含U副矿物的地质年代学研究综述

简要介绍了目前已经发展起来的各种微区原位测年技术的特点和研究矿物内部结构的技术。微区原位测年技术有离子探针、激光探针同位素测年技术、电子探针、质子探针和X射线荧光探针Th U 全Pb化学等时线年龄技术。综述了锆石、独居石、磷钇矿、榍石、磷灰石、金红石、斜锆石等含U副矿物在U Th Pb年代学研究方面的应用及进展,并介绍了锆石、独居石、磷钇矿、榍石等具有多世代性的矿物的成因判别方法,概括了用于岩浆过程、变质过程和沉积过程年代学研究常用的含U副矿物,及其相应的年代学研究需要注意及可解决的地质问题和适用性。总结了岩石年代学研究的主要进展和提取贮存在副矿物中有价值的年龄和成因信息需要解决的问题。     

LA-ICPMS与EPMA结合测定铀矿物微区原位U-Pb年龄

晶质铀矿、沥青铀矿、铀石等铀矿物的微区原位U-Pb定年对研究铀矿床有着十分重要的意义。使用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)与电子探针(EPMA)相结合的方法更加准确地测定铀矿物微区原位U-Pb年龄,既解决了EPMA不能测定同位素比值,无法准确扣除普通铅等不足,又解决了目前LA-ICPMS测定的铀矿物标样极少,标样难寻的困扰,从而有利于铀矿物微区原位U-Pb定年技术的推广使用,为铀矿床研究提供更准确的定年数据。这一定年方法不但在铀矿床的年代学研究中有重要的应用,在各种地质体的铀矿物U-Pb同位素年代学研究中也有广阔的应用前景。     

浅谈砂岩型铀矿基本特征及其定年现状研究

U-Pb同位素定年技术是目前同位素测年中应用最为广泛的一种方法,近几年来随着铀矿物的勘探开发,铀矿物成矿年代学也有了一定的发展研究。砂岩型铀矿目前主要的定年方法有两大类那就是全岩/单矿物U-Pb等时线法和微区原位测年法,其中微区原位测年法又分为电子探针化学测年、同位素微区原位精确测年以及近年来最新利用FLA-ICP-MS U-Pb定年法在铀矿物中进行定年应用。文章通过对铀矿年代学研究现状的总结对比,铀矿物FLA-ICP-MS U-Pb定年法可以测试出更新的年龄,说明此测试体系更加接近封闭体系,越来越符合等时线法测年的要求和一般地球化学原理,这样可以更为精确的得知矿体的年龄从而对应所受的构造演化历程,为沉积盆地勘探提供一个充分的依据。     

砂岩型铀矿微区原位U-Pb同位素定年技术方法研究

铀矿物定年一直是成矿年代学中的难点,随着微区原位U-Pb同位素定年技术的发展,可以直接针对矿石矿物(铀矿物)进行同位素定年;但是其中的砂岩型铀矿由于其存在状态复杂,在原位定年中剥蚀要求高,也缺乏合适的外部校正标准物质,所以定年准确度有待提高。本文研究了两种微区原位U-Pb同位素测年的方法,对砂岩型铀矿定年进行了尝试,试图解决铀矿测年中的无基体匹配问题并提高砂岩型铀矿定年水平。一是建立了一种激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪联合电子探针进行微区原位U-Pb同位素测年的技术(LA-MC-ICP-MS&EMPA)。通过优化实验方法,对秦岭陈家庄花岗岩型铀矿进行了测试,获得与同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)一致的年龄结果,证明了微区原位U-Pb同位素测年无基体匹配标准物质分析的可行性;并利用此法获得鄂尔多斯盆地红庆河和塔然高勒砂岩型铀矿的微区原位U-Pb同位素年龄信息。二是尝试了利用飞秒激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(fsLA-MC-ICP-MS)对红庆河和宁夏宁东砂岩型铀矿样品进行微区原位U-Pb同位素定年,并获得了微区原位U-Pb同位素年龄,表明飞秒激光剥蚀技术在砂岩型铀矿定年中有很好的应用前景。本文提出,比较单一且年龄偏老的单矿物样品可以选择LA-MC-ICP-MS&EMPA联合法进行分析,需要高空间分辨率的样品建议使用fsLA-MC-ICP-MS法。     

