CN110376273A - 一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，包括如下步骤：1)样品靶制作：将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别制成样品靶；2)选择待测区域；3)单点剥蚀分析：采用激光剥蚀系统对步骤2)中选定的待测区域进行单点激光剥蚀得到多个采样点，将多个采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析并导出数据；4)数据处理及年龄作图：将步骤3)得到的数据进行数据处理及年龄作图，获得碳酸盐岩样品的年龄。本发明的激光原位铀铅同位素测年方法具有制样流程简单、样品消耗量小、空间分辨率高、分析速度快和成功率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及同位素地质年代技术领域。更具体地，涉及一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法。
背景技术
定年是地质学永恒的主题，碳酸盐岩铀系法、溶液法铀-铅同位素定年技术也是成熟的技术。
现有方法中，碳酸盐岩U-Th溶液法可以进行0-50万年碳酸盐岩样品的绝对年龄测定，其中未经成岩蚀变第四纪珊瑚以及第四纪碳酸盐质沉积物等是最合适的研究对象，例如王兆荣等对贵州犀牛洞石笋测定年龄为85±5ka(王兆荣等，高精度热电离质谱仪(TIMS)铀系法洞穴沉积物(石笋)年龄的研究，沉积学报，2001)；溶液法铀铅同位素定年技术在中新生代年轻的孔洞和洞穴充填物定年研究中也有不少报道(Hill,C.A.等，Constraints ona Late Cretaceous uplift,denudation,and incision of the Grand Canyon region,southwestern Colorado Plateau,USA,from U-Pb dating of lacustrine limestone，Tectonics，2016)，得到了学术界的广泛认可。
然而，碳酸盐岩U-Th溶液法由于受适用的年龄范围限制，不适用于古老海相碳酸盐岩；而碳酸盐岩溶液稀释法铀-铅同位素定年要求待测样品具有足够高的U、Pb含量，能够从一块手标本上获得足够量的一组小样(一般需要一组6-8个同源、同期的碳酸盐岩样品，每个样品200mg)，并且这组小样的U/Pb比有足够的变化范围，但是古老海相碳酸盐岩铀、铅含量普遍较低、且成岩组构直径小，很难取得足够的粉末样品，选择同源、同时、封闭体系且U/Pb比有一定变化范围能拟合出等时线的理想定年样品非常困难，所以溶液法铀铅同位素定年法无法在古老海相碳酸盐岩中广泛应用。因此，过去20多年来，这个方法虽然少数研究领域有几项成功的例子(见Woodhead,J.and R.Pickering.Beyond 500ka:Progress andprospects in the UPb chronology of speleothems,and their application tostudies in palaeoclimate,human evolution,biodiversity and tectonics[J].Chemical Geology,2012,322-323:290-299)，但由于U含量、样品量、U/Pb比和实验室本底等诸多因素的限制，难以应用于古老海相碳酸盐岩，至今没有任何报道。
过去20年来，随着激光剥蚀技术的日益兴盛，激光原位U-Pb同位素定年技术已经广泛应用于测定高U矿物比如锆石、独居石、磷钇矿、榍石、金红石、磷灰石、石榴石等矿物的高精度年龄上，成为地质年代学研究领域中最常用的测年方法。但是，一般古老海相碳酸盐矿物具有明显低U特征，一般在0.05～0.5ppm之间(通常比锆石低2-4个数量级，即其测量信号只有锆石的1/100～1/10000)，故检测难度非常大，主要有以下几个方面的问题：第一，碳酸盐岩矿物具有明显低U特征，常规样品制耙过程中容易带入外界污染从而影响年龄结果；第二，在将激光剥蚀产物载入质谱仪的过程中如何减少传输损失，尽可能将剥蚀产物完全输入质谱仪；第三，与锆石等高U含量矿物相比，方解石或白云石通常都有普通Pb的干扰，因此需要选U/Pb比值有变化的待测区进行测量分析，使得最后数据能拟合出等时线从而计算出年龄；第四，前人有使用扇形场单接收ICP-MS(如Elements 2,Elements XR,或Attom)，或多接收MC-ICPMS(如Nu Plasma或Neptune)进行碳酸盐矿物U-Pb同位素测定，有少量成功实例，但成功率低，主要由于扇形场单接收ICP-MS的灵敏度没有MC-ICPMS高，而且因为采用跳峰法测量效率低。另外大多数MC-ICPMS虽然实现238U-208Pb-207Pb-206Pb的静态测量，但只有208Pb-207Pb-206Pb在离子计数器上测量，238U往往在1011Ω的通用法拉第杯上测量，通常当U<0.2ppm时，238U是很难精确测量的。
