳-14定年，可供研究地殼變動或抬升速率，近年研究也顯示現生珊瑚骨骼之鍶／鈣、鎂／鈣及鈾／鈣與海水表面溫度有密切關係，硼／鈣之初步結果充份地反映出季節性溫度高低起伏的變化趨
勢，也顯示「聖嬰」及「反聖嬰」是氣候及溫度異常年，而硼／鈣與海水表面溫度之關係較之鍶／鈣、鎂／鈣或鋇／鈣等資料具有更優異的統計一致性，且具有較高靈敏度，是目前最佳溫度指標。硼同位素是另一重要環境指標，有孔蟲殼體之d11B變化可指示海水酸鹼度之變化，間接反映冰期空氣中二氧化碳濃度之變化。石灰岩洞穴碳酸鹽具有類似珊瑚骨骼的年輪成層構造，同樣是記錄古環境變化的良好材料，其碳、氧同位素及年層構造之厚薄，可提供相關植生、大氣溫度及雨量等古環境因子資訊，而其鈾及鍶同位素可幫助指示季風強弱及飄塵的來源。
游鎮烽教授表示，這項計畫將利用固態離子源質譜術發展最新技術，用以精確分析硼／鈣和硼同位素比值（預計可改善分析精確度約5至10倍），亦將對珊瑚岩心，海洋性有孔蟲殼體及石灰岩洞穴碳酸鹽系統進行系統性高解析度硼／鈣、鍶／鈣、鎂／鈣、鈾／鈣與d11B之研究，以解開碳酸鹽地球化學所蘊含的環境變化資訊，同時將以光譜分析偵測微細礦物相及結晶構造之變化，以高解析度掃瞄穿透式電子顯微鏡呈現極微區化學成份、組織、結構暇疵之變化和元素（如硼、鍶、鎂和鈾）於結構中之配位及價電狀態，從微觀到巨觀全面解析古環境變化對礦物物理及化學特性之效應，將可逐步探討碳酸鹽古環境記錄器之元素分化之物理化學原理。這種資訊對於解析過去百千年來古環境變遷同樣有極重大之意義。
至於，建立多功能同位素高解析度「卓越研究」中心，游鎮烽教授說，擬設立臺灣最完善的多功能同位素高解析度實驗室，將購置固態熱游離源質譜儀，並設置相關無塵實驗室設備。
游鎮烽教授進一步指出，固態熱游離源質譜儀：「同位素地球化學」應用高精密度質譜儀，精確測量自然界樣品中微小同位素比值變化，藉以瞭解地質事件發生年代、物質間交互作用程度、物質來源及後續成岩變質等，近年來更多方面應用於探討與生活息息相關的諸多主題，包括環境保護、工業污染、溫室效應及全球變遷等領域，是最被廣泛採用的「地球化學」主流研究之一。新型「固態熱離子源質譜儀」具多功能、專業、準確及高應用潛力等特性，已廣泛應用於測量多種自然同位素，包括鋰，硼、氯、鈣、鐵、鎘和鉛等穩定同位素及銣-鍶、釹-釤、鑭-鈰、鉿-鎦、錸-鋨和鈾-釷等放射性同
位素，其中鋰、硼、鈣及鈾同位素有最新突破性發展。例如利用鋰／鈣、硼／鈣、鈾／鈣、鍶／鈣比值在珊瑚骨骼及有孔蟲殼体之變化，作為高準確性地質溫度計，用於探討「聖嬰」或「反聖嬰」現象在過去之發生頻率及規模。另硼同位素在碳酸岩之記錄，可指示過去海水酸鹼度之變化，此與大氣二氧化碳含量和全球氣候變遷息息相關。鈾-釷同位素系列可用於精確測量數十年到數十百萬年地質或考古標本之形成年代，對岩石礦床成因及古環境變化可作系統性研究。
有關於這項計畫89-93年度推行工作之具體目標，游鎮烽教授說說，（1）建立最新型高解析度固態離子源質譜儀實驗室，裝備有最新分析功能，包括負離子偵測、離子計數器和能量濾網等，可應用於具發展潛力的新領域，如鋰,硼,錸-鋨和鈾-釷不平衡系列等；（2）建立1000-10000級無塵實驗室；（3）利用同位素系統性研究，解析碳酸鹽古環境記錄，並配合微觀礦物物理及化學分析，瞭解碳酸鹽硼／鈣、鍶／鈣、鎂／鈣和鈾／鈣比值記錄海水溫度變化之理論基礎。
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【台南訊】「地球科學」係一門整合性的科學，以研究數十億年來地體演化的過程、物質交換的程度及影響變動的物理化學機制等主題為核心，其中因構造作用所引發或伴隨的環境變遷、地殼及地幔物質的交互循環、與礦產資源的孕育、再生及永續經營等課題，影響現代人類生活福祉甚鉅。成功大學地科系游鎮烽教授表示，同位素地球化學是瞭解環境變遷的重要基礎學門，利用分析物質同位素特徵和系統性變化，以瞭解物質來源、地質事件發生時間及其反應體系的物理化學條件。從「同位素地質動力學」解讀地球演化之脈動之計畫將研發同位素地球化學之尖端技術，進行多項地球物質動態變化之研究，開創「同位素地質動力學」新領域。另一方面將結合科學教育專門長才，全力規劃現有課程，以配合此卓越中心建立，使地科系之學術研究與教學工作能相輔相成，達成互為體用之目標。
