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.     

四姑娘山花岗岩侵位与山脉隆升

四姑娘山位于龙门山与邛崃山的接合部位,是青藏高原东南缘邛崃山脉的主峰,其主体由侏罗纪淡色花岗岩构成.本文应用锆石激光探针U-Pb、单矿物(角闪石、黑云母)K-Ar同位素测年、磷灰石裂变径迹测年等手段,对四姑娘山花岗岩进行了年代学研究,利用磷灰石径迹年龄-地形高差法和径迹年龄外推法定量探讨了四姑娘山的隆升幅度和速率.     

离子探针锆石U-Pb定年

锆石是大型离子探针U-Pb定年技术应用最早和最广的矿物,离子探针U-Pb定年可以有效获取粒径微小锆石或具有复杂环带结构的锆石中不同区域的年龄信息。文中以Cameca IMS 1280型离子探针为例,对离子探针锆石U-Pb定年原理、仪器分析流程、数据校正方法和数据误差分析等多方面进行综述,并总结了近年来离子探针锆石U-Pb定年技术新进展。     

锆石地球化学特征及地质应用研究综述

介绍并对比了用于锆石等副矿物测试的离子探针、激光探针、电子探针、质子探针等几种微区原位测试技术各自的特点.锆石U-Pb定年实现了对同一锆石颗粒内部不同成因的锆石域进行原位年龄的分析,给出了有关寄主岩石的源岩、地质演化历史等重要信息,为地质过程的精细年龄框架的建立提供了有效的途径.锆石微量元素、同位素特征是译解岩石来源和成因的指示器.锆石Hf同位素已成功地用于地球早期历史、岩浆来源、壳幔相互作用、区域大陆地壳增长的研究等;锆石氧同位素组成能有效地约束壳幔相互作用和示踪岩浆来源等.     

SHRIMP锆石U-Pb测年方法简介

该文对SHRIMP锆石U-Pb同位素测年方法从野外取样、碎样、矿物分选、制靶、显微照相和图片标记处理及测试进行了介绍,同时对LP-ICPMS法和TIMS法进行了简要说明。SHRIMP法对前寒武纪地质体年龄的测定具重要定年意义。     

福建前寒武纪地体中的锆石U-Pb同位素年龄的地质意义

单颗粒锆石U-Pb同位素测年法是测定前寒武纪地体地质年代的较好方法之一。本文利用该方法对福建前寒武纪地体中一些争论较大的地层、岩体进行锆石U-Pb同位素年龄测定,并详细论述了测年数据的地质含义,确定了这些地层和成岩及变质热事件年代。笔者认为目前在闽西北地区地表露头尚未发现太古宙地层,但其中的捕获锆石年龄有太古时期的信息;目前出露最老的地体形成于古元古界,中元古界较多见;加里东时期形成的新生锆石信息也较多。     

含U副矿物的原位微区U-Pb定年方法

同位素地质年代学是解决地质体时、空演化及大陆动力学等地学研究的基础,而副矿物U-Pb年代学是常用的定年方法之一。含U副矿物广泛分布于各种类型的岩石中,其U[CD*2]Pb年龄可提供地质体演化过程中所发生的地质事件的时代,而传统的热电离质谱全溶年代学分析只能提供样品年龄信息的平均值。随着仪器科学和分析技术的进步,副矿物的原位微区U-Pb测年方法成为近年来U-Pb同位素地质年代学发展的主导趋势。与锆石相比,其它副矿物的U-Pb同位素体系相对比较复杂,经常含较高的普通Pb。在仔细阅读相关文献的基础上,结合近年来相关研究工作,综述副矿物原位微区U-Pb定年以及普通Pb校正方法研究的最新进展,以期推动我国副矿物原位微区U-Pb定年方法相关研究及其在地质学中的应用。     

