LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法在异剥钙榴岩和矽卡岩年代学研究中的应用

本文利用Coherent GeoLas HD型193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子体质谱仪,建立了LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法。利用该方法,对采自冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩和闽西南马坑式铁矿含矿石榴子石矽卡岩这两种岩石中的石榴子石开展U-Pb定年研究。在冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩中,获得石榴子石下交点年龄为(387.6±5.4) Ma (D496-1, MSWD=1.1, N=30)和(409.3±7.8) Ma (D493-1, MSWD=2.0, N=60),在马坑铁矿石榴子石矽卡岩中,获得石榴子石下交点年龄为(128.6±2.1) Ma (ZK7921-b24, MSWD=2.0, N=60)和(128.7±3.2)Ma(ZK7922-b1,用锆石91500校正,MSWD=1.8,N=42);在潘田铁矿的石榴子石矽卡岩中,获得石榴子石的下交点年龄为(128.7±1.7)Ma (PT-b1, MSWD=1.7, N=30)和(132.1±1.3) Ma(PT-b1样品,用锆石91500校正,MSWD=1.6,N=30)(除了指明使用锆石标样91500校正石榴子石未知样品外,其他皆用石榴子石标样Willsboro校正石榴子石未知样品的U/Pb分馏)。以上结果与Sm-Nd等时线年龄及前人报道的锆石U-Pb年龄在误差范围内一致。对马坑式铁矿石榴子石矽卡岩U-Pb定年结果表明,利用石榴子石标样Willsboro和锆石标样91500作为外标样校正同一样品中石榴子石U/Pb同位素分馏,获得的下交点年龄一致,206Pb/238U年龄的加权平均值也一致,说明石榴子石与锆石之间的基体效应较小,在缺乏石榴子石标样时,可用锆石标样91500代替。在上述研究基础上分析了石榴子石U-Pb定年方法在矽卡岩型矿床成矿时代研究及异剥钙榴岩年代学研究中的应用潜力,认为石榴子石U-Pb定年方法在矽卡岩型矿床及异剥钙榴岩年代学研究中具有巨大的应用推广前景,具有重要的理论指导和实际应用意义。

基于LA-ICP-MS表面原位分析技术测定热电离质谱仪灯丝支架上铀的沉积分布

热电离质谱法(Thermal ionization mass spectrometry,简称TIMS)是一种测量同位素丰度比的经典分析方法,在地质学和核工业领域得到广泛应用。热电离质谱法测铀同位素丰度比时一般采用三带结构,由于铀的第一电离能较高,需要较高的电离温度,长时间测试蒸发出铀化合物或电离出的铀离子在灯丝支架上沉积,影响灯丝支架上悬浮高压与源电压间的绝缘电阻,降低两者之间的电压差,导致绝大部分离子因动能不足无法进入离子透镜,最终影响离子流的稳定性,引起测试时信号产生波动。针对热电离质谱仪灯丝支架铀沉积导致的灯丝支架绝缘失效问题,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry,简称LA-ICP-MS)对灯丝支架铀沉积分布进行了分析,取得以下结果:建立了LA-ICP-MS原位表面分析技术,其最佳激光频率为10 Hz,能量密度为6 J·cm-2,束斑直径为60μm。校准曲线相关系数R2=0.9992,表明建立的方法线性关系良好。应用建立的方法,测定了灯丝支架表面铀沉积的分布特征。结果显示:灯丝支架表面铀沉积随着灯丝支架使用时间的增加,对应的绝缘电阻变小;并沿着支架向两端延伸,铀沉积量逐渐降低。铀沉积主要集中在电离带灯丝支架中心上端,且蒸发带上铀沉积量明显低于电离带。同时绝缘挡片可以有效降低陶瓷绝缘体上铀的沉积,因此可以通过增大绝缘挡片来提高灯丝支架的绝缘效果。

