一種基于二次離子質(zhì)譜儀的測(cè)定氟碳鈰礦樣品的釷鉛年齡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地球化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于二次離子質(zhì)譜儀的測(cè)定氟碳鈰 礦樣品的釷鉛年齡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟碳鈰礦REE(C03)F.Ca⑶3是一種輕稀土碳酸鹽礦物，它是一種重要的稀土資源， 為了更好的開發(fā)利用這種資源，需要對(duì)它的地質(zhì)成因有深入的了解。而它的形成年代就是 一個(gè)重要的成因要素。精確獲得成礦年齡是研究成礦背景，對(duì)比已知地質(zhì)事件的前提條件。
[0003] 國(guó)際上對(duì)氟碳鈰礦的定年方法已經(jīng)有同位素稀釋熱電離質(zhì)譜法（ID-TMS)(文獻(xiàn) l:Sal'nikova et al.,Bastnaesite:A Promising U_Pb Geochronological Tool, 2010) 和激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法（LA-ICPMS)(文獻(xiàn)2:Yang et al.，In situ U-Pb dating of bastnaesite by LA-ICP_MS，2014)，這兩種定年方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。
[0004] 同位素稀釋熱電離質(zhì)譜法（ID-HMS)是最精確的定年方法，由于氟碳鈰礦是一種 固態(tài)粒狀的礦物，因此可以把整個(gè)顆粒用酸在高溫下溶解成溶液，然后測(cè)量溶液中的鈾和 鉛含量，再計(jì)算年齡，這樣得到的鈾和鉛的比值是整個(gè)顆粒(顆粒大約l(T 5g到l(T3g)的信 息，由于采集的樣品量大，所以得到的年齡精確度很高，一般小于0.1%，比如可以得到氟碳 鈰礦年齡是200 ± 0.2Ma(百萬(wàn)年）。
[0005] 但是同位素稀釋熱電離質(zhì)譜法需要對(duì)整個(gè)氟碳鈰礦顆粒進(jìn)行溶解，因此得到的是 整個(gè)氟碳鈰礦的平均年齡，而實(shí)際上，由于氟碳鈰礦的生長(zhǎng)過(guò)程中可能經(jīng)歷蝕變，因此氟碳 鈰礦在大的尺度上并不具有相同的年齡，如果僅采用同位素稀釋熱電離質(zhì)譜法來(lái)測(cè)量氟碳 鈰礦年齡，其所測(cè)得的平均年齡并不能反映氟碳鈰礦在大的尺度上的真實(shí)年齡。
[0006] 激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法(LA-ICPMS)可以彌補(bǔ)以上缺憾，其可以在50微米 的尺度內(nèi)測(cè)定氟碳鈰礦的真實(shí)年齡。例如，氟碳鈰礦是從非常小的晶核開始生長(zhǎng)的，如果生 長(zhǎng)慢的話，在一次地質(zhì)事件中能長(zhǎng)幾十微米到幾毫米，比如在五百個(gè)百萬(wàn)年(500Ma)左右長(zhǎng) 了三毫米，假如再過(guò)了 200個(gè)百萬(wàn)年，又在原來(lái)的晶體上生長(zhǎng)出新的晶體，那這后來(lái)生長(zhǎng)的 幾毫米(300Ma)和開始的時(shí)候生長(zhǎng)的幾毫米(500Ma)的年齡信息并不相同，如果采用同位素 稀釋熱電離質(zhì)譜法，則可能得到的定年結(jié)果是400Ma，但是這與真實(shí)情況并不相符(真實(shí)的 情況是分兩次長(zhǎng)大，一次300Ma，一次500Ma)，而如果用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法，則 可以在氟碳鈰礦的核部尺度測(cè)到500 ± 15Ma，邊部尺度得到300 ± 9Ma (激光剝蝕電感耦合等 離子質(zhì)譜法的精確度約3% )。
[0007] 但是現(xiàn)有的激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法測(cè)定氟碳鈰礦年齡的方法是測(cè)定氟 碳鈰礦的鈾鉛年齡，可是由于氟碳鈰礦含有較高的釷(Th)，而含有的鈾(U)比較低，因此，現(xiàn) 有的用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法測(cè)定氟碳鈰礦年齡的方法具有很大的誤差。這是因 為，在氟碳鈰礦中，可以通過(guò)計(jì)算鈾衰變成鉛 2()6Pb = 238U(eA238t_l)來(lái)得到鈾鉛年齡t，也可以 用釷衰變成鉛2Q8Pb = 232Th(eA232t-l)來(lái)得到釷鉛年齡t，這里，鈾（238U)衰變成鉛( 2Q6Pb)，釷 ( 232Th)衰變成鉛(2()8Pb)，是兩個(gè)獨(dú)立的衰變系列，精確測(cè)量任意一個(gè)就可以得到t。激光剝 蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法采用的是測(cè)量鈾鉛年齡，其問題在于，釷含有兩個(gè)同位素 232Th 和23()Th，其中，利用232Th可以計(jì)算釷鉛年齡，而23()Th卻會(huì)衰變成 2()6Pb，這就造成了如果采用 現(xiàn)有的用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法來(lái)測(cè)量鈾鉛年齡，則測(cè)到的2()6Pb有一部分是 23()Th 衰變來(lái)的，而不是鈾（ 238u)衰變來(lái)的，因此現(xiàn)有方法難以區(qū)分哪一部分2()6Pb是23()Th衰變來(lái) 的，哪一部分 2()6Pb是鈾(238U)衰變來(lái)的，此時(shí)，如果釷含量低，則可以把所有的2()6Pb看成是鈾 ( 238u)衰變來(lái)的，而由釷衰變來(lái)的很少，對(duì)鈾鉛年齡的影響也不大。