LA-ICP-MS独居石U-Th-Pb测年优化及应用

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独居石是一种常见的轻稀土富集的磷酸盐矿物,通常以副矿物形式赋存于一些花岗岩、变质岩以及沉积岩和热液脉中,与最常用的锆石U-Pb测年体系相比,独居石U-Th-Pb测年体系在一些变质作用或高分异岩石、流体条件和较年轻岩体中的测年更具优势;且独居石U-Th-Pb体系的封闭温度(720℃~750℃)仅次于锆石U-Pb体系的封闭温度(750℃~900℃),体系形成并封闭后,不易受到后期地质作用影响;独居石中普通Pb含量也较低,在测年中可忽略不计。独居石U-Th-Pb同位素测年体系在地质年代学中逐渐发展,与锆石U-Pb测年体系相得益彰。但由于独居石较锆石易剥蚀、包裹体较多,若使用传统的大束斑直径,高激光频率的测年条件,易产生不准确的年龄数据;且232Th含量较高(可高达10%左右),接近ICP-MS检测上限(1000ppm),Th含量测不准,导致年龄结果不准确;独居石国际标样44069也较难获得,导致独居石U-Th-Pb同位素测年受到一定程度上的限制。本文为寻找合适的LA-ICP-MS独居石测年实验条件,利用193nm Ar F准分子激光剥蚀系统和Agilent7500a电感耦合等离子体质谱仪,先通过改变激光器参数(束斑直径和激光频率),分别在束斑直径为24μm、16μm和10μm,激光频率为3Hz、4Hz和5Hz的条件下实验,得到最佳激光器参数为束斑直径16μm、激光频率5Hz,在此基础上再创新性的改变ICP-MS参数(232Th驻留时间)为10ms、6ms、3ms和1ms进行U-Th-Pb测年。最后以独居石RW-1为标样对独居石样品Bananeira进行校正。结果显示在束斑直径16μm,232Th驻留时间为3ms和1ms,能量密度为4J/cm~2,激光频率为5Hz,载气He流量为0.35 L/min,载气Ar流量为0.95L/min的条件下适合进行独居石U-Th-Pb同位素年龄测定。此条件下Bananeira的207Pb/235U加权平均年龄为510.7±8.6Ma(MSWD=0.88)(推荐值507.7±1.3Ma);208Pb/232Th加权平均年龄为496.9±8.6Ma(MSWD=0.32)(推荐值497.6±1.6Ma),相对误差约0.59%和-0.14%。为了验证上述条件下独居石U-Th-Pb同位素测年的可靠性,将此条件应用到黄山样品HS-1上,同时挑选HS-1中的锆石和独居石单矿物进行测年。测得黄山地质样品HS-1独居石年龄并首次报道其206Pb/238U、207Pb/235U和208Pb/232Th加权平均值分别为128.1±1.6Ma(MSWD=0.95)、128.3±2.4Ma(MSWD=0.73)、129.4±2.0Ma(MSWD=1.4),与本次实验得到的HS-1锆石206Pb/238U年龄(127.0±2.1Ma;MSWD=0.93)以及前人已获得的黄山地区锆石年龄数据(约127.8Ma)在误差范围内一致。总体来看此条件下的独居石测年数据是可靠的,可以建立一套独居石实验室测年方法。
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