利用ICP-MS和LA-ICP-TOF-MS探究上海青中铅的富集与转运特征

利用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和激光剥蚀电感耦合等离子体飞行时间质谱(LA-ICP-TOF-MS)进行定量测定和原位成像,对上海青(Brassica rapa var.chinensis(Linnaeus)Kitamura.)中铅(Pb)的富集与转运特征及其机制进行探究。结果表明:上海青中的Pb含量为根>茎>叶,对Pb的吸收效率为根>茎>叶,转运能力为根到茎>茎到叶;富集系数(BCF)和转运系数(TF)受种植土壤Pb含量、pH值和大气中Pb沉降等因素影响;Pb等元素在叶片中的原位分布图表明Pb主要富集在叶脉中,与铝(Al)和铁(Fe)分布特征相似,与锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)和镁(Mg)分布特征存在差异。基于Pb的富集与转运特征及其在叶片中与其他元素原位分布特征的异同,探讨上海青对Pb的吸收、富集和转运机制,为评估Pb潜在的健康危害提供数据支撑。

早侏罗世粗中粒黑云母二长花岗岩岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学特征及成因——以大兴安岭北段潮满林场地区为例

以大兴安岭北段额尔古纳地块北缘潮满林场地区粗中粒黑云母二长花岗岩为研究对象,采用地质调查、岩石地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学方法,分析粗中粒黑云母二长花岗岩岩石学、主量元素、微量元素和年代学等特征,探讨成因及构造环境。结果表明:潮满林场地区粗中粒黑云母二长花岗岩具有Ⅰ型花岗岩特征,属于弱过铝质高钾钙碱性花岗岩;粗中粒黑云母二长花岗岩中SiO_(2)的质量分数为68.92%~72.44%,Na 2O的质量分数为4.65%~4.85%,K_(2)O的质量分数为3.33%~4.41%,Al_(2)O_(3)的质量分数为15.25%~16.75%,里特曼指数为0.95~2.84;稀土元素总量的质量分数为(101.24~152.40)×10^(-6),轻、重稀土元素分馏明显,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,其中富集Rb、Th、Ce、Zr等元素,相对亏损Ta、Nb、P、Ti等元素。粗中粒黑云母二长花岗岩岩浆来源于新增生下地壳物质的部分熔融,形成于早侏罗世(192.1±1.6)Ma。研究区早侏罗世粗中粒黑云母二长花岗岩的形成环境为与蒙古—鄂霍茨克洋南向俯冲—碰撞作用相关的活动大陆边缘火山弧环境。该结果为研究大兴安岭北段潮满林场地区粗中粒黑云母二长花岗岩岩体构造背景和年代学提供依据。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)法测定涂层氧化锆颗粒铌层中24种微量杂质元素

针对涂层氧化锆颗粒涂层分析需求,建立了LA-ICP-MS分析Nb涂层和Zr基质中24种微量杂质元素测定方法,获得了最佳剥蚀条件(激光束斑44μm、能量密度6 J/cm2、剥蚀频率5 Hz),利用NIST610标样作为外标、Nb和Zr作内标分别校正了Nb涂层及Zr基质层。方法检出限1.5μg/g (Fe)、1.16μg/g(Cr)、0.36μg/g(Ni),其他21种元素检出限0.01~695.7μg/g。成功测定了60件Nb涂层和Zr基质样品中24种微量杂质元素,获得了26种元素深度剥蚀信号-时间轮廓图,激光剥蚀涂层时间为16~110 s。建立了涂层厚度测试方法,利用LA-ICP-MS技术结合环境扫描电镜能谱技术测定了球体涂层的厚度,获得了准确的LA深度剥蚀率0.371 4μm/s,并成功测定了60件样品中涂层的厚度(5.942~40.854μm),实现了涂层氧化锆涂层成分定量。

