斜锆石LA ICP MS U Pb定年方法及应用

对基性、超基性岩形成年龄进行精确测定一直以来都是同位素地质年代学领域比较棘手的科学难题。由于采用岩石中锆石的年龄来指示基性、超基性岩的形成年龄往往存在诸多争议,越来越多的研究人员将目光投向了斜锆石,所采用的测试手段以往多为热电离质谱(TIMS)或具有原位、微区优势的二次离子质谱(SIMS)U-Pb测年方法,进入21世纪以来,有研究人员开始尝试采用发展迅速且潜力巨大的激光剥蚀等离子体质谱(LAICP-MS)技术进行斜锆石U-Pb年龄测定。然而,斜锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法仍处于探索阶段,相关方法论方面的研究也是鲜有报道。本文对前人的斜锆石U-Pb定年研究进行了综合评述,并报道探索开发出的一套新的LA-ICP-MS斜锆石U-Pb定年方法。本文着眼于斜锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法,探索适用于斜锆石的激光条件和质谱参数,以斜锆石标准样品Phalaborwa为研究对象,建立了适用于斜锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年测试方法,并将其应用于金川岩体中的斜锆石U-Pb年龄测定中,得到了较为准确的年龄结果。本文依据"截距法"的理念编制了"BUSTER"数据处理程序,并基于斜锆石Phalaborwa和金川岩体斜锆石两次测试结果将其与目前常用的基于"ROM法"或者"MOR法"的数据处理软件"Glitter"和"ICPMSDataCal"中的"无内标单外标"模块进行了系统比较。结果表明,就这两次测试的准确度而言,"BUSTER"要优于"Glitter"和"ICPMSDataCal",但测试精度则不及后者,这与相关数值拟合优度及采用的误差传递策略不同有关。另外,本文利用SHRIMP方法对金川岩体中的斜锆石样品进行了测定,测试结果与采用本次研究所开发的斜锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法得到的测试结果在误差范围内一致。     

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。     

U-Pb同位素定年技术及其地质应用潜力

在作者的研究成果基础上,结合近年来文献报道的资料,对U-Pb同位素定年技术的原理、测年矿物、几种测定方法的优点和局限性、针对具体样品选择测年矿物和定年方法的基本原则等问题进行讨论,并对U-Pb同位素定年技术的地质应用潜力进行探讨.结果表明,用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同方法各有不同的特点及局限性.在实际工作...     

秦岭造山带商南-西峡地区富水杂岩的变辉长岩中斜锆石与锆石U-Pb同位素年龄的差异

秦岭造山带富水杂岩体的一些变辉长岩含有粒度较大且U、Pb含量较高的斜锆石和锆石,是U-Pb同位素测年的极好矿物.对该杂岩体的中粗粒角闪黑云辉长岩中的斜锆石和锆石分别进行了SHRIMP法和TIMS法U-Pb同位素年龄测定,获得斜锆石和锆石的U-Pb同位素年龄分别为501.4 Ma±1.2 Ma和480.0 Ma±3.4Ma,两者相差约20 Ma.对该岩石中部分斜锆石向锆石转化的现象及锆石的成因进行了初步研究,认为斜锆石的U-Pb同位素年龄应解释为秦岭富水杂岩中基性岩石的形成时代,而锆石的成因及其U-Pb同位素系统在变质作用过程中的变化比较复杂,对其U-Pb同位素年龄地质意义的合理解释需做进一步的研究.     

秦岭富水杂岩的变辉长岩中斜锆石与锆石U-Pb同位素年龄的差异及其地质意义

秦岭富水杂岩体的一些变辉长岩含有粒度较大，U、Pb含量较高的斜锆石和锆石，是U-Pb同位素测年的极好矿物。本文对秦岭富水杂岩的中粗粒角闪黑云辉长岩中的斜错石和错石分别进行了SHRIMP法和TIMS法U-Pb同位素年龄测定，获得斜锆石和锆石的U-Pb同位素年龄分别为501.4±1.2 Ma和480.0±3.4 Ma，二者相差约20 Ma；对该岩石中的斜锆石和锆石的关系及锆石的成因进行了初步研究，认为斜锆石的U-Pb同位素年龄应可解释为秦岭富水杂岩中基性岩石的形成时代，而锆石的成因比较复杂，对其U-Pb同位素年龄地质意义的合理解释需作进一步的研究。     