四川攀西红格矿区辉长岩和正长岩的SHRIMP U-Pb和Sm-Nd定年及其地质意义

用SHRIMP U-Pb和Sm-Nd定年技术,对攀西红格矿区含矿层状辉长岩、碱性正长岩进行了年龄测定。获得红格辉长岩中3种不同晶形锆石的U-Pb年龄分别为258.4±4.1Ma、1841±34Ma、2487±12Ma,由辉长岩、辉石和磷灰石所构成的Sm-Nd等时线年龄为253±14Ma;碱性正长岩中锆石的U-Pb年龄为257.2±1.5Ma。结果表明,红格辉长岩中具有典型基性岩锆石特征的锆石U-Pb年龄(258Ma)与同一地质样品的Sm-Nd年龄(全岩+矿物内部等时线年龄),以及同一矿区的正长岩锆石U-Pb年龄在测定误差范围内一致。鉴于层状辉长岩和碱性正长岩在空间上密切共生,在形成时间上一致,可以认为它们都属于晚二叠世末岩浆活动的产物;而1841Ma和2487Ma的锆石,可能是在基性-超基性岩浆的上侵过程中,从基底所捕获的岩浆锆石和继承锆石,其年龄信息,揭示了康滇地轴岩浆岩带的下部或结晶基底存在元古代甚至新太古代末期的岩石或物质。     

蛇绿岩年代学研究方法及应注意的问题

蛇绿岩年代学在研究造山带构造演化、古洋一陆及板块构造格局恢复中至关重要。同位素测年及化石年代学法是蛇绿岩年代学研究的基本方法。高精度同位素测年首选锆石U-Pb法(包括单颗粒锆石U-Pb法、离子探针SHRIMP U-Pb法)及^40Ar-^39Ar法。同时可辅以Sm-Nd及Rb-Sr等时线法测年；各种测年方法所获结果与化石年代之间应相互比对；与蛇绿岩形成、演化相关的各地质事件发生的时间可以对蛇绿岩的形成时代进行约束。测年时必须对所测对象的特征及性质进行详细的研究。同时，对各种测年方法的适用性和应注意的问题有所了解。唯此才能对测年结果的含义及准确性做出科学、合理的解释。     

测点相对位置对离子探针锆石U-Pb定年的影响

离子探针得益于高空间分辨率的特点,在复杂变质锆石的微区原位年代学研究中,其常被作为首选技术手段。对具有复杂环带结构的锆石进行原位分析,通常可以得到岩石多期次地质演化信息,因此在一颗有核(幔)边结构的锆石上进行多点分析是常见现象。为了定量地评估多点分析时测点的相对位置对离子探针测量结果的影响,本研究采用目前报道最为均一的锆石标样M257为测试对象,分为四种情况,即同一测点重复测试年龄、同一测点先氧同位素分析后年龄测试、在首个测点的上/下/左/右方且预剥蚀区域有部分重叠的范围内测试、距首个测点有显著距离测试等,进行了系统性U-Pb定年对比实验。结果显示,相对一个颗粒上的首个测点,第二个测点的测试深度和预剥蚀区域的变化会给测试结果带来-5%到+11%的系统偏差,尤以与首个测点的预剥蚀区域有重叠且位于一次离子入射方向后侧的分析点会产生最为显著的系统偏差。因此,在采用离子探针进行副矿物U-Pb测试的时候,当需要原位重复分析或在临近区域多点分析时,需要特别注意多个测点的相对位置和分析顺序。本实验结果指示,以往通过离子探针方法对变质锆石进行过核边多点分析,通过变质锆石边部所获得的年龄结果值得重新审视,有将变质时代持续时间扩大化的隐忧。     

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.     