江西北部五里街地区横山花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学及成因研究

横山花岗岩岩体位于江西北部、幕阜山-五里街岩带东段,岩性主要为黑云母二长花岗岩、二云母二长花岗岩、白云母二长花岗岩、钾长花岗岩。对横山花岗岩中的黑云母二长花岗岩、二(白)云母二长花岗岩、钾长花岗岩进行了详细的锆石U-Pb年龄、岩相学、地球化学研究。研究表明,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,测得横山岩体中的中细粒黑云母二长花岗岩的年龄为(143.3±1.8)Ma,细粒二云母二长花岗岩年龄为(139.8±2.0)Ma,细中粒斑状白云母二长花岗岩年龄为(135.6±1.6)Ma,细粒黑云母钾长花岗岩的年龄为(135.0±1.1)Ma,均形成于燕山晚期早白垩世。横山花岗岩为高钾钙碱性强过铝质的S型花岗岩,具有高硅(SiO_(2)含量68.80%~75.78%)、富碱((K_(2)O+Na_(2)O)含量6.93%~8.51%)、过铝质(Al_(2)O_(3)含量12.82%~15.64%)的特征及较高的分异指数,轻重稀土分馏明显,呈左高右低的深V形,Eu表现为明显的亏损,表明岩浆是经历多阶段分离结晶、高度分异的结果。岩石成因与陆内俯冲造山过程中岩石圈增厚有关,形成于燕山期陆内活化造山-局部伸展的碰撞后拉张减压的构造环境,岩浆来源于地壳物质的部分熔融。

LA-HR-ICP-MS小束斑锆石U-Pb年龄和微量元素的同时测定

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区分析技术在同位素、元素含量分析中得到了日益广泛的应用,锆石是该技术最重要的测试对象之一。利用LA-ICP-MS技术,可以实现锆石U-Pb年龄和微量元素含量的同时测定。目前所建立方法的激光束斑直径大部分在20μm以上,为了进一步缩小束斑直径,提高测试空间分辨率,建立适用于小颗粒锆石的原位U-Pb年龄和微量元素同时测定技术,将仪器灵敏度较高的高分辨率电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)和193 nm准分子激光器(LA)联用,采用10、16和24μm的束斑直径对标准锆石GJ-1、Plešovice、MUD TANK和Qinghu的U-Pb年龄和微量元素含量进行分析。获得的U-Pb年龄测试相对误差小于1.3%,206Pb/238U年龄测试精度良好,当激光束斑直径为24、16和10μm时,测试精度分别优于1.8%、2.9%和4.9%。微量元素含量结果和稀土元素球粒陨石标准化曲线趋势与已发表数据结果一致。本研究建立的方法所获得的年龄及微量元素含量结果可靠,空间分辨率高,可以为小颗粒锆石样品分析提供技术手段。

石榴子石的LA-ICP-MS面扫描U-Th-Pb定年——以铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床为例

矽卡岩矿床的年代学信息对研究矽卡岩矿床的矿床成因、演变过程、成矿规律和找矿勘查具有重要的指示意义。石榴子石是矽卡岩矿床中的常见矿物,它具有一定的U含量,但是由于其普通铅高以及铀分布不均一的原因,导致激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)点分析获得年龄成功率不高。针对点分析定年遇到的深度分馏和剥蚀点选取、普通铅校正等问题,本文提出一种利用LA-ICP-MS面扫描分析数据的虚拟点构建技术,在Tera-Wasserburg(TW)图中实现普通铅校正来确定含普通铅石榴子石年龄。通过理论推导、数值模拟和实验分析研究发现,利用相关联的^(208)Pb、^(232)Th、^(238)U测量数据校正生成^(208)Pb_(c)/^(238)U指标并据此对TW图中的数据进行数据分组抽样构造虚拟测量点,可以有效地把面扫描测量数据转换为与点分析测量类似但放射母子比例展布更优的数据。利用此方法对长江中下游成矿带鄂东矿区铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床石榴子石进行面扫描分析。仅使用15min的样品面扫描数据,在获得了微量元素含量分布的同时,也获得了同位素比值虚拟点,交点年龄为139.2±2.9Ma(MSWD=0.7,n=126),与前人矿床研究结果相一致,验证了此方法的可行性。利用LA-ICP-MS面扫描定年技术不仅可以获得样品元素含量的二维分布图,有利于对样品期次的筛选,剔除包裹体等异常数据;还可以避免点分析中深度分馏和繁复的选点流程及二次分析等步骤,在获得样品元素含量分布的同时获得矿物年龄,为当前矽卡岩型矿床相关的关键金属研究提供了更为便捷的方法。

