地球所高精度离子探针斜锆石Pb-Pb和U-Pb定年方法获突破

2010-7-30 00:00 来源: 地质与地球物理研究所
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  斜锆石分子式为ZrO2,一般出现在硅不饱和岩石中,如金伯利岩、碳酸岩、碱性岩、基性-超基性侵入体和一些陨石中。斜锆石通常含有较高的U而普通Pb含量极低,因而是硅不饱和岩石最为重要的U-Pb定年矿物。但是斜锆石在岩石中含量非常低,且非常细小,晶体多为板状,不易于常规的矿物分选,也不易于常规的单颗粒溶解并热电离质谱分析法定年,因此离子探针微区原位的定年方法成为首选、甚至必选手段。然而,以往的离子探针(SHRIMP)分析发现,即使非常均一的斜锆石在不同晶面上获得的U-Pb年龄变化范围很大,无法进行高精度的U-Pb分析,即存在所谓的“光轴效应”,但是对207Pb/206Pb没有影响,这样一般认为离子探针只能获得斜锆石的Pb-Pb年龄。由于年轻样品放射成因207Pb很低,因此离子探针仅限于测定古老的(>800 Ma)斜锆石207Pb/206Pb年龄。

  中科院地质与地球物理研究所离子探针实验室李秋立副研究员等人通过对Cameca IMS 1280离子探针仪器条件的优化,利用样品表面的吹氧技术使得斜锆石的Pb离子产率提高7倍以上,并采用多接收器模式同时分析Pb同位素组成,使得207Pb/206Pb测试精度显著提高,从而将斜锆石的Pb-Pb定年极限从原来的前寒武纪扩展到了中生代。通过详细研究发现,吹氧技术可以很好的抑制斜锆石的“光轴效应”,使斜锆石的U/Pb年龄变化范围降低到~2%,在国际上首次实现了新生代斜锆石离子探针U-Pb年龄测定。

  该方法的建立,为斜锆石微区原位U-Pb和Pb-Pb定年奠定了基础,对于解决硅不饱和岩石的定年难题起到了关键作用。

  该成果最近发表在国际学术期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上(Li Qiu-Li, Li Xian-Hua, Liu Yu, et al. Precise U–Pb and Pb–Pb dating of Phanerozoic baddeleyite by SIMS with oxygen flooding technique. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2010, 25: 1107–1113)。