中国科大地球和空间科学学院郑永飞教授等研究的“矿物氧同位素分馏系数的理论计算和实验测定”成果，日前由中国科学院推荐申报2004年度的国家自然科学奖，并经国家奖励办组织专家进行初评和总评，在通过的28项国家自然科学奖中荣获二等奖。

    地质测温、源区示踪是地球科学研究的最重要目标之一，其中稳定同位素测温和地球化学示踪则是其中发展最为成熟的领域。自然界数百种矿物之间的分馏系数在热力学平衡条件下是温度的函数，稳定同位素地球化学的理论基础是同位素分馏系数的准确确定。本项目将量子力学与结晶化学原理相结合，建立了能够实际用于计算固体矿物氧同位素分馏系数的增量方法，从理论上定量描述了矿物晶体结构和化学成分与氧同位素配分之间的函数关系，首次对金属氧化物和氢氧化物、硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐和钨酸盐矿物以及岩浆岩的氧同位素分馏系数进行了系统准确的理论计算，并对同质多象变体的晶体结构效应进行了定量评价。发展了流体参与条件下的同位素交换反应技术，在高温高压条件下成功地测定了方解石与橄榄石之间、方解石与角闪石之间的氧同位素分馏系数；应用化学合成方法，在低温条件下首次成功地实验校准了水镁石-水体系和文石-水体系氧同位素分馏系数。所有计算的分馏系数不仅与当时的实验测定和自然观察相吻合，而且不断地被后续的实验测定和自然观察所证实。

    该项研究成果的26篇系列学术论文不仅已被国际同行广泛引用(SCI检索计429次，其中Nature和Science论文引用6次)，而且以7页篇幅被详细写入美国出版的地球化学教科书Principles of Geochemistry(1997，Columbia University Press)。这些理论计算和实验测定的分馏系数在近12年来的国内外地球化学研究中被用来进行同位素地质测温和地球化学示踪。