獨(dú)居石電子探針Th-Pb年齡測試方法

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1、獨(dú)居石電子探針定年理論、方法和應(yīng)用,北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,劉樹文,獨(dú)居石電子探針定年理論、方法和應(yīng)用,電子探針化學(xué)定年法的研究歷史與現(xiàn)狀 電子探針化學(xué)定年法的優(yōu)勢和限度 獨(dú)居石的基本特性 基本原理 實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法 計算方法 應(yīng)用范圍和應(yīng)用實(shí)例,一.電子探針化學(xué)定年法研究歷史與現(xiàn)狀,最早是由日本名古屋（Nagoya）大學(xué)年代測試中心鈴木和博（K. Suzuki）教授于1985年首先提出 并于1988年獲得鋯石測試數(shù)據(jù)，該方法不被接受，其論文直到1991年才被首次發(fā)表在Geochemical Journal（Suzuki et al., 1991）,一.電子探針化學(xué)定年法研

2、究歷史與現(xiàn)狀,Parrish (1990)首次提出獨(dú)居石定年應(yīng)用的可能性，列出了獨(dú)居石的光學(xué)特征、識別方法，文章發(fā)表在 Canadian Journal of Earth Sciences 從此以后獨(dú)居石被較為廣泛的應(yīng)用于ThUPb同位素定年,一.電子探針化學(xué)定年法研究歷史與現(xiàn)狀,Montel,1996, Electron microprobe dating of monazite, Chemical Geology, 131:35-53 此時的測試技術(shù)，樣品從3003100 Ma，測試誤差為45120Ma 1998，較多的文章發(fā)表,一.電子探針化學(xué)定年法研究歷史與現(xiàn)狀,Williams, 1

3、999, Age mapping and dating of monazite, on the electron microprobe: deconvoluting multistage tectonic histories, Geology, 27:1023-1026. 這篇文章的發(fā)表，引起了各國地質(zhì)學(xué)家的高度重視,一.電子探針化學(xué)定年法研究歷史與現(xiàn)狀,2002.10, G.S.A 年會,主要是交流和推廣電子探針獨(dú)居石定年 2005，American Mineralogist, vol90,發(fā)表了獨(dú)居石專欄 Cocherie et al. 2001 and 2005, 改善的計算方法，可以使

4、3003000Ma 樣品的計算誤差控制在510Ma,二.電子探針化學(xué)定年優(yōu)勢和限度,真正的原位定年 極高的空間分辨率 樣品制備簡單、方便 不破壞樣品 測試速度快 成本低,二.電子探針化學(xué)定年優(yōu)勢和限度,對于年輕樣品（尤其<100Ma），誤差過大 最大的問題是探測精度問題，通常的電子探針儀是放射性鉛150ppm，與其它ThUPb同位素定年方法相比，測試精度較低 對于富鈣巖石，由于獨(dú)居石的較少，尋找獨(dú)居石非常困難 由于研究程度不夠，難以區(qū)分巖漿成因、變質(zhì)成因的獨(dú)居石 現(xiàn)在缺少成熟的計算軟件,三.獨(dú)居石的基本特性,獨(dú)居石具有與鋯石相似的光學(xué)特征，顯微鏡下與鋯石難以區(qū)分 規(guī)則晶形是柱體單錐（糧倉狀）

5、通常為不規(guī)則晶形，高突起，糙面明顯，較為明顯的解理（與鋯石區(qū)分） 在背散色圖像上表現(xiàn)為最高亮度,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,三.獨(dú)居石的基本特性,大量實(shí)驗(yàn)表明，獨(dú)居石一旦形成，基本沒有體積擴(kuò)散，只有溶解、沉淀和再結(jié)晶（再生長） 普通鉛含量遠(yuǎn)低于電子探針的測試誤差 Th-U-Pb-Y體系封閉溫度高于700度 溶解、沉淀溫度可低達(dá)200度 同心環(huán)狀環(huán)帶、樹枝狀和補(bǔ)片

6、狀環(huán)帶,四.基本原理,(Pb)=(Pb0) +(208Pb) +(207Pb) +(206Pb)..(1) (Pb)=(Pb0) +(232Th ) exp (232)-1 +(235) exp (235) -1+(238)exp(238t)-1 .....(2),四.基本原理,2 3 24.947510 -11/a 2 3 5= 9.848510-10/a 2 3 8=1.5512510 -1 0/a,四.基本原理,(2 0 8) =(2 3 2Th) exp(2 3 2) 1 (2 0 7) =(2 3 5) exp (2 3 5) -1 (2 0 6) =(2 3 8)