碳酸盐矿物激光原位U-Pb定年基本原理、分析方法与地学应用

碳酸盐矿物作为地壳中沉积作用与流体活动的直接产物,记录了沉积、热事件的全过程,是进行同位素年代学研究的理想矿物。碳酸盐矿物传统的U系列定年法、同位素稀释法定年体系成功率低,耗时长,导致定年难度大,限制了碳酸盐矿物地质年代学的发展。近年来,碳酸盐矿物激光原位U-Pb定年技术取得重要进展,使低U碳酸盐矿物地质年代的精确测定成为了可能。碳酸盐矿物LA-ICP-MS U-Pb年代学具有空间分辨率高、耗时短等显著优势,被广泛应用于地学研究中。文章归纳总结了碳酸盐矿物同位素定年体系的基本原理及分析方法,回顾了近5年碳酸盐矿物LA-ICP-MS U-Pb年代学应用的研究进展,重点论述该方法在确定脆性变形时代、岩石破裂以及盆地流体流动时限、碳酸盐地层的成岩时代和成矿热液活动时限4个方面的应用,并梳理了该方法尝试解决的科学问题和取得的新认识。碳酸盐矿物定年方法的发展和应用,增强了人们对地壳变形和演化的理解,解决了部分迄今为止难以确定的地质体历史演化问题,为未来地质年代学的研究提供了新思路,在地球科学研究中具有重要潜力。     

锆石铀-铅定年激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱原位微区分析进展

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术是目前最常用的锆石U-Pb同位素年龄测定方法之一。该方法能够对单颗粒锆石内部年龄差异实现快速、准确的原位微区分析。文章总结了近年来激光剥蚀系统、ICP-MS技术以及LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法、相关应用实例研究的进展和现状。系统评述了激光发生器,剥蚀池,剥蚀参数(激光波长、脉冲宽度、剥蚀气体、孔径大小)以及四极杆和扇形磁场质谱仪对锆石U-Pb年龄数据的精度和准确度的影响。详细介绍了基于锆石年龄标准样品、标准溶液及其他标样的外标定量校准方法,单个U/Pb比值计算方法,普通铅校正方法以及同位素年龄与微量元素同时测定的方法。目前LA-ICP-MS锆石U-Pb定年技术主要应用于碎屑锆石的沉积物源区示踪和岩浆事件的年代学约束研究。     

对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作的几点思考

本文主要根据笔者的研究成果,结合近年来文献报道的资料,对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作中存在的一些问题,主要是U-Pb同位素定年矿物和定年方法的选择等问题进行讨论,并对U-Pb同位素定年技术在白云鄂博矿床地质研究中的应用潜力进行探讨。笔者的研究成果表明,白云鄂博矿床中适用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同的U-Pb同位素定年技术方法各有不同的特点及局限性。在实际工作中,根据具体的年代学工作要求及从具体样品中分选得到的U-Pb同位素定年矿物的种类及其数量多少、粒度大小、年龄范围、U-Pb含量、测年精度要求等因素,灵活地选择测年矿物及测年方法,加强对定年矿物的成因矿物学研究,结合具体的地质背景对U-Pb同位素定年结果进行合理的地质解释,对于获得比较理想的成果是非常重要的。     