LA-ICP-MS测定锡石U-Pb同位素年龄时两种普通铅扣除方法的原理及适用性比较

根据近年来激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪锡石微区原位U-Pb同位素定年的实验结果,结合相关资料,对实验过程中普通铅扣除的2种主要方法,即谐和图法和等时线法的原理、效果、优点和局限性进行了深入的比较。研究成果表明,2种主要方法各有不同的优点及局限性。在实际工作中,要想获得比较准确的测试结果,需要根据具体矿物样品的年龄范围、总的U和Pb含量、普通铅相对含量、测年精度要求等因素,灵活地选择普通铅扣除的方法。     

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。     

金红石U-Pb同位素定年技术研究

本文系统阐述了金红石U-Pb同位素定年的同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)和激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS)两种方法,讨论了这两种方法的优点和局限性.利用LA-MC-ICP-MS验证了山西代县洪塘金红石矿区金红石的U-Pb同位素年龄的均一性;利用ID-TIMS对洪塘矿区金红石进行了U-Pb同位素精确定年,获得207pb/206 Ph表面年龄加权平均值:1806±2 Ma(MSWD=2.3,n=6),不一致线的上交点年龄:1808±7 Ma(MSWD=0.20,n=6);并对金红石ID-TIMS U-Pb同位素测年和LA-MC ICP MS U-Pb同位素测年结果进行了对比研究.利用高精度的ID-TIMS U-Pb同位素测年和LA-MC-ICP-MS U-Ph同位素测年方法均有望获得准确可靠的金红石形成年龄.     

锡石激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法U-Pb同位素定年中普通铅扣除方法原理及适用性的比较

<正>根据作者的研究成果,结合近年来文献报道的资料,对锡石微区原位激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICPMS)U-Pb同位素定年中初始普通铅扣除的主要方法,即谐和图法和等时线法的原理、效果、方法的优点和局限性、以及针对具体样品选择初始普通铅扣除方法的基本原则等问题进     

斜锆石U-Pb定年应用于内蒙古东北部镁铁-超镁铁岩带的讨论

斜锆石作为一种岩浆锆石产于镁铁-超镁铁岩中,是测定其形成年代的理想对象。目前斜锆石定年应用最广泛的三种方法包括ID-TIMS法、SHRIMP法和LA-ICP-MS法,各自有其适用的范围及局限性。内蒙古东北部乃至兴蒙造山带的镁铁-超镁铁岩的斜锆石定年研究相对欠缺,该地区好老鹿场-牤牛海镁铁-超镁铁岩带由于锆石成因的复杂性造成其年代学研究出现了较大分歧。通过与前人研究进行对比分析在杜尔基镁铁-超镁铁岩定年样品CL图像中识别出斜锆石,结合斜锆石U-Pb定年研究现状分析认为在内蒙古东北部镁铁-超镁铁岩带采用LA-ICP-MS法斜锆石U-Pb同位素定年工作可行,有望取得良好的效果,可以为古亚洲洋构造域演化提供准确可靠的年代学依据。     

Baddeleyite and zircon U-Pb ages of the ultramafic rocks in Chigu Tso area,Southeastern Tibet and their constraints on the timing of Comei Large Igneous Province

A suite of ultramafic and mafic rocks developed in the Chigu Tso area, eastern Tethyan Himalaya. Baddeleyite and zircon U-Pb ages acquired by SIMS and LA-ICP-MS from olivine pyroxenite rocks in the Chigu Tso area are 138.9±3.0 Ma and 139.0±1.9 Ma, respectively. These two Early Cretaceous ages are similar with the ages of the more abundant mafic rocks in the eastern Tethyan Himalaya, indicating that this suite of ultramafic and mafic rocks in the Chigu Tso area should be included in the outcrop area of the Comei Large Igneous Province (LIP). These ultramafic rocks provide significant evidence that the involvement of mantle plume/hot spot activities in the formation of the Comei LIP. Baddeleyite U-Pb dating by SIMS is one reliable and convenient method to constrain the formation time of ultramafic rocks. The dating results of baddeleyite and zircon from the olivine pyroxenite samples in this paper are consistent with each other within analytical uncertainties, suggesting that baddeleyite and zircon were both formed during the same magmatic process. The consistency of baddeleyite U-Pb ages in the Chigu Tso area with zircon U-Pb ages for a large number of Early Cretaceous mafic rocks in the eastern Tethyan Himalaya further support that zircon grains from such mafic rocks yielding Early Cretaceous ages are also magmatic in origin.     