7、exp (2 3 8) -1 ,四.基本原理,M(238/235)=137.88 235U=U/138.88 238U=U137.88/138.88,四.基本原理,(Pb)=(Pb0)+(Th) exp(232)-1+()exp (235)+137.88exp(238t) /138.88 -1 ..(3),四.基本原理,(PbO) =224 (ThO2) =264 (UO2) =270,四.基本原理,w(PbO)/M(PbO)=w(ThO2)/(ThO2) exp(232t)-1+(UO2)/(UO2)exp(235 t)+137.88exp (238) /138.88 -1 (4),四.基本

8、原理,w(ThO2*) =(ThO2) +(UO2)(ThO2) / (UO2)(exp(232t ) 1) exp(235t)+137.88exp(238t) /138.88 1 (5),四.基本原理,W(PbO)=a(ThO2* ) ..(5),五.實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法,根據(jù)JXA8100型電子探針儀的設(shè)計，調(diào)整柵縫寬度和工作電流，進(jìn)行Th-U-Pb-Y 四種成分探測的顯著性檢驗(yàn)和靈敏度檢驗(yàn) 確定加速電壓為15Kv，工作電流為1.010-7A和合適的探測時間，以獲得最高的峰背比和最好的空間分辨率, 束斑直徑1m，使ZAF校正因子達(dá)到最小,五.實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法,使用PETJ晶體測定Th和Pb

9、 ,使用PETH晶體測量和使用TAP晶體測定。使用X射線譜線是測定Th和Pb ,測定,L測定 對Th、U、Pb和四種元素的峰位計數(shù)時間分別為 120秒, 180秒, 270秒和180秒，即一個測試點(diǎn)大約在 13分鐘內(nèi)完成,五.實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法,使用PETJ晶體測定Th和Pb ,使用PETH晶體測量和使用TAP晶體測定。使用X射線譜線是測定Th和Pb ,測定,L測定 對Th、U、Pb和四種元素的峰位計數(shù)時間分別為 120秒, 180秒, 270秒和180秒，即一個測試點(diǎn)大約在 13分鐘內(nèi)完成,五.實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法,關(guān)于L對Pb峰的疊加，采用不含Pb的石榴石 (YAG)人工合成晶體國際標(biāo)樣(有

10、標(biāo)準(zhǔn)參考值 )的L/L計數(shù)比和被測樣品L計數(shù)計算出被測樣品的L計數(shù),通過Online校正Pb的計數(shù) 進(jìn)行了Th-M對U-M疊加的校正,再計算輸出Th、U校正后的Pb濃度,五.實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法,采用具有明確參考值的國際標(biāo)樣ThO2、金屬和PbCrO4分別作為ThO2, UO2 和PbO標(biāo)樣 ThO2、金屬和PbO標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是: ThO2為 1.72% , UO2為0.336%，PbO為0.27% 最后設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考成分, 并進(jìn)行重復(fù)性檢驗(yàn), 使其穩(wěn)定在設(shè)定的參考值誤差范圍內(nèi) 誤差傳播導(dǎo)致的年齡誤差不大于1.3%，僅次于SHRIMP的年齡誤差,五.實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析方法,獨(dú)居石定年樣品制備主要有兩種方式: 超級剖光光薄片 分離獨(dú)居石，然后做成臺子,六.計算方法,權(quán)重平均年齡（Isoplot） 通常的等時線（Suzuki，1991） 三維等時線法（Cochieri,2001）,六.計算方法,權(quán)重平均年齡（Isoplot） 通常的等時線（Suzuki，1991） 三維等時線法（Cochieri,2001）,六.計算方法,六.計算方法,六.計算方法,六.計算方法,七.應(yīng)用范圍和應(yīng)用實(shí)例,可以應(yīng)用于大于100Ma含獨(dú)居石各類地質(zhì)樣品的定年 原位確定各礦物組合的形成時代 環(huán)帶狀生長礦物不同環(huán)帶的年齡 不同變質(zhì)、變形階段，尤其是韌性剪切帶定年 相關(guān)的成礦作用的時代 沉積盆地的成巖時代,