LA-ICP-MS锆石微区U-Pb定年方法及不同束斑直径对年龄结果的影响作用探讨

利用自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室新引进的GeoLas HD型193nm ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子质谱仪,成功建立了LA-ICP-MS锆石微区U-Pb定年及微量元素分析测试方法。以标准锆石91500为外标,在32 μm束斑直径、5.0 J/cm2能量密度和5 Hz剥蚀频率等实验条件下,对Ple?ovice、Temora1和Qinghu锆石标样开展了U-Pb定年实验,所测年龄结果与各标样推荐值在误差范围允许的条件下一致,并且Ple?ovice年龄结果在不同时间段内保持稳定。同时对未知年龄样品11-5开展了不同实验室测年结果对比研究,所测结果与中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室所测年龄在误差允许范围内一致。以NIST SRM 610为外标,29Si为内标,分析测试了锆石91500和NIST SRM 612标准样品的微量元素含量,实验测试结果与推荐值一致。在此基础上探索总结了不同剥蚀斑束直径对U-Pb年龄结果的影响,认为在同样的能量密度和剥蚀频率条件下,16~44 μm的剥蚀直径可以获取可靠的锆石U-Pb年龄,但32~44 μm相比16~24 μm小斑束直径所测得的年龄更加精准。      

非基体匹配分馏校正的LA-ICP-MS锡石微区U-Pb定年方法研究

锡石原位微区U-Pb同位素测年,样品制备简单,具有高空间分辨率、高性价比、高效率等显著优势,是锡多金属矿床直接定年的有效手段。然而,基体效应的影响和标样的缺乏是制约该方法发展的关键。本次研究在He做载气以及加入不同辅助气(N_2、水蒸气)条件下使用锆石作为外部标准物质对锡石标准和样品进行元素、同位素分馏校准,并采用TeraWasserburg图解法和~(207)Pb法对普通铅进行校正。分析结果显示,氮气和水蒸气的引入,可以不同程度的提升Pb、U信号强度;3个不同的锡石标准和样品在He做载气及不同辅助气(N_2、水蒸气)条件下获得的Tera-Wasserburg U-Pb下交点年龄及~(207)Pb法普通铅校正后的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄在误差范围内都与文献报道值一致,并未发现明显基体效应的影响,显示采用锆石标准物质对不同类型锡矿床的锡石样品进行原位LA-ICP-MS U-Pb定年是可行的。     

火山灰锆石U-Pb定年在沉积岩定年上的应用

本文系统总结了沉积岩定年的意义和常用的定年手段,详细介绍了火山灰锆石U-Pb定年在沉积岩定年上的应用。从火山事件层的分布、火山灰夹层的识别、火山灰锆石的区分、应用实例等方面对前人的研究进行概述,旨在为科研工作者运用火山灰锆石U-Pb定年提供借鉴经验。与传统的成岩矿物K-Ar/Ar-Ar和Rb-Sr定年技术相比,火山灰锆石U-Pb定年在沉积岩定年上具有显著的优势。火山灰夹层具有广泛性和等时性,且锆石U-Pb同位素体系不容易受到扰动,因此火山灰锆石U-Pb定年是高精度沉积岩定年的首选方案。沉积岩定年涉及到野外观察、样品采集、室内岩相学观察及地质年代学分析和年龄解释等多个环节。在这些环节中,识别火山灰夹层是最关键的一点,也是一大难点。这需要明确火山灰夹层的岩石类型并了解火山事件沉积层的分布,在此基础上通过野外观察和室内研究进一步判别,这样可以更加准确地识别出火山灰夹层。此外,火山灰锆石定年需要区分火山灰锆石、碎屑锆石、继承/捕获锆石,可以通过矿物形态学和矿物化学特征来加以区分。     

锆石对地球早期地壳演化和构造体制转换的启示

锆石是研究早期地球演化的重要矿物之一,它的U-Pb年龄结合其微量元素以及同位素成分是反演寄主岩石成因乃至地球动力学背景的重要手段.本文从锆石矿物包裹体、微量元素、U-Pb同位素体系、Lu-Hf同位素、O同位素以及Si、Zr和Ti同位素这6个方面综述了近10年来前人取得的主要研究成果,总结了次生矿物包裹体可能产生的方式以...     