LA-MC-ICP-MS独居石微区原位U-Pb同位素年龄测定

独居石富含U、Th, 同时具有较低的初始普通Pb含量, 是U-Pb和Th-Pb同位素定年的理想对象。由于普遍存在于多种岩石中, 独居石的U-Th-Pb定年具有广阔的应用前景。本文报道利用193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和NEPUNE多接收器电感耦合等离子体质谱仪, 对独居石进行微区原位U-Pb同位素年龄测定的新方法。运用这一新方法对独居石样品AL01、BL02和CL03进行微区原位U-Pb同位素年龄测定, 获得AL01和BL02号样品的206Pb/238U年龄加权平均值分别为(288.3±1.1) Ma (n=19)和(446.8±2.3) Ma (n=41); CL03号样品的U-Pb等时线年龄为(396.8±8.8) Ma (n=55), 取得了令人满意的结果。     

砂岩型铀矿定年现状及测试方法研究

对砂岩型铀矿的大规模研究源于自上世纪九十年代开始的铀矿战略大转移,为保证后续分析成矿机制及物质来源等的准确性,对于砂岩型铀矿成矿时代的研究则是不可缺少的内容之一。目前,用以研究铀矿物年龄的最广泛的方法主要分为全岩-单矿物U-Pb等时线测试方法以及微区原位定年方法,而微区原位方法又分为电子探针化学测年和同位素原位微区精确定年。本文将通过对铀矿年代学的研究现状来总结对比,具体阐述和介绍目前定年的主要研究方法,从而为能够更为精确的分析构造演化历程提供具体依据。     

氧化物型含铀矿物LA-ICP-MSU-Pb年龄测定中的基体效应及其校正方法

基体效应是矿物微区原位LA-ICP-MS U-Pb测年中备受关注的问题,因为其对测年结果准确性的影响不容忽视。通过介绍斜锆石、金红石、锡石、铌铁矿、晶质铀矿、沥青铀矿等氧化物型含铀矿物微区原位LA-ICP-MS U-Pb同位素测年过程中基体效应的影响和校正方法,简要评述其校正方法的优点、局限性,探索规律和相似性,解决寻找和研制稀有矿物标样的难题。对含铀矿物进行准确的微区原位LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄测定,对于全面认识众多地质事件和矿床的生成演化历史,进而更准确地构建其年代构造格架、建立更合理的成岩成矿模式具有重要的科学意义。     

铀矿床定年研究进展评述

往往由于铀矿物(沥青铀矿)颗粒细小、易蚀变成铀的次生矿物及多期铀矿化作用相互叠加等在组成和结构上的固有特点,通常难以用挑选铀矿物(沥青铀矿)样品溶样的传统定年方法精确确定其形成年龄。随着分析技术的不断更新和发展,对铀矿床成矿年代学的研究也不断深入。但受铀矿床中铀矿物U-Pb定年方法本身的制约,以及以往对铀矿物U-Pb定年体系中铀矿物样品要求认识的不足,常常导致获得的年龄无实际地质意义或无法获得理想的等时线年龄。本文针对铀矿化定年方法的发展历程进行了系统梳理和分析,评述了铀矿物定年的五种主要方法:(1)铀矿物U-Th-totalPb化学年龄;(2)铀矿物模式年龄;(3)铀矿物传统等时线年龄;(4)铀矿物矿伴生矿物年龄;(5)原位微区铀矿物U-Pb年龄。在此基础上,深入探讨了铀矿化作用定年研究中存在的问题和对应方案,期望促进未来铀矿床成矿年代学的发展。     

锆石U-Pb同位素测年原理及应用

U-Pb法是国内目前最重要的同位素测年方法.通过分析锆石U-Pb同位素测年的基本原理、不同成因锆石的特征及常用测试技术,综述了该方法在母岩形成年龄、地质演化事件、碎屑沉积物来源、沉积时代等方面的应用.指出锆石微区U-Pb年龄测定技术的引进对我国的地质科学研究起到了巨大的推动作用,并且其应用领域仍在进一步扩展.     

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.     