因此，本发明提供了一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，以解决上述问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，所述方法包括如下步骤：
1)样品靶制作：
将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别制成样品靶；
2)选择待测区域：
观察表面形貌特征，确定待测成岩组构；将待测成岩组构划分为多个区域，对每个区域进行多点微量元素预扫描，选择铀元素和铅元素含量比值高于1且标准差值最大的区域作为待测区域；
3)单点剥蚀分析：
采用激光剥蚀系统对步骤2)中选定的待测区域进行单点激光剥蚀得到多个采样点，将多个采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析并导出数据；
4)数据处理及年龄作图：
将步骤3)得到的数据进行数据处理及年龄作图，获得碳酸盐岩样品的年龄。
优选地，步骤1)中所述碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样均为直径为0.5～1.5cm且厚度为0.8cm～1.0cm的不规则形状或圆柱体。
优选地，步骤1)中所述碳酸盐岩定年标样包括NIST 614玻璃标样和WC-1方解石标样；其中NIST 614玻璃标样用于同位素校正，WC-1方解石标样用于基体年龄校正。
优选地，步骤1)中所述样品靶制作具体包括如下步骤：
将质量比为1:8的EpoFix硬化剂与EpoFix冷镶嵌树脂混匀得到胶水；将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别置于冷镶嵌模具中；将胶水分别倒入放置碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样的冷镶嵌模具，抽真空30～60分钟，静置10～12小时以待胶水凝固，制得碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶，将样品靶两面抛光并用酒精擦拭清除表面的灰尘备用；进一步地，所述冷镶嵌模具的直径为25mm。本发明使用冷镶嵌磨具制耙过程中减少常规制耙方法中PVC圈的使用，减少外界污染物的干扰。
优选地，步骤1)中所述样品靶制备完成后，还包括对样品靶进行超净处理的步骤。
优选地，所述超净处理包括如下步骤：
将碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别置于超纯水中，超声至少30分钟后取出使用超纯水淋洗，风干备用。应当理解是，所述超纯水的用量并无限制，超声时能够淹没样品靶，淋洗时能够将样品靶表面异物冲洗干净即可。整个过程在超净化学实验室里完成，经过超净处理的样品靶消除外界U、Pb的污染。
优选地，所述超净处理具体包括如下步骤：
将抛光完成的碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别放入干净玻璃烧杯中，加入超纯水淹没，将烧杯放入超声波仪器超声30分钟，再用Teflon镊子将碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别取出用超纯水淋洗样品表面，置于通风柜中风干待测。
优选地，步骤2)中所述观察表面形貌特征为采用光学显微镜、阴极发光仪或扫描电镜对样品靶进行观察。由于古老海相碳酸盐岩样品中有不同的成岩组构，非均质性强，有些组构用肉眼无法分辨，因此需要使用光学显微镜、阴极发光仪或扫描电镜进行观察，圈定成分、结构形貌均一的成岩组构。
优选地，步骤2)中所述微量元素包括238U、232Th、208Pb、207Pb和206Pb。
优选地，步骤2)中所述对每个区域进行多点微量元素预扫描为采用激光剥蚀系统(LA)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)联动对每个区域的微量元素含量进行预扫描，其中每个区域至少设置10个点进行预扫描。
优选地，步骤3)中所述激光剥蚀系统可以使用RESOLution S-155(Resonetics)193nm ArF准分子激光剥蚀系统等。
优选地，步骤3)中所述激光剥蚀系统参数设置包括：
激光束的波长为193nm；激光束的束斑为100～200μm，能量密度为2～3J/cm2，剥蚀频率为10Hz。
优选地，步骤3)中对步骤2)中选定的待测区域进行单点激光剥蚀之前，还包括预剥蚀的步骤，其中预剥蚀的时间为2～5s；采用预剥蚀以消除表面杂质对年龄的影响。
优选地，步骤3)中采用激光剥蚀系统对步骤2)中选定的待测区域进行单点激光剥蚀得到至少40～50个采样点。
优选地，步骤3)中使用载气、补充气和增敏气将采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪；进一步地，使用流量为0.58～0.65L/min的氦气作为载气，流量为0.8～1.0L/min的氩气为补充气，流量为0.005～0.010L/min的氮气为增敏气。通过载气、补充气和增敏气传输与仅用氦气和氩气传输相比，信号提高10倍以上。
