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.     

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.     

锆石微区原位同位素和微量元素测定的新进展

文章简述了二次离子探针质谱(SIMS)、激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)和激光剥蚀多接受等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)等3种锆石微区原位同位素和微量元素测定方法的原理和优缺点;针对U-Pb定年、铪同位素、锂同位素、多种元素的同时测定,以及仪器改进、测试方法创新、标样研发等方面的新进展进行了评述。     

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。     

LA-MC-ICP-MS方解石U-Pb定年技术

方解石在成岩过程、生物作用、热液过程等多种地质环境中广泛形成,激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）方解石U-Pb定年技术在解决关键地质问题中具有广阔的应用前景。方解石中U含量相对低（< 5.0×10^-6）,普通Pb占比高（²³⁸U/²⁰⁶Pb < 1）,这对仪器灵敏度提出了高要求。相比于Q-ICP-MS和SF-ICP-MS,MC-ICP-MS具有同位素同时测定优势,分析精度更高。前人优化了仪器参数,对提高灵敏度进行了一些尝试,为了最大化的提高灵敏度,本研究基于Neptune Plus型号MC-ICP-MS,系统优化锥组合和辅助氮气,使得U和Pb元素灵敏度最优。研究表明采用Jet+X锥结合氮气增敏（N₂=4.0mL·min^-1）条件下仪器灵敏度最高,相比于常规条件（S+H锥未结合氮气增敏）,U和Pb的信号强度分别提高4倍和3倍。同时我们发现氮气增敏情况与锥组合有很大的关系,当采用X型号截取锥时,氮气的引入可以使得U的信号强度提高,而采用H型号截取锥时,氮气的引入并没有改变信号强度。基于优化后的仪器参数,本文建立了高空间分辨率（~85μm）LA-MC-ICP-MS方解石U-Pb定年方法。采用三个方解石U-Pb定年标准物质对方法进行了验证,所得结果与ID-TIMS定值结果在误差范围内一致,证明我们的方法对低U（~0.03×10^-6）样品的分析是有效的。初步测定了两个实验室内部标准物质：TLM和LSJ07。一次测量TLM的结果为219.8±2.3Ma（2s,n=30）,两次测量LSJ07的结果为26.4±0.2Ma（2s,n=30）和26.7±0.2Ma（2s,n=30）。这两个标准物质的普通铅占比相对较低,是潜在的方解石U-Pb定年标准物质。我们发现激光束斑大小的改变明显影响到结果的准确度,这可能与不同束斑下的分馏效应差异性有关,特别是当束斑小于60μm时。因此我们建议在进行方解石U-Pb定年时,标样和未知样品要严格匹配激光参数,最后初步讨论了方解石U-Pb体系的封闭情况。

     

沥青铀矿(GBW04420)的微区原位U-Pb定年分析

GBW04420是沥青铀矿铀铅同位素年龄国家标准物质,是TIMS法分析铀矿物铀铅含量和年龄的标准,最近在国内被大量应用于微区原位U-Pb定年分析.本文分别利用电子探针化学定年法(EPMA CHIME)、电子探针与质谱仪联用法(EMPA&SIMS/LA-MC-ICPMS)、二次离子质谱法(SIMS)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(ns/fsLA-MC/HR/Q-ICP-MS)、同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS),对GBW04420进行了U-Pb定年分析;发现GBW04420的沥青铀矿颗粒之间年龄是不均一的.甚至,在加拿大曼尼托巴大学SIMS实验室两次分析得到的结果不同.由此,作者认为对于沥青铀矿标准物质GBW04420作为基体匹配标准物质来进行分馏校正,需谨慎对待.     

LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术

利用激光多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)技术对30～1 065 Ma的系列锆石进行了详细的定年研究.包含离子计数器的多接收系统使得不同质量数的同位素信号可以同时静态接收,并且不同质量数的峰基本上都是平坦的,进而可以获得高精度的数据,均匀锆石颗粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U比值的测试精度(2σ)均为2%左右,对锆石标准的定年精度和准确度在1%(2σ)左右;不同质量数同位素信号的同时静态接收使得剥蚀时间缩短,剥蚀深度变浅,相比LA-ICP-MS方法,提高了激光剥蚀的空间分辨率.对5个锆石标准和2个实际样品的测试表明,206Pb/235U年龄测定误差在1%(2σ)以内,定年结果在误差范围内与前人报道值完全一致,测试精度达到国际同类实验室先进水平.     

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。     

CCSD主孔榴辉岩中磷灰石微区微量元素和Sr同位素组成研究

本文利用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS对CCSD-MH中一件强退变多硅白云母榴辉岩中一粗粒(～2mm×6.5mm)磷灰石进行了详细的微区微量元素和Sr同位素组成研究.线扫描剖面分析和单点分析结果共同表明该磷灰石颗粒的微量元素和Sr同位素组成不均一.总体上Na、Sr、LREE、MREE、U、Th和Pb等元素具有从中心到两侧含量逐渐降低的特征.磷灰石主体部分HREE含量均一,但和石榴石紧密相邻的边部(～400μm)HREE显著富集.Na、Sr、LREE和MREE等元素在个别区域明显具有先升高、然后再降低的变化规律.磷灰石最边部(＜200μm)相对于核部区域显著高87Sr/86Sr比值.结合磷灰石中微量元素分配和扩散行为的实验研究以及磷灰石晶体化学特征,磷灰石微量元素组成变化应主要记录了磷灰石复杂的生长过程.Sr、LREE和MREE从核部到边部逐渐降低的总体特征指示磷灰石从中心向两侧的生长过程,而局部出现的次级先升高-再降低的变化规律则反映了磷灰石经历的多次溶解和再生长作用.HREE含量均一的磷灰石主体形成于石榴石稳定存在的超高压变质作用阶段.和石榴石紧密相邻的磷灰石边部显著富集HREE的特征则是折返过程中短时增温作用导致石榴石释放HREE和/或退变质阶段石榴石分解释放HREE共同作用的结果.磷灰石最边部显著高87Sr/86Sr的特征则记录了角闪岩相退变质阶段多硅白云母的分解作用.     