粤北长江铀矿田花岗岩独居石U-Pb同位素定年及其地质意义

长江铀矿田位于诸广山复式岩体中南部,是典型的花岗岩型铀矿田.前人采用锆石U-Pb定年方法对赋矿花岗岩进行了年代学研究,但由于全岩和锆石铀含量较高,锆石往往发生了蜕晶化,可能导致锆石U-Pb定年数据散乱,影响锆石U-Pb年龄的可靠性.独居石是花岗岩中广泛存在的含铀副矿物,铀和钍含量均较高,可达10000×10-6,普通铅...     

变质岩中锆石U—Pb计时问题评述——兼论大别造山带锆石定年

锆石是U－Pb计时的首选对象，对于地质历史复杂的变质岩地区，如大别碰撞造山带的年代学研究，具有不可替代的重要性。变质岩中锆石经历了Pb的扩散丢失作用；晶格损伤导致的蜕晶化作用；增生－混合作用和重结晶作用。这些过程对锆石计时的准确性和有效性带来不同程度的影响。为了使测定的年龄有确定的地质意义，在进行锆石U－Pb定年前，必需对锆石进行成因矿物学和矿物内部结构研究，特别是阴极荧光和背散射电子成像研究，通过内部结构特征确定锆石成因过程。在化学U－Pb法定年时注意普通铅校正和^204Pb测定值对年龄的影响，尽量选择单一成因锆石。特别强调在大别造山带年代学中引入锆石微区离子探针定年技术。     

长江中下游成矿带九瑞矿集区含矿（Cu-Au）岩体的锆石U-Pb定年及其地质意义

江西九瑞（九江-瑞昌）地区是长江中下游铜-铁-金（硫）成矿带的一个重要的矿集区,位于成矿带的西段。本文选取了区内研究程度相对薄弱的丁家山、洋鸡山、宝山、铜岭和大浪等5个与Cu-Au成矿作用密切相关的花岗质岩体,首次进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,并讨论了其地质意义。测年结果显示,上述岩体分别形成于145.4±1.2 Ma、144.8±1.3 Ma、143.6±1.2 Ma、141.2±1.3 Ma和146.4±1.2 Ma,为晚侏罗世-早白垩世岩浆活动的产物,同时也可以近似代表各矿床的成矿时代。结合区域地质资料,认为九瑞矿集区内这一成岩-成矿地质事件可能与古太平洋板块俯冲挤压造山作用后期整体向弧后伸展环境过渡的地球动力学机制有关。是否为区域性加厚下地壳、拆沉下地壳部分熔融或洋脊俯冲作用的产物,还有待进一步研究。     

New SHRIMP U-Pb zircon ages of the metapelitic granulites from NW of Madurai,Southern India

Zircon cathodoluminescent imaging and SHRIMP U-Pb dating were carried out for metapelitic rocks (sapphirine-bearing granulites and garnet-cordierite gneisses) from the NW of Madurai, Southern India. The cathodoluminescence images reveal the complex, inhomogeneous internal structure having irregular-shaped core and overgrowths. Zircon grains have obliterated oscillatory zoning. SHRIMP U-Pb chronological results yield ages of 550±15 Ma and 530±50 Ma as a time of metamorphic overprint, and the age of 2509±12 Ma and 2509±30 Ma corresponding to a timing of protolith formation for sapphirine-bearing granulites and garnet-cordierite gneisses respectively. Zircon ages reflect that continental crust in the NW of Madurai region resulted from the recycling of Archaean protolith of an igneous origin similar to the preserved crust in the southern part of Dharwar craton. The present SHRIMP U-Pb zircon ages are in close agreement with earlier published Nd isotopic data which suggest an extended precrustal history of their protoliths. The abraded zircon grains indicate multiple recycling and repeated metamorphism that has ultimately resulted in present day continental crust exposed in Madurai region. These SHRIMP U-Pb zircon ages from metapelitic UHT granulites are also significant to understanding the architecture of the SGT during the amalgamation of Gondwana in Neoproterozoic time.     