优选地，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪的参数设置如下：
仪器调谐至最高灵敏度的同时降低氧化物的产率UO/U在0.3％以下，并且让元素的分馏降至Th/U＝1；灵敏度如下：U＞500000cps/ppm，Pb＞400000cps/ppm，207Pb的本底为10～100cps，207Pb的检测限小于5cps。
优选地，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪的型号为Nu Plasma II MC-ICPMS。
优选地，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪在高质量范围处设有高灵敏度法拉第杯和/或离散打拿极倍增器，其中，所述高灵敏度法拉第杯为设有1012Ω的高灵敏度前置放大器的H10法拉第杯；本发明中高灵敏度法拉第杯(1012Ω)和离子计数器(离散打拿极倍增器)用于静态测量238U同位素；高灵敏度法拉第杯(1012Ω)能够使238U离子流的灵敏性比普通法拉第杯提高10倍，离散打拿极倍增器能够提高100倍；
进一步地，当U含量≥0.1ppm时，使用高灵敏度法拉第杯测量；
进一步地，当U含量<0.1ppm时，使用离散打拿极倍增器测量；
进一步地，所述多接收电感耦合等离子质谱仪在低质量范围处还设有5个离子计数器，分别用于静态测量208Pb、207Pb、206Pb、204Pb和202Hg；其中测得的204Pb通常包含204Hg干扰峰。本发明有效解决了以往当U<0.2ppm时，238U无法精确测量的难题。
优选地，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析具体包括如下步骤：
采集采样点中206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U等同位素的信号，检测模式采用triple模式，每个采样点总共采集50～60s，将测试数据从质谱仪中导出；其中，对每个采样点收集至少20s的背景信号，收集激光剥蚀信号30～40s，每测量10个碳酸盐岩样品靶的采样点后测量2个标样样品靶的采样点。
优选地，步骤4)中所述数据处理为采用ICPMSDataCal软件、Iolite软件或Glitter软件进行在线或离线处理。
优选地，步骤4)中所述年龄作图为采用加州大学伯克利分校地质年代学中心的Ludwig教授编写的Isoplot软件进行作图。
优选地，步骤4)中所述年龄作图具体包括如下步骤：
通过样品靶中的一组207Pb/206Pb数据和238U/206Pb数据作图，以238U/206Pb为横轴，以207Pb/206Pb为纵轴，拟合出等时线；根据该等时线和Tera-Wassenburg谐和线的下交点得到待测样品的初测年龄，然后通过WC-1标样的基体年龄校正后最终得到样品年龄。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的激光原位铀铅同位素测年方法具有制样流程简单、样品消耗量小、空间分辨率高、分析速度快和成功率高等优点；
(2)本发明提供的方法中，样品靶的制作方式，可使样品靶不受外界铀、铅污染，明显降低测试本底；
(3)本发明提供的选择待测区和预扫描技术有利准确选取同源、同期且U/Pb比值高且有变化的待测区域，克服了古老海相碳酸盐岩取样难度大，盲选测试成功率低等技术问题；
(4)本发明在Nu Plasma II MC-ICPMS高质量数外侧配有高灵敏度法拉第杯(即设有1012Ω的高灵敏度前置放大器的H10法拉第杯)和/或离散打拿极倍增器，使测试238U离子流的灵敏性比普通法拉第杯提高10～100，解决了以往当U<0.2ppm时，238U无法精确测量的难题；
(5)本发明的方法采用激光剥蚀取样，要求待测样品直径大于0.2mm即可，能完成溶液法无法实现的取样和低铀-铅含量样品的测定，单点分析时间仅3～5mins，单点分析数量可以达到数十个(优选40～50个)，获得的同位素年龄成功率高，并且具有更高的精度和效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明提供的激光原位铀铅同位素测年方法的流程图。
图2示出本发明实施例1提供的碳酸盐岩野外手标本的照片。
图3示出本发明实施例1提供的碳酸盐岩样品的照片。
图4示出本发明实施例1提供的碳酸盐岩样品靶的照片。
图5示出本发明实施例1提供的碳酸盐岩样品靶的待测成岩组构的镜下照片。
图6示出本发明实施例1提供的碳酸盐岩样品靶的待测区域的照片。
图7示出本发明实施例1提供的使用载气氦气、补充气氩气和增敏气氮气的传输信号图。
图8示出本发明实施例1提供的仅使用氦气和氩气的传输信号图。
图9示出本发明实施例1提供的待测区域的测试铀-铅年龄图。
图10示出本发明实施例1提供的方解石标样WC-1的测试铀-铅年龄图。