Baddeleyite: A promising geochronometer for alkaline and basic magmatism

The paper is devoted to the history of the discovery, petrological and mineralogical characterization, and U-Pb dating of baddeleyite ZrO₂, which was separated from various Archean, Proterozoic, and Paleozoic rocks from Fennoscandia. The morphology of this mineral and its U-Pb age values were examined in the Archean carbonatites (2613 ± 18 Ma) of Siilinjarvi, Finland, and gabbronorite dikes (2738 ± 6 Ma) at the Kirovogorskoe deposit. U-Pb isochrons are reported for the baddeleyite-zircon pair obtained from the gabbronorites and anorthosites of the Proterozoic pyroxenite-gabbronorite-anorthosite association. The U-Pb baddeleyite dates for the early gabbronorite phase (2.5 Ga) and for a gabbronorite dike (late phase, 2.4 Ga) suggest that the basic magmatism evolved over a long time period (100 m.y.) in the Proterozoic. U-Pb dates are also reported for baddeleyite from the Paleozoic carbonatites of Kovdor, Sebljarv, and Vuorijarvi.     

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。     

砂岩型铀矿中铀矿物U-Pb年代学研究现状及研究方向

该文基于中国地质调查局天津地质调查中心研究团队近年来的研究工作及对相关文献的综合研究,对砂岩型铀矿中一些重要铀矿物如沥青铀矿(晶质铀矿)、铀石、钛铀矿等的微区原位成因矿物学和U-Pb年代学研究现状进行了深入分析,提出新的研究方向,即通过采用二次离子质谱法、激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法与电子探针化学分析法和同位素稀释热电离质谱法相结合的方式,综合研究砂岩型铀矿中沥青铀矿(晶质铀矿)、铀石、钛铀矿等铀矿物和金红石、磷灰石等含铀矿物的微区原位成因矿物学和U-Pb年代学,探索砂岩型铀矿中矿石矿物的U-Pb同位素测年新方法,获取更精确的砂岩型铀矿成岩成矿的年代学信息。这对于全面准确地认识砂岩型铀矿床的生成和演化历史,建立砂岩型铀矿床的成矿新理论具有十分重要的科学意义。铀矿物测年新方法在砂岩型铀矿床的地质勘探中也有广阔的应用前景。     

U-Pb dating of magmatic zircon and metamorphic baddeleyite in the Ligurian eclogites (Voltri Massif,Western Alps)

U-Pb geochronology with ion microprobe (SHRIMP) analysis has been carried out on eclogite-facies rocks of the Beigua Unit, an ophiolitic slice of the Voltri Massif, Western Alps. The investigated samples are eclogites and high-pressure metasomatic rocks (metarodingites and centimetre-sized Ti-clinohumite-bearing dykes). Zircon contained in an eclogitic metagabbro and a metarodingite preserves magmatic zoning patterns and trace element compositions. The zircon ages of 160±1 and 161±3 Ma are interpreted to date the crystallization of the gabbroic protoliths. Ti-clinohumite dykes in the same unit contain baddeleyite crystals in textural equilibrium with Ti-clinohumite, diopside, chlorite and magnetite, which form the eclogite-facies assemblage in these rocks. Baddeleyite also contains inclusions of such minerals, indicating its formation at high pressure. The baddeleyite has cathodoluminescence intensity and chaotic patterns similar to metamorphic zircon. It contains a significant amount of Hf (1.3–1.7 wt%), traces of Ti, Y, Nb, Ta, REE, U and Th. Its chondrite-normalised trace element pattern has strong enrichment in middle REE, positive Ce-anomaly and small negative Eu-anomaly. This represents the first report of baddeleyite formed during regional metamorphism, and suggests that this mineral could (re)crystallize easier than zircon under low-temperature, high-pressure conditions. The age of the baddeleyite is interpreted as likely dating the eclogite-facies metamorphism in the Beigua Unit at 33.6±1.0 Ma. This age is very close to the Early Oligocene age of the overlying Tertiary continental breccias and conglomerates, which contains clasts of high-pressure rocks. This sedimentary record, which is unique for Alpine high-pressure units, is direct evidence of fast exhumation of the Beigua eclogites. The young age for the HP metamorphism of the Beigua ophiolite makes a revision of either the palaeogeography prior to collision, or of the subduction setting in the entire region, necessary.Editorial responsibility: J. Hoefs     

甘肃白银厂矿田锆石红外光谱特征和地质年龄估测

应用矿物红外光谱学的方法系统研究了白银厂地区7件锆石同位素年龄样品的红外光谱。测定结果表明，3件样品的吸收峰强而窄，整体线形与标准的晶质锆石谱线相符合；其余4件样品的吸收相对较弱，峰形圆钝；谱线均有不同程度向变生锆石特征谱线的演化，以变生程度最高的LGG-6为尤。根据615cm^-1吸收峰的H／M值可将所研究样品分为晶质锆石、半变生锆石和变生锆石三类，并利用锆石红外光谱特征估测了铀钍含量和地质年龄。同时还评估了相应样品的U-Pb同位素年龄的可靠性。