沂水青龙峪超镁铁质岩石和基性麻粒岩的锆石SHRIMP U-Pb定年

本文主要对沂水青龙峪出露的超镁铁质岩石和基性麻粒岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年研究。超镁铁质岩石以捕掳体形式存在于沂水杂岩中,不发育鬣刺结构,氧化物组成具有超镁铁质科马提岩的高MgO、富CaO、低SiO2、TiO2、K2O和Na2O含量特征;矿物组合以单斜辉石+橄榄石±斜方辉石+铬铁矿为主;变质矿物以角闪石+蛇纹石化为特征;该岩石以稀土元素总含量(∑REE)低、LREE/HREE=3.35～4.40及Ce和Eu负异常为特征。微量元素组成以Ba、Nb、Zr负异常和Nd、Sm正异常为特征。根据锆石SHRIMP U-Pb定年法对该超镁铁质岩石中捕获的早期岩浆结晶锆石和新生的变质锆石进行的研究,年龄值分别为2657～2702Ma和2551～2585Ma,表明该超镁铁质岩石形成年龄为2585～2657Ma。基性麻粒岩的氧化物组成特征表明其属高Mg的洋岛拉斑玄武岩,麻粒岩相——高角闪岩相变质作用与新太古代的深熔和岩浆侵入作用有关,矿物组合以紫苏辉石+单斜辉石±角闪石+斜长石±石榴子石为特征;晚期蚀变作用与辉长岩墙、辉绿岩脉及石英闪长岩买的侵入有关,矿物组合以滑石化+绢云母化+绿泥石化为特征;稀土元素组成以轻重稀土元素无分异和无Eu异常为特征;微量元素组成以Nb、Zr、P、Ti负异常和Sr、K正异常为特征;锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明麻粒岩相——角闪岩相变质作用年龄为2498.4±7.6Ma,导致麻粒岩相——角闪岩相变质的深熔和岩浆结晶年龄为2551±24Ma,晚期蚀变作用的年龄分别为2231～2235Ma和1850±19Ma。     

西藏拉萨地块南缘雄村矿集区首次发现早石炭世辉长岩:古特提斯洋的残留?

拉萨地块是研究特提斯洋形成演化和青藏高原陆内汇聚作用的关键地区,前人对拉萨地块中新生代构造演化过程进行了大量的研究,而对于古生代演化阶段研究较为薄弱。本文以拉萨地块南缘雄村矿集区新发现的辉长岩为研究对象,对雄村辉长岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,探讨其反映的构造意义。雄村辉长岩中锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为(341.55±0.89)Ma,表明其形成于早石炭世。结合区域地质演化过程,认为早石炭世雄村辉长岩可能是古特提斯洋的残留,新的年龄数据将为研究拉萨地块和特提斯洋的演化过程提供重要的约束。     

额尔古纳地块太平川巨斑状花岗岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

大兴安岭北段额尔古纳地块莫尔道嘎-太平川一带分布有大量的新元古代巨斑状花岗岩,该岩体形成的确切时代及成因尚不清楚。笔者等运用LA ICP MS技术进行了锆石U Pb定年和锆石Hf同位素组成测定。锆石U Pb年龄结果揭示太平川巨斑状花岗岩形成时代为791.4 Ma。锆石Hf同位素研究显示εHf（t）为1.4~6.4,均>0,反映亏损地幔来源新生地壳物质在花岗岩的形成中起主导作用,锆石Hf单阶段的模式年龄tDM为1.09~1.28 Ga,与岩石的形成时间791.4 Ma有较长的时间间隔,表明该区花岗岩的母岩来自具有较长地壳滞留时间的地壳物质的部分熔融。结合额尔古纳已有的花岗岩锆石Hf同位素资料,认为额尔古纳地块在中、新元古代曾发生过地壳增生事件,存在1.09~1.28 Ga的中元古代晚期增生地壳。     

使用SHRIMP测定锆石铀-铅年龄的选点技巧

应用离子探针SHRIMP测定锆石铀-铅年龄时,锆石选点至关重要,它将直接影响实验结果的可靠性和准确性。透射光、反射光图像及阴极发光图像是锆石选点的重要依据,透射光和反射光图像反映了锆石表面及内部裂隙、包体的发育程度;阴极发光图像可以提供锆石成因类型及相应岩体经历的演化历史等信息。文章归纳了单一成因锆石、核边类型锆石、单一成因的年轻锆石选点的技巧,包括:在测定锆石铀-铅年龄之前,根据透反射光图像及阴极发光图像,研究锆石的显微结构,初步判断锆石的成因;在进行锆石测年选点过程中,根据阴极发光图像确定需要分析的锆石及分析位置,选择其中比较干净的位置进行测试,避开裂纹或包裹体等杂质,确定最佳的分析位置;在测定具有单一成因、铀含量很低的年轻锆石时,选择在阴极发光较暗的位置进行测试,有利于得到误差小、精度更高的数据年龄。     