图11示出本发明实施例1提供的待测区域的经过校正后的铀-铅年龄图。
图12示出本发明实施例1提供的方解石标样WC-1的经过校正后的铀-铅年龄图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
现有技术中古老海相碳酸盐岩的定年技术不成熟，缺乏成岩产物的绝对年龄，成岩-孔隙演化史无法恢复，导致油气运移前的孔隙度难以评价，而这又是经历长期复杂成岩改造的古老海相碳酸盐岩储层有效性评价非常重要的内容；此外，勘探实践证实，优质储层发育段并不总是油气层段，也有可能是水层或干层，除缺烃源外，还和孔隙发育时间与油气运移时间不匹配有关；因此迫切需要开发适用于古老海相碳酸盐岩的定年技术，为碳酸盐岩成岩-孔隙演化史重建、孔隙发育时间与油气运移时间匹配关系评价提供利器。
为解决上述问题，本发明提供了一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，如图1所示，包括如下步骤：
S101、样品靶制作：
将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别制成样品靶；
S102、选择待测区域：
观察表面形貌特征，确定待测成岩组构；将待测成岩组构划分为多个区域，对每个区域进行多点微量元素预扫描，选择铀元素和铅元素含量比值高于1且标准差值最大的区域作为待测区域；
S103、单点剥蚀分析：
采用激光剥蚀系统对步骤S102中选定的待测区域进行单点激光剥蚀得到多个采样点，将多个采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析并导出数据；
S104、数据处理及年龄作图：
将步骤S103得到的数据进行数据处理及年龄作图，获得碳酸盐岩样品的年龄。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S101中所述碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样均为直径为0.5～1.5cm且厚度为0.8cm～1.0cm的不规则形状或圆柱体。本发明中碳酸盐岩样品无需微钻取粉末样，待测成岩组构直径大于0.2mm即可，解决了古老海相碳酸盐岩取样难度大的问题。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S101中所述碳酸盐岩定年标样包括NIST614玻璃标样和WC-1方解石标样；其中NIST 614玻璃标样用于同位素校正，该同位素校正可通过Illiot等数据处理软件完成；WC-1方解石标样用于基体年龄校正。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S101中所述样品靶制作具体包括如下步骤：将质量比为1:8的EpoFix硬化剂与EpoFix冷镶嵌树脂混匀得到胶水；将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别置于冷镶嵌模具中；将胶水分别倒入放置碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样的冷镶嵌模具，抽真空30～60分钟，静置10～12小时以待胶水凝固，制得碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶，将样品靶两面抛光并用酒精擦拭清除表面的灰尘备用；进一步地，所述冷镶嵌模具的直径为25mm。上述样品靶制作方法使用25mm的冷镶嵌模具和一定配比的胶水方法在制耙过程中不需要使用PVC圈固定环氧树脂，减少外界污染，更适用于低铀、铅含量的古老碳酸盐岩样品。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S101中所述样品靶制备完成后，还包括对碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶进行超净处理的步骤；进一步地，所述超净处理具体包括如下步骤：将碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别置于超纯水中，超声至少30分钟后取出使用超纯水淋洗，风干备用。应当理解是，所述超纯水的用量并无限制，超声时能够淹没样品靶，淋洗时能够将样品靶表面异物冲洗干净即可。整个过程在超净化学实验室里完成，经过超净处理的样品靶消除外界U、Pb的污染。
