獨(dú)居石電子探針ThPb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l 電 子 探 針 化 學(xué) 定 年 法 的 研 究 歷 史 與 現(xiàn) 狀l 電 子 探 針 化 學(xué) 定 年 法 的 優(yōu) 勢 和 限 度l 獨(dú) 居 石 的 基 本 特 性l 基 本 原 理l 實(shí) 驗(yàn) 技 術(shù) 和 分 析 方 法l 計(jì) 算 方 法 l 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l 最 早 是 由 日 本

2、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l 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 究 歷 史 與 現(xiàn) 狀l 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

3、， 文 章 發(fā) 表 在 Canadian Journal of Earth Sciencesl 從 此 以 后 獨(dú) 居 石 被 較 為 廣 泛 的 應(yīng) 用 于 Th U Pb同 位 素定 年 一 .電 子 探 針 化 學(xué) 定 年 法研 究 歷 史 與 現(xiàn) 狀l Montel,1996, Electron microprobe dating of monazite, Chemical G eology, 131:35-53l 此 時(shí) 的 測 試 技 術(shù) ， 樣 品 從 300 3100 Ma， 測 試誤 差 為 45 120Mal 1998， 較 多 的 文 章 發(fā) 表 一 .電 子 探 針 化

4、 學(xué) 定 年 法研 究 歷 史 與 現(xiàn) 狀l Williams, 1999, Age mapping and dating of monazite, on the electron microprobe: deconvoluting multistage tectonic histories, G eology, 27:1023-1026.l 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l 2002.10, G .S.A 年 會 ,主 要 是 交 流 和 推 廣 電 子 探 針 獨(dú) 居

5、石定 年l 2005， American Mineralogist, vol90,發(fā) 表 了 獨(dú) 居 石 專 欄l Cocherie et al. 2001 and 2005, 改 善 的 計(jì) 算 方 法 ， 可 以 使300 3000Ma 樣 品 的 計(jì) 算 誤 差 控 制 在 5 10Ma 二 .電 子 探 針 化 學(xué) 定 年優(yōu) 勢 和 限 度l 真 正 的 原 位 定 年l 極 高 的 空 間 分 辨 率l 樣 品 制 備 簡 單 、 方 便l 不 破 壞 樣 品l 測 試 速 度 快 l 成 本 低 二 .電 子 探 針 化 學(xué) 定 年優(yōu) 勢 和 限 度l 對 于 年 輕 樣 品 （

6、尤 其 100Ma） ， 誤 差 過 大l 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 Th U Pb同 位 素 定 年 方 法 相 比 ， 測 試 精 度 較低l 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 l 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l 現(xiàn) 在 缺 少 成 熟 的 計(jì) 算 軟 件 三 .獨(dú) 居 石 的 基 本 特 性l 獨(dú) 居 石 具 有 與 鋯 石 相 似 的 光 學(xué) 特

7、 征 ， 顯 微 鏡 下與 鋯 石 難 以 區(qū) 分l 規(guī) 則 晶 形 是 柱 體 單 錐 （ 糧 倉 狀 ）l 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 ）l 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

8、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l 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 ）l 普 通 鉛 含 量 遠(yuǎn) 低 于 電 子 探 針 的 測 試 誤 差l Th-U-Pb-Y體 系 封 閉 溫 度 高 于 700度l 溶 解 、 沉 淀 溫 度 可 低 達(dá) 200度l 同 心 環(huán) 狀 環(huán) 帶 、 樹 枝 狀 和 補(bǔ) 片 狀 環(huán) 帶

9、四 .基 本 原 理l (Pb)= (Pb0) + (208Pb) + (207Pb) + (206Pb).(1)l (Pb)= (Pb0) + (232Th ) exp (232 )-1 + (235 ) exp (235) -1+ (238 )exp(238t)-1 .(2) 四 .基 本 原 理l 2 3 2 4.9475 10 -11/al 2 3 5= 9.8485 10-10/al 2 3 8=1.55125 10 -1 0/a 四 .基 本 原 理l (2 0 8 ) = (2 3 2Th) exp(2 3 2 ) 1 l (2 0 7 ) = (2 3 5 ) exp (2 3

