[发明专利]一种原位微区方解石U-Pb定年方法

说明书

本发明公开了一种原位微区方解石U‑Pb定年方法，包括：方解石样品，先进行切割，制成环氧树脂样品靶；样品放置到激光剥蚀样品室中，调整样品在光轴方向的位置；对样品靶进行线扫描剥蚀，测得⁴³Ca,⁸⁸Sr,¹³⁹La,²³⁸U等离子信号强度数据；进行二维元素成像，得到二维元素含量分布图；通过二维元素含量分布图，确定高U分析靶区，对高U靶区进行点剥蚀，测得²⁰⁶Pb,²⁰⁷Pb,²³⁸U离子信号强度数据；得到元素信号数据后，计算得到²⁰⁷Pb^/206Pb和²³⁸U^/206Pb分馏系数，对未知样品比值进行校正，并构筑Tera‑Wasserbug图，计算出方解石样品的年龄数据及及初始Pb同位素(²⁰⁷Pb^/206Pb)组成。本发明的优点是：技术测试周期短、空间分辨率高、成功率高。

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种原位微区方解石U-Pb定年方法。

背景技术

方解石(化学式为CaCO₃)作为一种常见的矿物，广泛存在于各种地质环境中。方解石在结晶过程中可以赋存一定量的铀(U)(10μg g^-1)和少量的铅(Pb)，这使得其具有可开展U-Pb定年的潜力。方解石U-Pb定年技术具有巨大的应用潜力，特别是在古环境、沉积过程、成岩作用、构造变形、矿床成因、碳水化合物迁移等方面。先前对这些地质过程的年龄限定，主要是基于间接矿物，如黑云母Ar-Ar定年。但基于间接矿物定年往往具有争议，如间接矿物不能代表地质过程的年龄。方解石是这些地质过程的直接矿物，因此方解石U-Pb定年技术可为这些地质过程提供重要的年代学数据。

传统的开展方解石U-Pb定年主要是采用同位素稀释-热电离质谱技术(IsotopeDilution-Thermal Ionization Mass Spectrometry,简称为ID-TIMS)。该技术通过样品钻取、酸溶消解、分离纯化、上机测试等四步骤获取数据。ID-TIMS可提供高精度的数据质量，但该技术操作流程复杂，耗时长(2星期)，获取的数据量有限。同时作为一项整体分析技术，ID-TIMS的空间分辨率低，这使得其在对环带变化的样品分析时，具有很大的局限性。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-MassSpectrometry,简称为LA-ICP-MS)广泛应用于U-Pb地质年代学中。LA-ICP-MS具有相对便宜、维护简单和分析速度快(单点分析3mins)等优点。但方解石的U含量通常较低(10μgg^-1)，这要求来通过增加采样量(激光剥蚀束斑)，来获取足够高的信号强度，但增大激光束斑明显降低了空间分辨率，这不利于具有复杂成分变化的方解石。同时方解石的U和Pb含量在微米尺度极度不均一，因此如何准确确定采样位置也是这个技术的难点。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种原位微区方解石U-Pb定年方法。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种原位微区方解石U-Pb定年方法，包括以下步骤：

1)对于方解石样品或者含方解石的岩石样品，先进行切割，制成环氧树脂样品靶，样品靶直径1英寸，厚度约5mm，以适应激光剥蚀样品室的大小；

2)样品放置到激光剥蚀样品室中，调整样品在光轴方向的位置，使得激光束聚焦良好；

3)利用激光束对样品靶中方解石进行线扫描剥蚀，利用氦气作为载气将剥蚀出的气溶胶载入四级杆ICP-MS等离子体源中进行电离，并测得⁴³Ca,⁸⁸Sr,¹³⁹La,²³⁸U等离子信号强度数据；