在本发明的一个优选实施方式中，所述超净处理包括如下步骤：将抛光完成的碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别放入干净玻璃烧杯中，加入超纯水淹没，将烧杯放入超声波仪器超声30分钟，再用Teflon镊子将碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别取出用超纯水淋洗样品表面，置于通风柜中风干待测。应当理解是，所述超纯水的用量并无限制，超声时能够淹没样品靶，淋洗时能够将样品靶表面异物冲洗干净即可。整个过程在超净化学实验室里完成，经过超净处理的样品靶消除外界U、Pb的污染。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S102中所述观察表面形貌特征为采用光学显微镜、阴极发光仪或扫描电镜对样品靶进行观察。由于古老海相碳酸盐岩样品中有不同的成岩组构，非均质性强，有些组构用肉眼无法分辨，因此需要使用光学显微镜、阴极发光仪或扫描电镜进行观察，圈定成分和结构形貌均一的成岩组构。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S102中所述微量元素包括238U、232Th、208Pb、207Pb和206Pb。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S102中所述对每个区域进行多点微量元素预扫描为采用激光剥蚀系统(LA)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)联动对每个区域的微量元素含量进行预扫描，其中每个区域至少设置10个点进行预扫描。由于古老海相碳酸盐岩中铀含量普遍较低(通常比锆石低2-4个数量级，即其测量信号只有锆石的1/100～1/10000)，因此需要通过LA-ICP-MS对样品靶的微量元素含量进行预扫描；一般对成岩组构每一个区域设置至少10个点进行预扫描，扫描238U、232Th、208Pb、207Pb和206Pb，在微区尺度下能够快速清晰辨别样品中U、Pb、U/Pb比的变化范围，选择238U/206Pb高于1且标准差值最大的区域为待测区域进行下一步单点剥蚀U、Pb同位素分析，从而提高同位素测试精度和定年成功率。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中所述激光剥蚀系统可以使用RESOLution S-155(Resonetics)193nm ArF准分子激光剥蚀系统等。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中所述的激光剥蚀系统参数设置包括：激光束的波长为193nm，激光束的束斑为100～200μm，能量密度为2-3J/cm2，剥蚀频率为10Hz。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中采用激光剥蚀系统对步骤S102中选定的待测区域进行单点激光剥蚀得到至少40～50个采样点。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中对步骤S102中选定的待测区域进行单点激光剥蚀之前，还包括预剥蚀的步骤，其中预剥蚀的时间为2～5s；采用预剥蚀以消除表面杂质对年龄的影响。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中使用载气、补充气和增敏气将采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪；
进一步地，使用流量为0.58～0.65L/min的氦气作为载气，流量为0.8～1.0L/min的氩气为补充气，流量为0.005～0.010L/min的氮气为增敏气；通过载气、补充气和增敏气传输与仅用氦气和氩气传输相比，信号提高10倍以上。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中所述多接收电感耦合等离子质谱仪的参数设置如下：
仪器调谐至最高灵敏度的同时降低氧化物的产率UO/U在0.3％以下，并且让元素的分馏降至Th/U＝1；灵敏度如下：U＞500000cps/ppm，Pb＞400000cps/ppm，207Pb的本底为10～100cps，207Pb的检测限小于5cps。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中所述多接收电感耦合等离子质谱仪的型号为Nu Plasma II MC-ICPMS。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中所述多接收电感耦合等离子质谱仪在高质量范围处设有高灵敏度法拉第杯和/或离散打拿极倍增器，其中，所述高灵敏度法拉第杯为设有1012Ω的高灵敏度前置放大器的H10法拉第杯；本发明中高灵敏度法拉第杯(1012Ω)和离子计数器(离散打拿极倍增器)用于静态测量238U同位素；高灵敏度法拉第杯(1012Ω)能够使238U离子流的灵敏性比普通法拉第杯提高10倍，离散打拿极倍增器能够提高100倍；
进一步地，当U含量≥0.1ppm时，使用高灵敏度法拉第杯测量；
进一步地，当U含量<0.1ppm时，使用离散打拿极倍增器测量；
