《地球科学测试技术》第五章 锆石年代学.pptVIP

第五章 锆石U-Pb年代学Zircon Geochronology 一 概述 锆石的结构 单偏光下 正交偏光下 常呈矿物包裹体 二 锆石的形成 二 锆石的形成 锆石内部结构的观察 变质成因 蜕晶化锆石(metamict zircon) 双层内部结构－两期 三层内部结构－三期 三 锆石U-Pb定年原理 定年基础 锆石的优势 四 锆石U-Pb定年方法 （1）TIMS方法 TIMS的优缺点 （2）二次离子探针 技术特点: SHRIMP样品 LA-ICP-MS特点 数据选择 常规LA-ICPMS测试结果 包含207Pb/206Pb， 207Pb/235U， 206Pb/208U和 208Pb/232Th的比值和年龄 数据取舍： 10亿年，使用206Pb/208U ，取决于238U的半衰期 10亿年，通常认为207Pb/206Pb更能反映古老年龄 Thank You！ Inherited overgrowth Inherited overgrowth Inherited Alteration zircon 深熔锆石 同位素定年的基础是放射性衰变定律，通过测定母体及其衰变产生的子体同位素含量，就可以利用衰变定律算出形成以来的时间（年龄）。 锆石定年是利用了其中的U和Th同位素衰变成Pb同位素。 235U→207Pb, 238U → 206Pb, 232Th → 208Pb， 因此，可将206Pb、207Pb、208Pb视为直接由238U、235U、232Th形成： 它们的等时线方程： 206Pb = 206Pbi + 238U(eλ238t – 1) 207Pb = 207Pbi + 235U(eλ235t – 1) 208Pb = 208Pbi + 232Th(eλ232t – 1) 方程两边除于非放射成因的稳定同位素204Pb，得到： 具有非常强的抗侵蚀能力，锆石中的U-Pb体系封闭温度750 oC, 形成后Pb的扩散封闭温度可以高达900 oC，锆石形成广，所以锆石是目前测定岩浆结晶和峰期变质作用年龄最理想的矿物。 锆石相对富含Th, U等放射性元素，而贫普通Pb，而且其温度抗后期影响能力强，所以是定年的最佳样品。 1. Isotope dilution thermal ionization mass spectrometry 同位素稀释热电离质谱仪(ID TIMS)，也称溶液法或稀释 法。多颗粒，单颗粒，化学流程，离子交换柱分离 2. Secondary Ion Mass Spectroscopy二次离子探针法 Sensitive High Resolution Ion Microprobe高灵敏度高分辨率二次离子探针质谱计法：SHRIMP、Cameca)法 3. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱计（LA－ICPMS） 将一个或几颗锆石溶解于氢氟酸或/硝酸，加入208Pb-235U混合稀释剂，蒸干，再用硅胶－磷酸溶液溶解，过离子交换柱分离U, Pb，将溶液滴在单铼带丝上，在VG354型热电离质谱仪上用高灵敏度Daly检测器进行U, Pb同位素分析。 TIMS U-Pb定年分析可以给出206Pb/204Pb, 208Pb/206Pb, 以及普通铅校正过的206Pb/238U，207Pb/235U，207Pb/206Pb比值。 为了减少Pb丢失的影响和吸附的普通Pb, 通常在锆石溶解前利用高压气体进行磨蚀或用酸浸滤处理. TIMS 不足: 需要高标准的超净实验室 繁琐的化学处理 无法微区分析, 存在不同期锆石混合的危险 时间长,价钱高 优点: 分析精度高 SHRIMP是高灵敏高分辨率离子探针，从仪器类型看也有称之为高分辨率高灵敏度二次离子质谱仪。 第一台SHRIMP是于1980年在澳大利亚国立大学研制建成。由地球科学院的物理和同位素专家W Compston教授和他的博士生S Clement于1973年开始立项研究，先后参加人员还包括F Burden(机械), N Schram(电子), D Millar(技术负责人), G Newstead(磁铁)和D Kerr(计算机控制)。 第一次成功的测试是用Ar+为一次离子源，对澳大利亚Broken Hill的方铅矿进行了S、Pb同位素分析，获得了精确的结果，这标志着SHRIMP新技术的诞生。SHRIMP的成功极大地推动了地球科学的发展。 高分辨率, 高灵敏度, 高精度, 微区原位 此外，SHRIMP还可以进行固体物质微区的S、Pb、Ti、Hf和Mg同位素，以及REE含量的测定. SHRIMP的最