中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

新元古界青白口系其它大坂组是中祁连地块西段基底岩系之一,对研究中祁连地块元古宙地质构造演化具有重要意义。笔者等通过1∶5万区调工作在其它大坂组中发现了英安质晶屑岩屑凝灰岩夹层,并对凝灰岩进行了锆石U-Pb年代学、岩石地球化学研究。测年结果表明样品中锆石年龄主要分3组。结合区域地质资料,笔者等认为第一组锆石(1456~1524 Ma)和第二组锆石(1018~1021 M)为外来锆石或/碎屑锆石,分别为物源区中元古代早期Columbia超大陆裂解事件和Rodinia大陆聚合事件(格林威尔造山作用)在中祁连地块中的响应;第三组锆石(946~964 Ma)的n(^(206)Pb)/n(^(238)U)加权年龄为958±3 Ma(MSWD=1.4),代表英安质凝灰岩的形成时代。岩石地球化学分析表明,其它大坂组英安质晶屑岩屑凝灰岩样品属于过铝质(A/CNK=1.37~1.75)、高钾(K_(2)O>Na_(2)O,K_(2)O=4.48%~4.86%)、钙碱性(σ=0.89~1.26)火山岩,稀土总量为(149.7~156.4)×10^(-6),(La/Yb)_(N)为10.15~10.61,具负Eu异常(δEu=0.62~0.63),富集K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ti等高场强元素,显示出与岛弧钙碱性火山岩相似的特点,形成于活动大陆边缘环境,是中祁连地块中—新元古代早期Rodinia超大陆形成地质事件的响应。

新疆库车盆地康村地区砂岩型铜矿物源分析:LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学证据

新疆库车盆地的新生代地层中分布着众多砂岩型铜矿床和矿点,其与源-汇系统关系不清,而物源区是沉积盆地源-汇系统的重要组成部分。本文在野外调查的基础上开展康村地区碎屑岩中碎屑锆石的年代学研究,初步探讨库车盆地源-汇系统中成矿物质来源。结果表明:2件样品LA-ICP-MS测年数据分别为(427.4±6.6)Ma、(387.3±3.3)Ma和(424.6±2.3)Ma、(279.9±6.8)Ma,表明康村地区中新统吉迪克组(N1j)含铜砂砾岩的物源主要来自于库车盆地北西南天山造山带古生代晚志留世至早二叠世地质演化所形成的地层和岩浆岩产物。

LA-ICP-MS测定单颗粒氨基膦酸螯合树脂中的铀分布

以利用氨基膦酸螯合树脂从湿法磷酸(WPA)中回收铀为研究背景,对单颗粒氨基膦酸螯合树脂中铀分布进行研究,得到以下结论:确定激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)最佳的激光频率为6 Hz、束斑直径为44μm、能量密度为6 J/cm^(2)。选择吸附饱和的树脂和洗脱完全的树脂分别作为吸附和淋洗过程的外标,对其进行均匀性测试,吸附饱和树脂中铀含量的相对标准偏差为3.87%(n=9),洗脱完全树脂中铀含量的相对标准偏差为3.52%(n=9),均一性良好。利用LA-ICP-MS对氨基膦酸螯合树脂中的铀进行原位微区分析,结果表明:铀在树脂上的吸附过程是由外向内逐渐完成,淋洗过程是由外向内逐渐完成,树脂内外铀浓度逐渐均匀统一,最终达到吸附饱和和淋洗完全。

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(238 U/206 Pb<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(N 2=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。