进一步地，所述多接收电感耦合等离子质谱仪在低质量范围处还设有5个离子计数器，分别用于静态测量208Pb、207Pb、206Pb、204Pb和202Hg；其中测得的204Pb通常包含204Hg干扰峰。本发明有效解决了以往当U<0.2ppm时，238U无法精确测量的难题。本发明中所述低质量范围为多接收电感耦合等离子质谱仪中L1～L5的范围，所述高质量数范围为多接收电感耦合等离子质谱仪中H1～H10的范围。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S103中所述多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析具体包括如下步骤：
采集采样点中206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U等同位素的信号，检测模式采用triple模式，每个采样点总共采集50～60s，将测试数据从多接收电感耦合等离子质谱仪中导出；其中，对每个采样点收集至少20s的背景信号，收集激光剥蚀信号30～40s，每测量10个碳酸盐岩样品靶的采样点后测量2个标样样品靶的采样点。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S104中所述数据处理为采用ICPMSDataCal软件、Iolite软件或Glitter软件进行在线或离线处理。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S104中所述年龄作图为采用加州大学伯克利分校地质年代学中心的Ludwig教授编写的Isoplot软件进行作图。
在本发明的一个优选实施方式中，步骤S104中所述年龄作图具体包括如下步骤：
通过样品靶中的一组207Pb/206Pb数据和238U/206Pb数据作图，以238U/206Pb为横轴，以207Pb/206Pb为纵轴，拟合出等时线；根据该等时线和Tera-Wassenburg谐和线的下交点得到待测样品的初测年龄，然后通过WC-1标样的基体年龄校正最终得到样品年龄。
在本发明的一个优选实施方式中，所述用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，具体包括如下步骤：
S1011、样品靶制作：
将质量比为1:8的EpoFix硬化剂与EpoFix冷镶嵌树脂混匀得到胶水；将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别置于直径为25mm的冷镶嵌模具中；将胶水分别倒入放置碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样的冷镶嵌模具，抽真空30～60分钟，静置10～12小时以待胶水凝固，制得碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶，将样品靶两面抛光并用酒精擦拭清除表面的灰尘；将抛光完成的碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别置于超纯水中，超声至少30分钟后取出使用超纯水淋洗，风干备用；
S1021、选择待测区域：
采用光学显微镜、阴极发光仪或扫描电镜对样品靶进行观察表面形貌特征，确定成分和结构形貌均一的待测成岩组构；
将待测成岩组构划分为多个区域，对每个区域进行多点微量元素预扫描为采用激光剥蚀系统(LA)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)联动对每个区域的238U、232Th、208Pb、207Pb和206Pb含量进行预扫描，其中每个区域至少设置10个点进行预扫描，选择铀元素和铅元素含量比值高于1且标准差值最大的区域作为待测区域；
S1031、单点剥蚀分析：
可使用RESOLution S-155(Resonetics)193nm ArF准分子激光剥蚀系统对步骤S1021中选定的待测区域进行2～5s预剥蚀后进行单点激光剥蚀得到40～50个采样点，该激光剥蚀系统的参数设置为激光束的波长为193nm，激光束的束斑为100～200μm，能量密度为2-3J/cm2，剥蚀频率为10Hz；
使用流量为0.58～0.65L/min的氦气作为载气，流量为0.8～1.0L/min的氩气为补充气，流量为0.005～0.010L/min的氮气为增敏气将采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析，采集该40～50个采样点中206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U等同位素的信号，检测模式采用triple模式，每个采样点总共采集50～60s，将测试数据从多接收电感耦合等离子质谱仪中导出；其中，对每个采样点收集至少20s的背景信号，收集激光剥蚀信号30～40s，每测量10个碳酸盐岩样品靶的采样点后测量2个标样样品靶的采样点；该多接收电感耦合等离子质谱仪的型号可以为Nu Plasma II MC-ICPMS；该多接收电感耦合等离子质谱仪的参数设置为：仪器调谐至最高灵敏度的同时降低氧化物的产率UO/U在0.3％以下，并且让元素的分馏降至Th/U＝1；灵敏度如下：U＞500000cps/ppm，Pb＞400000cps/ppm，207Pb的本底为10～100cps，207Pb的检测限小于5cps；