10 μm尺度锆石U-Pb年龄的LA-MC-ICP-MS测定

利用激光烧蚀多接收器等离子质谱系统, 采用离子计数器与法拉第接收器同时接收U-Pb同位素的技术, 对4个标准锆石GJ-1, 91500, M257和TEMORA采用10 μm剥蚀斑直径、单点剥蚀模式测定, 得到了(602±3) Ma (n=32)、(1058±3) Ma (n=29)、(561.9±2.5) Ma (n=32)和(414.7±2.3) Ma (n=36)的结果; 对GJ-1和TEMORA采用5 μm剥蚀斑直径、曲线扫描模式测定, 得到(596.9±4.5) Ma (n=22)、(417.9±2.5) Ma (n=32)的年龄, 均与文献参考值在误差范围内一致。10 μm斑径单点剥蚀得到I9801、05SD07-01两个典型变质锆石年龄分别为(426±2) Ma (n=30)、(1815±10) Ma (n=16), 5 μm斑径曲线扫描得到I9801、05SD07-01年龄分别为(427±3) Ma (n=32)、(1789±32) Ma (n=15), 均为其可信年龄结果。利用LA-MC-ICP-MS系统对小颗粒锆石、锆石变质增生边或其他成因增生边进行10 μm尺度内U-Pb定年是可行的。     

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。     

利源复式花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年研究

利源复式花岗岩体位于粤赣二省交界部位,处在"粤北乐昌-连平钨锡铅锌成矿带"的南东段,主要由中粒斑状黑云母二长花岗岩(主体)和细粒黑云母钾(二)长花岗岩(补体)组成,为弱过铝质高钾钙碱性系列的岩石。应用高精度的锆石SHRIMPU-Pb法,获得前者的成岩年龄为(227.2±4.4)Ma(MSWD=3.4),属于印支期。结合岩石地球化学特征及区域成矿特征分析,认为补体花岗岩可能形成于燕山早期。     

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。     

磷灰石微区原位LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素定年

利用激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS), 建立了磷灰石微区原位U-Pb同位素定年新方法, 本文给出了这一新方法的分析流程, 报道了利用这一新方法对5个磷灰石样品的分析结果, 并应用同位素稀释-热电离质谱法(ID-TIMS)对一些样品定年结果进行了验证。磷灰石工作标样SDG的U-Pb同位素年龄: (1596±15) Ma (MSWD=1.5, n=7, LA-MC-ICP-MS), (1602±13) Ma (MSWD=0.578, n=5, ID-TIMS); 某铁矿石中磷灰石的LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年龄: (125±14) Ma (MSWD=0.68, n=25), (124.2±3.5) Ma (MSWD=1.5, n=37); 新疆阿尔金地区片麻岩中磷灰石的LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年龄: (250.8±3.9) Ma (MSWD=8.6, n=26), (245.4±2.9) Ma (MSWD=2.1, n=39)。     

U-Pb定年体系特点和分析方法解析

地球科学即研究地球和天体形成和演化的学科,而地质作用的时间是地球科学研究的首要问题。放射性同位素体系定年是地质研究中获得绝对年龄的基本方法,其中U-Pb体系定年是目前固体地球科学年代学研究中应用最广的方法。应用U-Pb体系进行年代学研究,需要考虑几方面的因素,如测试对象是否适宜该体系定年、哪种技术手段更适宜本次研究目的、定年结果的置信度如何、能否在同一分析点上增加其他信息等。本文试图从U-Pb定年体系的原理、特点、技术手段出发,总结如何根据原理选择或判断适宜测试对象、测试方法和对结果的评估等,以期对非同位素地质年代学专业的研究者有所帮助。     

锆石微区原位U-Pb定年的测定位置选择方法

锆石微区原位U-Pb定年时,测定位置的选择至关重要,直接影响锆石测年结果。锆石内部结构研究是锆石测定位置选择的重要依据,本文结合不同成因锆石的内部结构特征及其年代学意义,总结了岩浆锆石、变质锆石、热液锆石以及蜕晶化锆石的测定位置选择方法,认为组成单一的岩浆锆石是理想的U-Pb定年对象,对于成因复杂的锆石尽量选取单一成因的颗粒或晶域,避免跨晶域选择测定位置。对于跨晶域选择测定位置测定得到的年龄结果必须做适当的(如不一致线的方法)校正,才可以用于地质成因的解释,否则得到的是没有地质意义的混合年龄。     

单锆石定年样品的采集及矿物分选

本文介绍了单颗粒锆石U -Pb同位素稀释法的采样及加工处理过程。对采集何种岩石类型、样品重量和如何对样品进行粉碎、淘洗及锆石的分选等问题进行了较为系统的阐述