CN108956747B - 水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法 - Google Patents

水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了水蒸气辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U‑Pb定年方法，包括将标样和待测副矿物样品放入激光剥蚀系统的激光剥蚀池中；将载气和水蒸气一起引入激光剥蚀池；利用激光束剥蚀产生气溶胶颗粒；气溶胶颗粒随引入的载气和水蒸气一起传输至电感耦合等离子体质谱仪；记录检测到的原始数据，并利用标样校正副矿物样品的年龄。本发明消除了不同副矿物间U‑Pb年龄分析时的基体效应，解决了由于缺乏合适标样而无法对特定副矿物进行U‑Pb年龄分析的瓶颈问题，显著提升了激光微区分析的空间分辨能力，可广泛应用。

Description

水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法
技术领域
本发明属于化学分析技术领域，尤其涉及一种水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法。
背景技术
U-Pb同位素年代学研究可提供各种地质体及地质事件的准确时间，为研究地质演化历史提供准确的信息，一直是地学研究中的热点问题。副矿物是广泛存在于各类岩石中的矿物类型，主要包括锆石、独居石、榍石、磷灰石、磷钇矿、褐帘石和金红石等。由于其物理化学性质稳定，能够长时间地记录寄主岩石的地质历史，且具有较高的U、Th、Pb含量，使得副矿物成为U-Pb同位素地质年代学研究的重要对象。
随着分析技术的改进，副矿物U-Pb定年LA-ICP-MS测试方法也取得了快速发展和应用。然而，不同副矿物基体间广泛存在的基体效应始终影响着定年结果的准确性与精密度。如采用锆石做外标校正榍石、褐帘石、独居石、磷钇矿时可产生严重的基体效应(7-20％的偏差)。因此，进行副矿物U-Pb年代学分析时必须采用基体匹配的标样进行校正分析以减小基体效应引起的年龄偏差。但是，合适的基体匹配标样极其匮乏，因而严重制约了副矿物U-Pb年代学的广泛应用。因此，如何减小基体效应，实现不同副矿物间的非基体匹配校正是副矿物U-Pb年代学研究亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种能有效减小基体效应，实现不同副矿物间的非基体匹配校正的水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法。
本发明的实施例提供水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，包括以下步骤：
S1.将标样和待测副矿物样品放入激光剥蚀系统的激光剥蚀池中，所述标样为玻璃NIST 610或者锆石标样91500，所述激光剥蚀系统为193nm准分子激光或213nm Nd:YAG激光剥蚀系统；
S2.将载气和水蒸汽一起引入激光剥蚀池；
S3.利用激光束剥蚀标样和待测副矿物样品，进而产生气溶胶颗粒；
S4.步骤S3得到的气溶胶颗粒随步骤S2引入的载气和水蒸汽一起传输至电感耦合等离子体质谱仪；
S5.电感耦合等离子体质谱仪记录检测到的原始数据，并利用标样校正副矿物样品的年龄。
进一步，所述步骤S1中，待测副矿物样品为锆石、独居石、磷钇矿和榍石中的一种。
进一步，所述步骤S2中，水蒸汽由去离子水挥发形成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)消除了不同副矿物间U-Pb年龄分析时的基体效应，成功实现了副矿物(锆石、独居石、磷钇矿和榍石)U-Pb年龄的非基体匹配分析。
(2)成功以玻璃标样NIST 610或锆石91500为外部校正标样分析其他副矿物(锆石、独居石、磷钇矿和榍石)的U-Pb年龄，解决了由于缺乏合适标样而无法对特定副矿物进行U-Pb年龄分析的瓶颈问题。
(3)水蒸汽的引入，可使U、Th、Pb等元素灵敏度提高2-3倍。显著提升了激光微区分析的空间分辨能力。
(4)该方法简单、有效，可适用于目前普遍应用的193nm准分子激光和213nm Nd:YAG激光剥蚀系统，可快速在其他实验室广泛应用。该分析方法使得现代激光剥蚀电感耦合等离子体质谱可成功实现副矿物U-Pb年龄的非基体匹配分析。本发明是副矿物U-Pb年代学分析的一个突破性进展，具有非常强的应用前景，该方法可快速简单的在其他实验室广泛应用。
