Kierownik: prof. dr hab. Robert Anczkiewicz
Infrastruktura badawcza
Zespół prowadzi prace badawcze w oparciu o najnowocześniejszą aparaturę służącą precyzyjnym i dokładnym pomiarom składu izotopowego oraz zawartości pierwiastków śladowych w minerałach, skałach, szkłach, ceramice, stopach metali, glebach czy kościach. Zespół rozpoczął swoją działalność w listopadzie 2007 roku w oparciu o laboratorium ultraczystej chemii i wielokolektorowy spektrometru masowy z indukcyjnie wzbudzaną plazmą (MC ICPMS) Neptune, który był pierwszym tego typu instrumentem w kraju. Podobnie laboratorium ultraczystej chemii zostało zbudowane w niestosowanym wcześniej w naukach o Ziemi standardzie. W roku 2009 laboratorium wzbogaciło się o kwadrupolowy spektrometer masowy z indukcyjnie wzbudzaną plazmą (ICPMS) oraz laser ekscymerowy (ArF, 193 nm) RESOlution M-50. Niezwykle szybki postęp technologiczny wymusił inwestycje w aparaturę nowej generacji. Przystąpienie w roku 2019 do konsorcjum EPOS PL+, w skład którego wchodzą wiodące polskie placówki badawcze, umożliwiło nam dalsze inwestycje, dzięki którym możemy utrzymać laboratorium na światowym poziomie. Zakup nowego, tandemowego spektrometru masowego z potrójnym kwadrupolem, MC ICPMS nowej generacji, spektrometru masowego ze źródłem termicznym (TIMS) oraz lasera ekscymerowego z ultraszybką komorą ablacyjną pozwoli nam na analizy składu izopowego analitu wielkości pojedynczych nanogramów, a w niektórych przypadkach na poziomie sub-nanograma oraz na obniżenie progów wykrywalności dla większości metali na poziomie ppq (części na kwadrylion).
Przykładowe obszary badań
Wynalezienie spektrometrów masowych ze źródłem plazmowym oraz ablacji laserowej w latach 90-tych ubiegłego stulecia umożliwiło analizy izotopowe większości pierwiastków, doprowadziło do poprawy rozdzielczości przestrzennej analiz i otworzyło szereg nowych dziedzin badawczych, dzięki którym geochemia, a w szczególności geochemia izotopowa, stała się dominującą dyscypliną w naukach o Ziemi. Wdrożone przez nas techniki stosowane są w wielu innych obszarach badawczych, stąd prowadzone przez nas badania najczęściej mają charakter interdyscyplinarny i międzydziedzinowy, co pozwoliło nam nawiązać współpracę naukową z instytutami badawczymi w ponad 20 krajach.
Jednym z głównych rozwijanych przez nas kierunków badań jest geochronologia, której celem jest precyzyjne i dokładne określanie wieku procesów geologicznych. Stosowane przez nas metody datowania (np. Sm-Nd, Lu-Hf, U-Th-Pb, stratygrafia Sr, czy metoda trakowa) pozwalają nie tylko na chronologiczne porządkowanie zdarzeń kształtujących naszą planetę, lecz również na określenie tempa w jakim procesy te zachodzą. Możliwość określenia czasu występowania i tempa przebiegu procesów magmowych, metamorficznych, deformacji skał, rozwoju basenów sedymentacyjnych czy ruchu płyt tektonicznych pozwala nam lepiej zrozumieć prawa rządzące ewolucją naszej planety. Badania geochronologiczne wspomagają znacznie większy obszar badań skierowany na genezę skał, złóż metali, ropy i gazu czy ewolucji wody morskiej i zmian klimatycznych, które oprócz badań opartych na izotopach radiogenicznych, dodatkowo badamy przy pomocy szerokiego spektrum tzw. nietradycyjnych izotopów stabilnych (np. Li, Mg, Cu, Zn, Fe, Mo, etc.), które ulegają frakcjonowaniu nie tylko w wyniku procesów geologicznych ale również chemicznych i biologicznych.
Innym głównym obszarem naszych zainteresowań jest zastosowanie pomiarów składu izotopowego i zawartości pierwiastków śladowych przy pomocy ablacji laserowej. Technika ta pozwala na osiągnięcie wysokiej rozdzielczości przestrzennej analizowanego materiału, nawet rzędu pojedynczych mikrometrów. Przykładem tego typu badań są nasze prace nad odtworzeniem ścieżek mobilności ssaków poprzez pomiar zmienności składu izotopowego Sr archiwizowanego w bioapatycie tworzącym szkliwo zębów. Ze względu na fakt, że mineralizacja szkliwa ma charakter sekwencyjny, a Sr asymilowany z pożywienia ma skład izotopowy charakterystyczny dla rejonu, z którego pochodzi, jesteśmy w stanie skorelować czas wzrostu zęba z rejonem, w którym zwierzę przebywało. Uzyskana rozdzielczość czasowa pozwala nam na odtwarzanie zwyczajów wędrówek ssaków, w tym również gatunków wymarłych, w skali pojedynczych miesięcy a nawet tygodni.
Oprócz procesów geologicznych frakcjonujących izotopy w sposób naturalny, we współpracy z fizykami jądrowymi, prowadzimy pomiary składu izotopowego modyfikowanego poprzez wymuszone reakcje jądrowe. Do takich badań należy identyfikacja źródeł zanieczyszczenia środowiska naturalnego plutonem, który wprowadzany jest jedynie w wyniku działalności człowieka związanej z eksperymentami militarnymi i energetyką jądrową. Ponadto, laboratorium wykonuje analizy z zakresu kryminalistyki, pochodzenia żywności czy określania pochodzenia artefaktów archeologicznych.