LA-ICP-MS独居石的U(Th)-Pb年龄精确测定方法及地质意义探究

独居石[(LREE, Th)PO4]在各类地质样品中广泛存在且具有Th含量高和普通铅低的成分特征,可作为U(Th)-Pb定年的合适矿物。本文利用中国地质大学(北京)元素地球化学实验室的激光等离子体质谱仪(LA-ICP-MS),建立了以独居石(44069)为外标的LA-ICP-MS独居石U(Th)-Pb年龄测定方法,通过对捷克南部Bohemian Massif麻粒岩地块长英质伟晶岩(脉)中独居石的对比测定,讨论了不同检测条件(积分时间、激光剥蚀取样方式(点剥蚀和线扫描)、激光束斑直径(25μm和12μm)、数据处理软件参数)对独居石U-Th-Pb同位素体系质量分馏的影响。同位素比值和年龄结果对比表明,25μm点垂直取样和25μm线扫描取样的分析精度最优;Th-Pb同位素体系的质量分馏略高于U-Pb同位素体系,但误差明显小于锆石,提出独居石的^(208)Pb/^(232)Th年龄与^(206)Pb/^(238)U年龄结果误差范围一致,可作为含高U锆石地质体定年的新途径。对东昆仑清水泉麻粒岩带变质岩中独居石和锆石年龄结果的对比分析,揭示独居石年代学研究可有效地约束缺少锆石生长的沉积变质岩系变质作用时限。LA-ICP-MS独居石U(Th)-Pb定年方法在区域变质、沉积成岩作用、S型花岗岩的精细研究中有广泛应用前景。

赣中古塘地区锡石LA-ICP-MS U-Pb年代学及微量元素地球化学特征

江西中部相山矿田及其周边铀多金属成矿作用复杂。近些年,在其南部古塘地区地表新发现了一处锡石矿化带,赋存于加里东期花岗岩中。通过对该矿点锡石开展原位LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素分析,获得其207Pb/206Pb-238U/206Pb谐和年龄为150.44±2.78 Ma、下交点年龄为150.64±2.78 Ma,两者相近,可以代表该锡石矿的成矿年龄,与矿化带周边的燕山期山心单元花岗岩成岩年龄(152.4±1.1 Ma)相近。微量元素中,高场强元素Ti、Nb、Ta富集明显。与Sn容易发生类质同象的Mn、Nb、Hf、Ta等4种元素彼此正相关性明显,Fe和Mo呈正相关关系,却与Nb、Mn、Hf、Ta均呈现负相关性。在W-Fe图解中,处于花岗岩岩浆热液型锡矿床的右侧,说明研究区成矿物质应该主要来自岩浆热液,而且成矿温度较高。古塘地区锡石矿与山心单元花岗岩虽然具有相近的成矿、成岩年龄,但由于后者具有极高的氧逸度,不利于Sn元素的富集,而与Mo成矿有关;与山心单元花岗岩中可见辉钼矿矿囊而未发现锡矿化的地质现象保持一致。

江西东雷湾矽卡岩型铜多金属矿床钙铁铝榴石LA-ICP-MS原位U-Pb定年及其地质意义

石榴子石是矽卡岩型矿床中最常见的蚀变矿物之一,石榴子石年代学可以准确限定矽卡岩型矿床的成矿时代。长江中下游地区发育众多矽卡岩型铜多金属矿床,东雷湾铜多金属矿床为区内典型的矿床之一,精确的测定其成矿时代对深入了解长江中下游矽卡岩型铜多金属矿床的成因和动力学背景具有重要意义。本文以东雷湾铜多金属矿床含矿矽卡岩中石榴子石为研究对象,运用电子探针(EPMA)和激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)等手段分别开展石榴子石微区主量、微量和U-Pb定年工作,以期准确限定矿床成矿时代,并约束成矿流体特征。基于详细的岩相学观察,东雷湾铜多金属矿床中石榴子石具有两种产状,一种为深棕色它形石榴子石Grt1,另一种为浅棕色自形石榴子石Grt2。电子探针成分分析显示,两种石榴子均属于钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列, Grt1和Grt2均富Fe,而Grt2相对富Al。对Grt1和Grt2石榴子石开展LA-ICP-MSU-Pb定年,获得Tera-Wasserburg下交点年龄分别为144.9±1.0Ma(MSWD=0.56,n=29)和142.7±1.8 Ma(MSWD=0.62, n=26),两者在误差范围内一致。基于两类石榴石与黄铁矿、黄铜矿等矿石矿物共生矿物组合关系,推测东雷湾矿床矽卡岩蚀变和铜成矿年龄为144 Ma左右,与长江中下游地区铜陵和部分鄂东南的典型铜多金属矿床成岩、成矿时代基本一致,为晚侏罗世-早白垩世古太平洋板块俯冲背景下岩浆-热液作用产物。