氟碳铈矿U-Pb定年技术研究

本文以稀土矿床中的常见副矿物氟碳铈矿为研究对象,通过优化实验条件和仪器参数,分别采用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS)和同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)对氟碳铈矿样品SAM进行U-Pb定年技术研究,并将此两种方法得到的结果进行对比。LA-MC-ICP-MS得到的U-Pb年龄为(409±18)Ma(N=27,MSWD=4.5),ID-TIMS得到的206Pb/238U U-Pb年龄为(407.8±3.3)Ma(N=3,MSWD=0.029),两种方法得到的U-Pb年龄结果在误差范围内一致。通过比较两种方法的实验流程和结果,总结了各自的优缺点,为氟碳铈矿U-Pb定年方法选择提供了参考依据。     

应用SHRIMP铀-铅定年法研究腾冲地区中更新世英安岩的形成时代

腾冲火山岩群是我国著名的年轻火山岩群,前人主要采用K-Ar法、不平衡铀系等同位素定年方法研究该区火山岩的年龄并划分其喷发期次,采用K-Ar法获得腾冲火山岩0.013~17.84 Ma的年龄以及0.13~2.9 Ma的等时线年龄,不平衡铀系法主要用于该地区0.23 Ma以来的样品年龄研究。传统的同位素定年体系的精确度和定年范围对于研究该区火山岩的年龄存有很大局限性。近年来,微区原位离子探针U-Pb定年在年轻地质体年代学研究中表现出巨大潜力,在国际上已经应用于中更新世晚期地质体的年龄测定。本文报道了应用锆石SHRIMP U-Pb定年方法对腾冲曲石地区中更新世英安岩的3次测定结果,3次实验的年龄值在误差范围内一致。在对一次离子流选择及其强度、二次离子积分时间等实验条件探讨的基础上,综合分析3次实验中的二次离子计数表明第3次实验结果具有更高的精确度,年龄值为0.41±0.01 Ma,属中更新世,代表该英安岩的形成时代,该年龄结果是目前我国获得的最年轻的高精度锆石SHRIMP U-Pb年龄。本研究获得的中更新世锆石U-Pb年龄为年轻地质体的年代学研究提供了新的思路。     

盆地流体年代学研究新技术:方解石激光原位U-Pb定年法

流体活动是沉积盆地内最活跃的地质营力,与盆地内油气的生成、运移和成藏关系密切,精确确定流体活动历史一直是具有挑战性和前沿性的研究方向.前期对流体活动历史的研究主要依附于流体包裹体分析,该方法很难完整恢复盆地经历的所有流体事件,更无法确定流体事件活动年代.方解石是盆地流体的直接产物,对其开展年代学研究可以准确揭示盆地流体活动历史,然而目前较为成熟的同位素稀释法方解石U-Pb等时线定年成功率较低、耗时较长.近些年研发成功的方解石激光原位U-Pb定年技术可以精确确定U含量低至10×10-9的方解石的年代,具有空间分辨率高、测试效率高的优势.该技术已成功确定多个含油气盆地流体活动历史,显示其在盆地流体研究领域具有光明的应用前景.在详细的微观鉴定和成岩观察基础上,选取不同期次的方解石样品开展方解石激光原位U-Pb定年分析,并结合C-O同位素、微量元素研究,查明盆地流体特征及其演化历史,将是未来盆地流体研究领域的重要发展方向.      

二次离子质谱第四纪锆石年代学:台湾金瓜石英安岩定年

高精度第四纪年代学是第四纪研究的基础,对了解地球演化和发展非常关键。大型二次离子质谱(SIMS)锆石U-Th-Pb定年方法,集高空间分辨率、高精度、高效率和近无损分析等优势于一体,可以提取矿物微区中记录的丰富地质信息,在第四纪年代学研究中具有很大的应用潜力。文中对SIMS第四纪锆石原位微区年龄测定的基本原理、分析校正方法进行介绍,并报道我们测定台湾第四纪金瓜石英安岩锆石U-Pb年龄的结果((1.166±0.020)Ma)。