塔里木克拉通北缘的前寒武纪构造热事件——新疆库尔勒铁门关高级变质岩的锆石U-Pb年代学限定

本文对位于塔里木盆地北缘库尔勒铁门关地区高级变质岩中的锆石进行了U-Pb年代学研究。研究结果表明,铁门关地区的变质岩由片麻岩、片岩、角闪岩和钙硅酸盐组成,普遍经历了角闪岩相变质作用,矿物组合为斜长石+钾长石+石英+黑云母±白云母±角闪石±石榴石。锆石U-Pb定年分析揭示出三期构造热事件:古元古代早期(~2370Ma)的岩浆事件、古元古代晚期(1890~1850Ma)的变质事件,和新元古代早期(980~910Ma)变质事件。这些结果为塔里木克拉通的前寒武纪构造演化提供了新的限定。     

星星峡石英闪长质片麻岩的锆石年代学:对天山造山带构造演化及基底归属的意义

天山造山带是中亚造山带(CAOB)的主要组成部分,对于其前寒武纪古老基底的起源、古生代构造单元划分和造山作用过程的认识还存在很大分歧。本文对分布在星星峡镇西的石英闪长质片麻岩开展了系统地岩相学观察和锆石U-Pb年龄、Hf同位素及全岩地球化学分析。根据矿物组成推测它们的原岩为石英闪长岩,两个样品中的锆石具有基本一致的内部结构特征,均发育黑色、均一的边部和具震荡环带的核部,部分保留有更早的继承锆石核。分析结果表明,它们的原岩形成于～425Ma,变质作用年龄为约320～360Ma,继承锆石的年龄为1381～1743Ma。原岩结晶锆石具有正的且变化较大的εHf(t)值(0.9～17.8),继承锆石的tDM2模式年龄变化于1.54～2.44Ga。在全岩地球化学组成上,石英闪长质片麻岩具有明显富集Rb、Ba、Th、K等大离子亲石元素和Pb、U元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素的特点。结合区域上已有的前寒武纪基底、高级变质岩、蛇绿混杂岩、岩浆岩的研究资料,获得以下认识:中天山地块的前寒武纪基底的起源与塔里木板块没有明显的相关性,可能是中元古代时期,由东欧板块边缘的弧增生造山作用形成;中天山地块东部在早古生代为大陆边缘弧的构造环境,可能形成于南天山洋向中天山板块的俯冲作用;南天山洋在天山造山带的东部和西部可能具有一致的闭合时间。     

Trace-element study and age dating of zircon from chromitites of the Bushveld Complex (South Africa)

The layered Bushveld Complex hosts a number of chromitite layers, which were found to contain significant amounts of zircon grains compared with adjacent silicate rocks. Cathodoluminescent-dark, partially metamict cores and transparent rims of composite zircon grains were analyzed for trace elements with SIMS and LA-ICPMS techniques. The cores are enriched in REE, Y, Th and U and are characterized by distinctly flatter REE patterns in contrast to those of the rims and transparent homogenous crystals. Zircon from the different stratigraphic units has specific Th/U ratios, the highest of which (1.5–4) occurs in a Merensky Reef zircon core. The Ti content of Bushveld zircon ranges from 12 to 52 ppm correlating to a crystallization temperature range of 760–930 °C. The geochemical characteristics of the first zircon generation are consistent with its high-temperature crystallization as the first major U, Th and REE acceptor from a highly-evolved residue of the high-Mg basalt magma, whereas the rims and coreless crystals have crystallized from percolating intercumulus liquid of new influx of the same magma. U-Pb SHRIMP dating of zircon cores and rims does not reveal a distinguishable difference between their ages indicating the absence of inherited zircon. Concordia ages of 2,051?±?9 Ma (2σ, MSWD?=?0.1) and 2,056?±?5 Ma (2σ, MSWD?=?0.05) for zircons from the Merensky Reef and the Upper Platreef located equally near the top of the Critical Zone are in agreement with published ages for the Merensky Reef. Zircon from the deeper-seated Lower Group, Middle Group and Lower Platreef chromitites yields younger concordia ages that may reflect prolonged late-stage volatile activity.     