磷灰石裂变径迹实验流程的建立及验证——外探测器法和LA-ICP-MS/FT法

磷灰石裂变径迹定年作为揭示岩石低温热年代学的一种重要方法,能够有效重塑地壳浅部约3~5 km内数百万年以来的热演化历史,已经被广泛应用于地球科学的相关研究中。依托于中国地质科学院地质力学研究所建立的裂变径迹实验室,同时采用外探测器法和LA-ICP-MS/FT法对国际上普遍使用的Durango磷灰石进行了测定,得到2个Durango磷灰石外探测器法年龄为:32.9±1.6 Ma、31.9±2.3 Ma;7个Durango磷灰石LA-ICP-MS/FT法年龄为:31.97±0.82 Ma、30.9±1.5 Ma、32.3±1.4 Ma、30.6±1.1 Ma、30.7±1.4 Ma、29.7±1.9 Ma、31.1±1.3 Ma,两种方法测得的年龄均与国际推荐值在误差范围内一致;此外,我们也应用这两种方法对采集于天山的花岗岩样品18HS-5进行了测试,年龄分别为126.7±3.8 Ma、126.4±3.6 Ma,两种方法得到的年龄在误差范围内一致。实验对比分析表明,实验流程可靠,可推广测试。

LA-ICP-MS磷灰石-榍石U-Pb定年测试

利用西北大学大陆动力学国家重点实验室Agilent 7900四极杆电感耦合等离子体质谱和RESOLution S-155LR 193 nm ArF准分子激光,激光频率为6 Hz,束斑为67μm(磷灰石)、43μm(榍石),分别对5个标准磷灰石(Sume、Durango、Otter Lake、AP1和MRC-1)和4个标准榍石(Ontario、T4、T3和Pakistan)进行了原位微区U-Pb同位素测定。以MAP-3为标准样品,结合^(207)Pb普通铅扣除法,测定了磷灰石样品U-Pb加权平均年龄,结果为:Sume(566.7±5.3)Ma、Durango(31.2±0.6)Ma、Otter Lake(901.3±9.6)Ma、AP1(472.0±3.9)Ma、MRC-1(155.4±1.8)Ma;以榍石BLR-1为外标,通过^(207)Pb普通铅扣除法,测定了不同榍石样品U-Pb加权平均年龄,结果为:Ontario(1044.4±4.2)Ma、T4(1096.2±5.6)Ma、Pakistan(20.74±0.61)Ma、T3(1102.9±5.8)Ma。各个样品年龄测定值在误差范围内与推荐值一致。结果表明,该研究方法可以准确地对磷灰石、榍石进行原位微区U-Pb定年测定,数据结果准确度高且可靠。磷灰石U-Pb定年测试方法的建立对于研究中温热年代学提供了重要的年龄信息。榍石U-Pb定年测试方法的建立对于探讨与变质作用和热液作用相关的年龄信息、查明地质体的P-T-t轨迹提供了重要的证据。

氟化铵消解LA-ICP-MS法测定地质样品中的主微量元素

准确测定岩石、土壤或矿物等地质样品中的关键金属元素含量,是开展关键金属矿产基础理论研究、探讨关键金属元素超常富集成矿机制、开展找矿勘查和绿色利用的重要前提。由于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)在整体元素分析方面具有高灵敏度、多原子离子干扰少、样品消耗少和前处理简单等优势,被认为是一种具有较大潜力的绿色地质分析技术。然而,天然地质样品的组成十分复杂多样,在使用LA-ICP-MS进行元素整体分析之前通常需要将其消解均一化,这些前处理流程不仅复杂、费时费力,并且需要使用大量浓酸,增加了样品丢失和污染的风险。本文提出了将氟化铵消解方法作为LA-ICP-MS整体元素分析前处理技术,利用氟化铵具有高沸点,能在常压条件下对难溶矿物进行化学分解的特点,可实现岩石中不同类型矿物的物理结构均质化和化学成分均匀化,形成超细粉末颗粒。氟化铵消解后的粉末可以直接进行粉末压片,通过加入In内标结合岩石参考物质外标校正,实现LA-ICP-MS快速多元素整体定量分析。通过重量法可以准确获得Si元素质量分数。通过对5个国际岩石标准物质的分析测试,整体分析测试精度优于5%,45个主微量元素(包括关键金属元素)分析准确度优于10%,表明了本方法的有效性和可靠性。本方法仅需要2h即可完成样品完全消解,可批量操作。相比于传统酸消解流程,新方法大幅降低无机酸的用量,具有绿色环保的特点。