附图说明
图1是本发明实施例中水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法的一流程图。
图2是实施例1中用193nm准分子激光剥蚀分析采用NIST 610玻璃为外标校正副矿物锆石、独居石、磷钇矿和榍石的U-Pb年龄的结果图。
图3是本发明实施例2中用193nm准分子激光剥蚀分析采用91500锆石为外标校正副矿物独居石、磷钇矿和榍石的U-Pb年龄的结果图。
图4是本发明实施例3中用213nm激光剥蚀分析采用NIST 610玻璃为外标校正副矿物锆石、独居石、磷钇矿和榍石的U-Pb年龄的结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，包括以下步骤：
S1.将标样和待测副矿物样品放入激光剥蚀系统的激光剥蚀池中；标样为玻璃NIST 610或者锆石标样91500，待测副矿物样品为锆石、独居石、磷钇矿和榍石中的一种；激光剥蚀系统优选为193nm准分子激光或213nm Nd:YAG激光剥蚀系统。
S2.将载气和水蒸汽一起引入激光剥蚀池；水蒸汽由去离子水挥发形成；
S3.利用激光束剥蚀标样和待测副矿物样品，进而产生气溶胶颗粒；
S4.步骤S3得到的气溶胶颗粒随步骤S2引入的载气和水蒸汽一起传输至电感耦合等离子体质谱仪；
S5.电感耦合等离子体质谱仪记录检测到的原始数据，并利用标样校正副矿物样品的年龄。
实施例1
水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，包括以下步骤：
1)将NIST 610玻璃以及锆石、独居石、磷钇矿和榍石等副矿物样品放在激光剥蚀池内；
2)将载气与稳定加入的水蒸汽一起引入激光剥蚀池内；
3)利用激光束(激光剥蚀系统为193nm准分子激光)剥蚀样品产生气溶胶颗粒；
4)将所述气溶胶随载气及水蒸汽一起传输到ICP-MS中进行分析检测记录原始数据；
5)采用NIST 610玻璃为外标校正锆石、独居石、磷钇矿和榍石等副矿物的U-Pb年龄。
分析结果见图2。
实施例2
实施例2与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例选用的外部校正标样为锆石91500，分析的副矿物为独居石、磷钇矿和榍石。
分析结果见图3。
实施例3
实施例3与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例选用的激光剥蚀系统为213nm Nd:YAG激光。
分析结果见图4。
图2-4的LA-ICP-MS分析结果表明，非基体匹配分析各副矿物标样(锆石91500和GJ-1，独居石44069和Trebilcock，磷钇矿BS-1和MG-1，榍石Khan和OLT-1)的U-Pb年龄结果均在误差范围内与推荐值保持一致，说明了采用水蒸汽辅助剥蚀非基体匹配分析副矿物U-Pb的方法可以很好的分析锆石、独居石、磷钇矿和榍石等副矿物的U-Pb年龄。该方法简单有效，可快速广泛适用。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将标样和待测副矿物样品放入激光剥蚀系统的激光剥蚀池中，所述标样为玻璃NIST 610或者锆石标样91500，所述激光剥蚀系统为193nm准分子激光或213nm Nd:YAG激光剥蚀系统；
S2.将载气和水蒸汽一起引入激光剥蚀池；
S3.利用激光束剥蚀标样和待测副矿物样品，进而产生气溶胶颗粒；
S4.步骤S3得到的气溶胶颗粒随步骤S2引入的载气和水蒸汽一起传输至电感耦合等离子体质谱仪；
S5.电感耦合等离子体质谱仪记录检测到的原始数据，并利用标样校正副矿物样品的年龄。
2.根据权利要求1所述的水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，其特征在于，所述步骤S1中，待测副矿物样品为锆石、独居石、磷钇矿和榍石中的一种。
3.根据权利要求1所述的水蒸汽辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，其特征在于，所述步骤S2中，水蒸汽由去离子水挥发形成。
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