内蒙古白乃庙铜矿白乃庙组变质安山岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年

白乃庙组由内蒙古二○八地质队于1960年开展"白乃庙铜矿普查"时创建,当时称白乃庙群,命名地点在四子王旗白乃庙铜矿。1991年,内蒙古自治区地质矿产局编写《内蒙古自治区区域地质志》时改称白乃庙组,其时代归属一直存在分歧。为进一步确定其形成时代,本文对下部层位含铜变质安山岩进行了LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年。²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为452.1±2.8 Ma,是岩浆锆石结晶时代,表明安山岩形成于晚奥陶世。结合前人的研究成果,本文确定白乃庙组的沉积时限应在443—500 Ma之间(∈_3–O)。     

10μm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10μm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5μm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.10μm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),5μm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10μm尺度内U-Pb定年是可行的.     

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.     

北秦岭二郎坪群抱树坪组碎屑锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年及物源特征

北秦岭造山带中二郎坪群构造属性及形成时代一直存在争议,其中的抱树坪组更是缺少年代学数据报道.为了进一步厘定抱树坪组时代及形成的构造环境,对其碎屑锆石开展LA-MC-ICP-MS定年及物源研究.结果表明,取自原划分为抱树坪组中的斜长黑云石英岩(18P3TW2)和含透辉黑云阳起斜长变粒岩(18P3TW3)具有完全不同的锆石...     

Development of Synthetic Clinopyroxene Reference Materials for In Situ Lithium Isotope Measurement by LA-MC-ICP-MS

The isotopic composition of lithium (Li) in clinopyroxene (Cpx), determined via in situ micro-analysis, has been employed as a potential geochemical tool for studying various geological processes such as crust-mantle recycling, silicate weathering and fluid-rock interaction. To obtain precise and accurate Li isotopic compositions in Cpx by LA-MC-ICP-MS, synthetic Cpx matrix-matched reference materials (RMs) were prepared in this study. Six Cpx-matrix RMs were prepared by mixing metallic oxides with GSP-2 (granodiorite) or pure L-SVEC solution and melting them into glasses (GSP-2 + oxide; L-SVEC + oxide). Two representative synthetic glasses, CPXA01 and CPXB01, were subjected to a series of analyses to investigate the possible qualification of the RMs for in situ Li isotope measurement by LA-MC-ICP-MS, including elemental homogeneity analysis (elemental mapping analysis and spot analysis), Li isotopic homogeneity analysis and accurate Li isotopic determination. The applicability of the synthetic Cpx-matrix RMs was highlighted by comparing the δ⁷Li values of three natural Cpx calibrated against the synthetic Cpx-matrix RMs and other commonly used RMs with different matrices (NIST SRM 612, BCR-2G, GOR128-G, StHs6/80-G, KL2-G and T1-G), respectively. Additionally, CPXB01-05 RMs with the same matrix but different Li contents were prepared to explore the Li content mismatch effect, which is significant for accurate determination of in situ Li isotopic composition by LA-MC-ICP-MS. The results of the cross-calibration of Li isotopes in CPXA01 and CPXB01 suggested no obvious Li isotopic fractionation between the two types of glasses (GSP-2 + oxide; L-SVEC + oxide). Thus, the two methods of producing Cpx-matrix RMs are suitable for preparing the matrix-matched RMs for in situ microanalysis for Li isotopes.     

江西信丰桐木稀土矿区龙舌岩体的成岩时代及成矿条件分析

选择赣南离子吸附型稀土矿床产地——龙舌花岗岩体开展了锆石LA-ICP-MS定年工作。研究结果表明,岩体中的锆石晶型较完整,环带明显,属于典型的岩浆锆石;龙舌岩体之中粗粒斑状黑云母花岗岩形成于加里东期(206Pb/238U加权平均年龄为457.5±1.7Ma,MSWD=0.39)。加里东期的花岗岩可能是扬子陆块与华夏陆块拼接的结果,该花岗岩含有褐帘石等易风化的富稀土副矿物,经受多起构造事件,断裂发育,加之地处温热气候,遭受强烈的风化作用,有助于形成离子吸附型稀土矿床,因此对南岭离子吸附型稀土矿床的形成具有重要贡献。     

南蒙古地区西南欧玉花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义

对蒙古国南戈壁省东部的西南欧玉岩体黑云母花岗岩锆石进行了阴极发光照相,结果显示,其具有明显的振荡环带,为典型的岩浆锆石特征。对22颗锆石进行了LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄测定,结果显示,21个测点的~(206)Pb/~(238)U年龄介于334±2~335±2Ma之间,年龄加权平均值为335±1Ma,表明西南欧玉岩体形成于早石炭世。     

北京密云放马峪基性岩墙群LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其意义

太古宙基性岩墙群在北京密云地区广泛分布,其年代学研究一直备受关注,多年来取得了一些数据,但对太古宙变质片麻岩控制作用未做论述。利用LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素测定技术,测得放马峪石榴辉石岩中锆石的年龄为2497±15Ma,此年龄被解释为区内变质片麻岩成岩年龄应早于基性岩墙群成岩年龄,其为研究区内太古宙片麻岩成岩年龄提供了重要的参考数据。     

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。