LA-ICP-MS U-Pb定年技术相关问题探讨

LA-ICP-MS U-Pb定年技术是地质科学中被广泛应用的重要手段。发展至今,该技术已相对成熟,但在实际工作中仍需要注意一些关键问题。笔者就该技术的样品准备、定年结果的取舍、铅丢失问题、普通铅问题和定年结果投图与解释等5个方面进行简要探讨。研究认为,对于复杂矿物进行U-Pb定年研究建议不分选出单矿物,而是采用矿物识别定位手段和LA-ICP-MS仪器相结合的技术手段,直接在岩石光片或探针片上进行原地原位微区定年分析,但要注意样品准备过程中可能存在的铅污染问题。在碎屑矿物定年结果选择方面,对于大于1.5Ga的定年测点,笔者建议采用207Pb/206Pb年龄代表该颗粒的结晶年龄,而对于小于1.5 Ga的定年测点则应采用206Pb/238U年龄。对沉积岩最大沉积年龄的判断和选择主要依靠统计学方法,必要时需要结合地球化学数据和地质背景信息作为辅助判断依据。对于连续分布在谐和线上的年轻样品要提高警惕,需要采用谐和图、加权平均图、CL图像和元素含量等多种手段识别是否存在铅丢失不一致线。针对普通铅校正问题,笔者重点介绍了一种专用于碎屑矿物U-Pb定年的普通铅校正方法,并给出了计算过程。关于对矿物U-Pb定年结果加权平均值数据质量的评价,笔者着重讨论MSWD越接近于1表示数据质量越高的理论基础。总之,应用LA-ICP-MS技术对矿物进行U-Pb定年研究需要综合考虑多个因素,才能得出准确、可靠和地质意义明确的定年结果。

闪锌矿中单个流体包裹体成分LA-ICP-MS分析及其指示意义:以南岭新田岭钨矿床为例

单个流体包裹体成分LA-ICP-MS分析在精准示踪成矿物质来源和精细刻画成矿过程方面具有独特优势,但已有研究主要聚焦于透明的脉石矿物中的流体包裹体,对用于矿石矿物较少,二者之间有何异同特别是谁更能代表成矿流体组成目前研究薄弱。闪锌矿是岩浆热液矿床和MVT型矿床中常见的矿石矿物,其通常发育流体包裹体并在透射光下具有透明-半透明特征,是研究流体包裹体较为理想的矿石矿物。文章选择南岭新田岭钨矿硫化物阶段的闪锌矿及共生石英为研究对象,开展流体包裹体成分LA-ICP-MS对比分析。分析结果显示,闪锌矿和石英中的流体包裹体组成存在较大差异,前者异常富Cu、Ag和Sn等金属元素,后者富Li、B、Na、K、Rb、Sr、Cs和Pb等元素。结合闪锌矿本身微量元素特征,文章认为元素Cu、Ag和Sn的超常富集与其从寄主矿物扩散进入流体包裹体有关。在基于大离子亲石元素的流体成因类型判别图中,闪锌矿和石英中的流体包裹体组成均能有效示踪成矿流体来源,但后者示踪效果更好。总体而言,共生石英中流体包裹体组成可能更能代表成矿流体组成,闪锌矿因其莫氏硬度较低、金属元素含量高等原因,元素易发生后期扩散/改变,流体包裹体组成可能不能代表真实流体信息。在研究矿石矿物流体包裹体时,需谨慎对待某些元素的超常富集。综合研究脉石矿物流体包裹体和矿石矿物本身元素组成是成矿流体研究更准确的手段。