[发明专利]一种利用二次离子质谱进行斜锆石铀铅定年的方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用二次离子质谱仪(SIMS)测定斜锆石铀铅年龄的方法，属于地质年代学中二次离子质谱矿物定年方法的范畴。

背景技术

二次离子质谱分析法是微区原位分析的一种先进方法，具有高灵敏度、高空间分辨力和高精度的优点。使用经过加速的一次离子束聚焦后轰击被测样品表面，样品表面成分被溅射出，并有部分被溅射出的原子、分子和原子团被电离，即形成二次离子。二次离子经样品表面高压加速后进入质谱仪进行质量分析，得到样品在微区范围内的元素、同位素信息。使用SIMS分析时，不同元素或者同位素之间的产率不同，即仪器的离子接收器接收到的不同元素、同位素的信号强度和其在样品中的真实丰度不成比例。这种客观存在的现象称为仪器分馏。而对于不同基质的样品，分馏系数会有差别，该效应称为基质效应。一般的SIMS分析需要一种或多种已知元素、同位素比值且与被测样品相同基质，即相同主要成分和相同物质结构的标准样品进行元素、同位素分馏校正。

自然界中铀元素存在两种同位素²³⁸U和²³⁵U，分别衰变成为²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb。铀铅定年技术是通过测量样品中这两组元素相对丰度来进一步计算从样品封闭到当前经历时间的方法。衰变计算公式如下所示。

Pb206=U238(eλ238t-1)]]>……式(1)

Pb207=U235(eλ235t-1)]]>……式(2)

式(1)和式(2)中²⁰⁶Pb、²³⁸U等标识代表样品中目前该同位素的相对丰度，其中铅同位素是相应铀同位素的衰变子体，λ₂₃₅和λ₂₃₈分别是铀的两个同位素的衰变常数，t为经历的衰变时间，即年龄。经过数学代换，可得到对应的两个计算年龄的公式，如下式所示。

t=ln(Pb206U238-1)λ238]]>……式(3)