碎屑锆石U⁃Pb年代学定量物源分析的基本原理与影响因素——以现代河流砂为例

碎屑锆石U-Pb年代学数据获取快,物源对比精确度高,还可以估算源区剥蚀量,在定量物源分析方面具有显著优势,广受沉积学界青睐。但由于采样、实验过程中的不确定性,常常导致一些物源判别结果存在多解性,甚至产生了很多争议。从碎屑锆石U-Pb年代学定量物源分析的原理入手,综述了由于沉积水动力、母岩锆石产率、沉积再旋回、人类活动、以及数据获取与处理5方面因素对年龄谱可能产生的影响。结果表明,河流砂相比地层中的沉积岩,物源区母岩性质明确,运移路径非常清晰,可以进行锆石产率的准确测定,并能够同时开展混合模型正演和反演,是理想的定量物源分析研究对象。对开展基于现代河流砂的定量物源分析机理研究进行了展望,指出应用新技术、新方法开展小流域碎屑锆石U-Pb年代学研究是揭示锆石侵蚀、搬运和沉积过程行为机理的重要手段、也是构建定量物源分析方法的重要基础,将为规范开展沉积地层的物源研究提供重要的理论依据。

大样本量(large-n)碎屑锆石U-Pb年代学分析技术研究进展

碎屑锆石U-Pb年代学是识别沉积物来源和确定地层最大沉积年龄的重要工具。利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)进行物源分析的碎屑锆石测试数量为60~120颗,在这个范围内,年龄组分通常不能从样本中识别出来。近年来,为提高物源分析的可靠性,LA-ICP-MS测试要求有更多数量的锆石颗粒(n≥300),甚至大于1000颗的大样本量(large-n)试验。大样本量碎屑锆石U-Pb年代学的出现对数据测试方法、处理和评估都提出了挑战。本文通过对国内外大样本量文献进行梳理,总结了大样本量碎屑锆石U-Pb年代学在测试方法、数据处理以及数据评估方面的进展。首先,单颗粒测试需要对U、Pb同位素信号进行快速获取,这可以通过改进气溶胶传输效率实现,“峰值”信号模式代替“平顶”信号接收也可实现快速测试。其次,大样本量产生的数据,需要高效的数据处理协议和强大的软件(如Iolite)进行处理,以减少实验室间比较的误差;针对U-Pb数据处理流程,介绍了同位素分馏校正以及不确定度传播等方面的方法优化;此外,还引入了累积计数法和线性回归校正法两种处理方法专门处理“峰形”信号。在数据评估方面,新的U-Pb和Pb-Pb年龄不谐和度计算方法的提出,如采用Aitchison谐和距离,使数据过滤更加合理。基于上述新进展,对仪器和处理软件的选取进行了讨论,并对未来大样本量碎屑锆石U-Pb年代学分析的自动化、规范化提出了展望。基于已有研究,未来大样本量碎屑锆石U-Pb年代学的发展具有广阔前景,在物源示踪及确定地层年代等研究中将发挥更大的作用。