浙西地区新元古代骆家门组SHRIMP锆石U-Pb 年龄及其地质意义

对河上镇群底部骆家门组2个凝灰岩样品进行锆石测年,得到的2组SHRIMP 锆石U-Pb年龄分别为824±5Ma和832±6Ma、791±15Ma。同时,对骆家门组底部花岗岩砾石中的锆石进行了测试,获得的SHRIMP 锆石U-Pb年龄为901±9Ma。由此进一步约束了骆家门组的形成时代。骆家门组年龄的标定对于浙江地区神功运动界面上、下地层双溪坞群和河上镇群年龄的完善,进而确定江南造山带的地层格架和地层对比具有重要意义。这些地层年龄和已经获得的角度不整合于骆家门组之下双溪坞群的年龄数据,为神功运动时限的约束和对比提供了重要依据。     

山东蒙阴坡里地区金伯利岩带形成时代——来自辉绿岩锆石U-Pb定年数据的证据

金伯利岩是化学成分、矿物组成和结构多变的混杂岩,极易发生蚀变,因此对金伯利岩全岩及各种矿物进行测年的方法很难确定金伯利岩的侵位年龄,且数据结果差别很大。通过分析蒙阴坡里金伯利岩带与辉绿岩的侵入关系,以及辉绿岩锆石U-Pb测年,结合辉绿岩与上覆灰岩的接触关系及金刚石砂矿储集层与已知金刚石原生矿的关系,确定辉绿岩脉的侵位时代为中生代燕山晚期,证实坡里金伯利岩带形成时代为中生代燕山晚期而非加里东期。     

锆石的裂变径迹年龄测定技术

六十年代初发展起来的核裂变径迹测定年龄技术,已在地质年代学、宇宙年代学和考古工作等领域得到了广泛应用。裂变径迹测定年龄技术,是应用各种天然矿物或材料中微量杂质铀的自发裂变碎片,在绝缘固体介质中产生的辐射损伤痕迹(即裂变径迹)测定年龄的方法。该法的优点之一是应用范围广,在火成岩、沉积岩和变质岩中常可找到合适的测定对象。     

锆石成因矿物学与锆石微区定年综述

锆石是岩浆岩、变质岩和石英脉型金矿床中的一种常见副矿物,对锆石成因类型的准确判断是正确理解锆石U-Pb年龄意义的关键.本文中笔者对不同成因类型锆石的判别标志及年龄意义进行系统的总结,并认为将锆石的阴极发光图像(CL)、背散射电子图像(BSE)、痕量元素组成及矿物包裹体特征的研究相结合是进行锆石成因鉴定的有效方法.近年来同位素质谱技术的发展使得人们对同一锆石颗粒内部不同成因类型的锆石晶域进行原位年龄测定成为可能.通过微区原位定年技术,能够给出有关寄主岩石的地质演化历史等重要信息,这可以为地质过程的精细年代学格架的建立提供有效的证据.来自不同类型岩石中的锆石可能经历了Pb的扩散丢失作用、晶格损伤导致的蜕晶化作用以及变质重结晶作用.这些过程对锆石计时的准确性和有效性带来了不同程度的影响.为了对测定锆石年龄的地质意义进行合理解释,在进行锆石U-Pb定年前,必需对锆石进行成因矿物学和矿物内部结构的深入研究,特别是阴极发光和背散射电子成像研究,通过内部结构特征确定锆石的成因类型和形成环境.笔者认为,组成单一的岩浆锆石是理想的U-Pb定年对象,变质重结晶锆石域常是重结晶锆石和继承晶质锆石的混合区,容易给出混合年龄,只有变质增生锆石和完全变质重结晶锆石才能给出准确的变质时代,而从继承锆石中鉴别出的热液锆石可以获得可靠的流体活动时间.     

安徽铜陵地区幔源岩浆底侵作用的时代--朝山辉石闪长岩锆石SHRIMP定年

铜陵是中国著名的铜(金)、铁成矿带,其金属矿产与区内燕山期侵入岩有着密切的时空、成因联系.对与铜陵地区典型的夕卡岩型朝山金矿有关的辉石闪长岩中的锆石进行了SHRIMP精确定年研究,辉石闪长岩锆石206Pb/238U年龄为142.9±1.1 Ma,结合新获得的新桥矶头石英闪长岩和铜官山石英闪长岩的锆石U-Pb年龄.认为铜陵地区幔源岩浆底侵作用发生在早白垩世(133±143 Ma),这一时期也是成矿的重要时期.