[发明专利]一种微区原位测定符山石样品铀铅年龄的方法

说明书

本发明公开了一种微区原位测定符山石样品铀铅年龄的方法，包括：将符山石样品和符山石标准物质嵌入环氧树脂中制成样品靶，并将所述样品靶放入激光剥蚀池样品腔中；采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述符山石样品，以便产生所述符山石样品的气溶胶颗粒；使所述符山石样品的气溶胶颗粒经过所述磁式电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统；采用所述离子信号检测系统检测所述符山石样品中的原始铅铀比值，对所述原始铅铀比值进行校正以获得校正后的铅铀比值；采用校正后的铅铀比值来计算所述符山石样品的铀铅年龄。

技术领域

本发明涉及同位素地球化学铀铅年代学技术领域，特别涉及一种基于激光微区原位磁式电感耦合等离子体质谱仪的测定符山石样品铀铅年龄的方法。

背景技术

符山石是一种含钙、镁、铝的混合型岛状硅酸盐矿物，是矽卡岩中常见的矿物。常与钙铁榴石和钙铝榴石、透辉石、绿帘石、硅灰石、方解石、榍石、磁铁矿等矿物共生。我国南岭地区和长江中下游一带的矽卡岩型矿床中，经常含有符山石。为了更好地限制矽卡岩矿床的形成时代，需要对它的地质成因有深入的了解。而它的形成年代就是一个重要的成因要素。精确获得符山石年龄是研究成矿背景，对比已知地质事的前提条件。

国际上对符山石的铀铅定年方法是同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)，目前仅有的二篇文献报道(Romer,1992；Romer and Heinrich 1998)。该方法是目前最精确的定年方法，由于符山石是一种固态粒状的矿物，因此可以把整个颗粒用酸在高温下溶解成溶液，然后测量溶液中的铀和铅含量，再计算年龄，这样得到的铀和铅比值是整个颗粒(颗粒大约10^-5克到10^-3克)的信息，由于采集的样品量大，所以得到的年龄精确度很高，一般小于0.1％，比如可以得到符山石年龄是200±0.2Ma(百万年)。

但是同位素稀释热电离质谱法需要对整个符山石颗粒进行溶解，因此得到的是整个符山石样品的平均年龄，而实际上，由于符山石的生长过程非常复杂，如可能经历蚀变，另外，大量包裹体或者与高普通铅矿物(如金云母、白钨矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂等)或高U矿物(榍石、钙钛矿、晶质铀矿、铌钽铁矿等)与符山石共生或伴生，因此符山石在大的尺度上可能并不具有相同的年龄，如果仅采用同位素稀释热电离质谱法来测量符山石年龄，其所测得的平均年龄并不能真正反映符山石在微区尺度(50～100微米)的真实年龄，因此ID-TIMS方法通常适合生长历史过程简单、均一的符山石样品进行铀铅年龄测定研究工作，如矿物铀铅年龄标准物质的定值和标定(如锆石、独居石等微区标样的定值)。

激光原位微区电感耦合等离子质谱法(LA-ICP-MS)和二次离子质谱法(SIMS)可以弥补以上ID-TIMS方法的不足，其可以在高空间分辨率测定符山石的真实年龄。但是，无论是LA-ICP-MS，还是SIMS，因为是一种相对分析技术，都离不开同种矿物作为微区原位分析的标准物质(同种矿物作微区原位标样，没有基体效应)。

符山石是混合型岛状硅酸盐矿物；尤其是SIMS，对同种矿物的成分要求很苛刻(基体效应更严重)，这也是到目前为止，还没有任何SIMS开展符山石定年工作报道的重要原因。同种矿物作为微区原位铀铅年代学标准物质仍然是首选，也是最佳选择，目前，还没有公开发表的符山石铀铅微区标准物质，这严重阻碍了微区原位符山石铀铅年龄测定方法的推广和使用。

同时，微区原位符山石铀铅方法进展缓慢也与以下原因密切相关：(1)符山石铀含量不高，且变化范围大(铀含量为0.1～100微克/克)；(2)符山石通常含有一定普通铅，且普通铅变化范围大，从2％到90％不等；(3)符山石生长过程复杂，通常含有包裹体或者与高普通铅矿物(如金云母、白钨矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂等)或高U矿物(榍石、钙钛矿、晶质铀矿、铌钽铁矿等)共生或伴生，导致ID-TIMS方法难以获得可靠的铀铅年龄结果，这也是ID-TIMS符山石U-Pb方法成功率不高的重要原因；(4)如何校正普通铅并获得准确的符山石铀铅年龄；这些因素也严重制约了微区原位符山石铀铅标准物质的研发，只有从根本上解决以上技术难题，微区原位符山石铀铅方法才能得以广泛的使用。