10、 5 ) -1 l (2 0 6 ) = (2 3 8 ) exp (2 3 8 ) -1 四 .基 本 原 理lM(238 /235 )=137.88l235U=U/138.88l238U=U 137.88/138.88 四 .基 本 原 理l (Pb)= (Pb0)+ (Th) exp(232 )-1+ ( ) exp (2 3 5 )+137.88exp( 238t) /138.88 -1 .(3) 四 .基 本 原 理l (PbO) =224l (ThO2) =264l (UO2) =270 四 .基 本 原 理lw(PbO)/M(PbO)=w(ThO2)/ (ThO2)exp(232

11、t)-1+ (UO2)/ (UO2) exp(235 t)+137.88exp ( 238 ) /138.88 -1 (4) 四 .基 本 原 理lw(ThO2*) = (ThO2) + (UO2) (ThO2) / (UO2)(exp( 232t ) 1) exp( 235t)+137.88 exp( 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l 根 據(jù) JXA 8100型 電 子 探 針 儀 的 設(shè) 計(jì) ， 調(diào) 整 柵 縫 寬 度 和工 作 電 流 ， 進(jìn) 行 Th-U-Pb-Y 四 種

12、成 分 探 測 的 顯 著 性 檢 驗(yàn)和 靈 敏 度 檢 驗(yàn)l 確 定 加 速 電 壓 為 15Kv， 工 作 電 流 為 1.0 10-7A和 合 適 的探 測 時(shí) 間 ， 以 獲 得 最 高 的 峰 背 比 和 最 好 的 空 間 分 辨 率 , 束 斑 直 徑 1 m， 使 ZAF校 正 因 子 達(dá) 到 最 小 五 .實(shí) 驗(yàn) 技 術(shù) 和 分 析 方 法l 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 l 對 Th、 U、 Pb和 四 種 元

13、 素 的 峰 位 計(jì) 數(shù) 時(shí) 間 分 別 為 120秒 , 180秒 , 270秒 和 180秒 ， 即 一 個(gè) 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l 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 l 對 Th、 U、 Pb和 四 種 元 素 的 峰 位 計(jì) 數(shù) 時(shí) 間 分 別 為 120秒 , 180秒 , 270秒 和 180秒 ， 即 一 個(gè) 測 試 點(diǎn) 大 約 在 13分鐘 內(nèi) 完 成

14、五 .實(shí) 驗(yàn) 技 術(shù) 和 分 析 方 法l 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 標(biāo) 準(zhǔn) 參 考 值 )的 L / L 計(jì) 數(shù) 比 和 被 測 樣 品 L 計(jì) 數(shù) 計(jì) 算 出 被 測 樣 品 的 L 計(jì) 數(shù) ,通 過 Online校 正 Pb 的 計(jì) 數(shù) l 進(jìn) 行 了 Th-M 對 U-M疊 加 的 校 正 ,再 計(jì) 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l 采 用 具 有 明 確 參 考 值 的 國 際 標(biāo) 樣 ThO2、 金 屬 和 PbCrO

15、4分 別 作 為ThO2, UO2 和 PbO標(biāo) 樣l 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%l 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) l 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

16、分 離 獨(dú) 居 石 ， 然 后 做 成 臺 子 六 .計(jì) 算 方 法l權(quán) 重 平 均 年 齡 （ Isoplot）l通 常 的 等 時(shí) 線 （ Suzuki， 1991）l三 維 等 時(shí) 線 法 （ Cochieri,2001） 六 .計(jì) 算 方 法l權(quán) 重 平 均 年 齡 （ Isoplot）l通 常 的 等 時(shí) 線 （ Suzuki， 1991）l三 維 等 時(shí) 線 法 （ Cochieri,2001） 六 .計(jì) 算 方 法 六 .計(jì) 算 方 法 六 .計(jì) 算 方 法 六 .計(jì) 算 方 法 七 .應(yīng) 用 范 圍 和 應(yīng) 用 實(shí) 例l 可 以 應(yīng) 用 于 大 于 100Ma含 獨(dú) 居 石 各 類 地 質(zhì) 樣 品 的定 年l 原 位 確 定 各 礦 物 組 合 的 形 成 時(shí) 代l 環(huán) 帶 狀 生 長 礦 物 不 同 環(huán) 帶 的 年 齡l 不 同 變 質(zhì) 、 變 形 階 段 ， 尤 其 是 韌 性 剪 切 帶 定 年l 相 關(guān) 的 成 礦 作 用 的 時(shí) 代l 沉 積 盆 地 的 成 巖 時(shí) 代