游鎮烽教授指出，從「同位素地質動力學」解讀地球演化之脈動計畫，中長程目標為推動兩項主題研究：第一、環境變遷－碳酸鹽同位素地球化學及第二、建立多功能同位素高解析度「卓越研究」中心。
環境變遷－碳酸鹽同位素地球化學--岩石圈－水圈－氣圈之元素循環和分化緊密相連，直接或間接反映在地表環境變遷，直接影響生態變化。生物源珊瑚和有孔蟲及無機作用沉積生成的鐘乳石隱含著古環境因子之重要訊息，主要由碳酸鹽礦物所組成，其所含元素比例和同位素可反映雨量、植生和季風之變化，精確指示溫度和酸鹼度。例如群體珊瑚對生長環境極端敏感，其骨骼之化學成份及同位素組成被視為是海洋環境或氣候變化的最佳記錄器，可提供數百年來全球環境變遷的最高解析度資料，其氧和碳同位素可探討海水溫度、降雨、洋流混合及營養鹽供給之情形，而其鈾-釷不平衡系或碳-14定年，可供研究地殼變動或抬升速率，近年研究也顯示現生珊瑚骨骼之鍶／鈣、鎂／鈣及鈾／鈣與海水表面溫度有密切關係，硼／鈣之初步結果充份地反映出季節性溫度高低起伏的變化趨
勢，也顯示「聖嬰」及「反聖嬰」是氣候及溫度異常年，而硼／鈣與海水表面溫度之關係較之鍶／鈣、鎂／鈣或鋇／鈣等資料具有更優異的統計一致性，且具有較高靈敏度，是目前最佳溫度指標。硼同位素是另一重要環境指標，有孔蟲殼體之d11B變化可指示海水酸鹼度之變化，間接反映冰期空氣中二氧化碳濃度之變化。石灰岩洞穴碳酸鹽具有類似珊瑚骨骼的年輪成層構造，同樣是記錄古環境變化的良好材料，其碳、氧同位素及年層構造之厚薄，可提供相關植生、大氣溫度及雨量等古環境因子資訊，而其鈾及鍶同位素可幫助指示季風強弱及飄塵的來源。
游鎮烽教授表示，這項計畫將利用固態離子源質譜術發展最新技術，用以精確分析硼／鈣和硼同位素比值（預計可改善分析精確度約5至10倍），亦將對珊瑚岩心，海洋性有孔蟲殼體及石灰岩洞穴碳酸鹽系統進行系統性高解析度硼／鈣、鍶／鈣、鎂／鈣、鈾／鈣與d11B之研究，以解開碳酸鹽地球化學所蘊含的環境變化資訊，同時將以光譜分析偵測微細礦物相及結晶構造之變化，以高解析度掃瞄穿透式電子顯微鏡呈現極微區化學成份、組織、結構暇疵之變化和元素（如硼、鍶、鎂和鈾）於結構中之配位及價電狀態，從微觀到巨觀全面解析古環境變化對礦物物理及化學特性之效應，將可逐步探討碳酸鹽古環境記錄器之元素分化之物理化學原理。這種資訊對於解析過去百千年來古環境變遷同樣有極重大之意義。
至於，建立多功能同位素高解析度「卓越研究」中心，游鎮烽教授說，擬設立臺灣最完善的多功能同位素高解析度實驗室，將購置固態熱游離源質譜儀，並設置相關無塵實驗室設備。
游鎮烽教授進一步指出，固態熱游離源質譜儀：「同位素地球化學」應用高精密度質譜儀，精確測量自然界樣品中微小同位素比值變化，藉以瞭解地質事件發生年代、物質間交互作用程度、物質來源及後續成岩變質等，近年來更多方面應用於探討與生活息息相關的諸多主題，包括環境保護、工業污染、溫室效應及全球變遷等領域，是最被廣泛採用的「地球化學」主流研究之一。新型「固態熱離子源質譜儀」具多功能、專業、準確及高應用潛力等特性，已廣泛應用於測量多種自然同位素，包括鋰，硼、氯、鈣、鐵、鎘和鉛等穩定同位素及銣-鍶、釹-釤、鑭-鈰、鉿-鎦、錸-鋨和鈾-釷等放射性同
位素，其中鋰、硼、鈣及鈾同位素有最新突破性發展。例如利用鋰／鈣、硼／鈣、鈾／鈣、鍶／鈣比值在珊瑚骨骼及有孔蟲殼体之變化，作為高準確性地質溫度計，用於探討「聖嬰」或「反聖嬰」現象在過去之發生頻率及規模。另硼同位素在碳酸岩之記錄，可指示過去海水酸鹼度之變化，此與大氣二氧化碳含量和全球氣候變遷息息相關。鈾-釷同位素系列可用於精確測量數十年到數十百萬年地質或考古標本之形成年代，對岩石礦床成因及古環境變化可作系統性研究。
有關於這項計畫89-93年度推行工作之具體目標，游鎮烽教授說說，（1）建立最新型高解析度固態離子源質譜儀實驗室，裝備有最新分析功能，包括負離子偵測、離子計數器和能量濾網等，可應用於具發展潛力的新領域，如鋰,硼,錸-鋨和鈾-釷不平衡系列等；（2）建立1000-10000級無塵實驗室；（3）利用同位素系統性研究，解析碳酸鹽古環境記錄，並配合微觀礦物物理及化學分析，瞭解碳酸鹽硼／鈣、鍶／鈣、鎂／鈣和鈾／鈣比值記錄海水溫度變化之理論基礎。
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