但是，如果釷含量偏高， 還把所有的 2()6Pb看成是鈾(238U)衰變來(lái)的，那結(jié)果就是2<36Pb= 238U(eA238t-l)中的2()6Pb比真實(shí) 的由鈾( 238U)衰變來(lái)的2°6Pb更大，此時(shí)計(jì)算的年齡t也會(huì)偏大。這樣的問題在以上文獻(xiàn)2的現(xiàn) 有的激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法中已經(jīng)出現(xiàn)，其中DLC43的真實(shí)年齡應(yīng)該是12Ma，但用 現(xiàn)有的方法，計(jì)算出來(lái)的卻是20Ma。因此現(xiàn)有的激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法(也即測(cè)定 氟碳鈰礦的鈾鉛年齡)雖然可以在小的尺度上測(cè)定氟碳鈰礦的年齡，但是由于氟碳鈰礦含 有較高的釷(Th )，而含有的鈾(U)比較低，因此現(xiàn)有方法測(cè)量氟碳鈰礦的年齡的誤差偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的個(gè)實(shí)施例是提供了一種基于二次離子質(zhì)譜儀的測(cè)定氟碳鈰礦樣品的釷 鉛年齡的方法。
[0009] 根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種基于二次離子質(zhì)譜儀的測(cè)定氟碳鈰礦樣品的 釷鉛年齡的方法，其特征在于，包括：
[0010]將氟碳鈰礦樣品和氟碳鈰礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)嵌入環(huán)氧樹脂中制成樣品靶，并將所述樣品 靶放入二次離子質(zhì)譜儀的樣品腔中；
[0011]采用氧氣等離子體離子源并以平行光方式聚焦至所述樣品靶上的所述氟碳鈰礦 樣品，以便產(chǎn)生所述氟碳鈰礦樣品的二次離子；
[0012] 使所述氟碳鈰礦樣品的二次離子經(jīng)過(guò)所述二次離子質(zhì)譜儀中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，以實(shí) 現(xiàn)角度和速度雙聚焦并到達(dá)離子信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)；
[0013] 采用所述離子信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)所述氟碳鈰礦樣品的二次離子中的原始鉛釷比 值^^$1，并根據(jù)所述原始鉛釷比值與所述氟碳鈰礦樣品的二次離子中的比值 之間的正相關(guān)關(guān)系，對(duì)所述原始鉛釷比值進(jìn)行校正以獲得校正后的鉛釷比值其中u 表不未知；
[0014] 采用校正后的鉛釷比值^并根據(jù)公式= 4 -t來(lái)計(jì)算所述氟碳 鈰礦樣品的釷鉛年齡tu，其中λ232是衰變常數(shù)。
[0015] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述樣品靶的表面還進(jìn)行拋光和鍍金處理，所述離子 信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)是電子倍增器;所述磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度被調(diào)節(jié)為使得所述氟碳鈰礦樣品的二次 離子中的2Q4pb+，2Q6pb+，2Q7pb+，2〇8pb+，，232^+，238 u+，232仇 16〇+，23806(^+和232^16^+ 依次通過(guò)磁場(chǎng)到達(dá)所述離子信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。
[0016] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述二次離子質(zhì)譜儀的參數(shù)包括:平行光聚焦(V的強(qiáng) 度為8nA到ΙΟηΑ，一次離子束直徑約為20*30μηι，一次離子加速電壓為-13KV，二次離子加速 電壓為+10KV，入口狹縫為60μπι，對(duì)比度光闌為400μπι，能量狹縫為60eV，出口狹縫為180μπι， 測(cè)量組數(shù)為7，單點(diǎn)分析精度為2.8 % -3.5 %，單點(diǎn)分析總時(shí)間約為15min，所述二次離子質(zhì) 譜儀的質(zhì)量分辨率約為8000。
[0017] 根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述原始鉛釷比值與所述氟碳鈰礦樣品的二次離子中 的比值之間的正相關(guān)關(guān)系滿足以下公式2所表示的冪函數(shù)關(guān)系，其中A和E是常 數(shù)：
[0018]
公式 2。
[0019]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，所述對(duì)所述原始鉛釷比值進(jìn)行校正以獲得校正后的鉛 釷比值，包括：
[0020] 采用與檢測(cè)所述樣品靶上的所述氟碳鈰礦樣品相同的