S1041、数据处理及年龄作图：
采用ICPMSDataCal软件、Iolite软件或Glitter软件对步骤S1031得到的数据进行在线或离线数据处理；采用加州大学伯克利分校地质年代学中心的Ludwig教授编写的Isoplot软件进行年龄作图，获得碳酸盐岩样品的年龄。
下文将通过具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例提供了一种激光原位铀铅同位素测年方法，将该方法用于测量塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组裂缝中充填的方解石胶结物的年龄，具体包括如下步骤：
第一步：在进行野外和岩心观察后，进行有目的的取样，将包含待测成岩组构的全岩样品切成约直径0.5-1.5cm厚度约为0.8cm的不规则形状或圆柱体，待测成岩组构直径大于0.2mm，得到碳酸盐岩样品，并将该碳酸盐岩样品进行拍照；
图2为塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组白云岩样品的实物，可观察到灰黑色围岩以及方解石胶结物；
图3为在实验室内将碳酸盐岩样品切成长约1.2cm，宽约1.0cm，厚度约0.8cm的不规则形状或圆柱体；
第二步：将质量比为1:8的EpoFix硬化剂与EpoFix冷镶嵌树脂混匀得到胶水；将碳酸盐岩样品、NIST 614玻璃标样和方解石标样WC-1分别置于直径为25mm的冷镶嵌模具中；将胶水分别倒入上述三个冷镶嵌模具，抽真空30分钟，静置12小时以待胶水凝固，制得直径为25mm的碳酸盐岩样品靶(如图4所示)、直径为25mm的NIST 614玻璃标样样品靶和直径为25mm的WC-1方解石标样样品靶，将上述三个样品靶两面抛光并用酒精擦拭清除表面的灰尘；
第三步：将第二步制得的三个样品靶分别放入三个干净玻璃烧杯中，加入超纯水淹没样品靶后，将三个烧杯放入超声波仪器超声30分钟，再用Teflon镊子将三个样品靶取出并均用超纯水淋洗表面后置于通风柜中风干待测；
第四步：运用光学显微镜观察碳酸盐岩样品靶表面形貌特征，与拟解决的科学问题相结合，观察塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组白云岩中两组成岩组构，一组是灰黑色围岩，一组是白色白云石胶结物；选择晶体形状以及表面特征比较均一的白色胶结物为待测成岩组构，如图5，图5示出本发明实施例提供的碳酸盐岩样品靶的待测成岩组构的镜下照片；
第五步：在第四步圈定的待测成岩组构中划分两个区域，包括区域A和区域B，对区域A和区域B分别设置10个点进行预扫描，扫描分析238U、232Th、208Pb、207Pb和206Pb，根据扫描数据结果，选择238U/206Pb大于1且数值变化最大的区域为待测区域；预扫结果显示，区域B的238U/206Pb值平均为3.3281，分布范围为0.926～7.937，绝大多数大于1，且B区域的10个数据的标准差值为2.2163大于A区域10个数据的标准差值0.9262，说明B区域238U/206Pb比值变化大，因此选择B为是待测区，结果如表1和图6所示，表1为区域A和区域B的预扫描结果，图6示出本发明实施例提供的碳酸盐岩样品靶的待测区域的照片；
第六步：设置激光剥蚀系统的参数如下：激光束的波长为193nm；激光束的束斑使用100～200μm，能量密度为2～3J/cm2，剥蚀频率为10Hz；
设置多接收电感耦合等离子质谱仪的参数如下：仪器调谐至最高灵敏度的同时降低氧化物的产率UO/U在0.3％以下，并且让元素的分馏降至Th/U＝1；灵敏度如下：U＞500000cps/ppm，Pb＞400000cps/ppm，207Pb的本底为10～100cps，207Pb的检测限小于5cps；仪器离子计数器排列结构如表2，表2为Nu Plasma II多接收电感耦合等离子质谱仪离子计数器排列结构；
采用激光剥蚀系统对第五步得到的待测区域进行预剥蚀以消除表面杂质对年龄的影响，设置预剥蚀时间2～5s；对预剥蚀后的待测区域进行剥蚀，得到40-50个采样点；
使用流量为0.6L/min的氦气作为载气、流量为0.9L/min的氩气为补充气，流量为0.008L/min的氮气为增敏气，将获得的采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪；
采用多接收电感耦合等离子质谱仪对采样点进行同位素分析，因选择的待测区域B中238U含量<0.1ppm，因此使用离散打拿极倍增器(即IC5)测量238U，其他低质量范围的5个离子计数器分别用于静态测量208Pb、207Pb、206Pb、204Pb和202Hg(如表2)；分析过程中主要采集206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U同位素的信号，检测模式采用triple模式，每个采样点总共采集50～60s，其中每采集10个碳酸盐岩样品靶的采样点后采集2个标样样品靶的采样点，将数据导出；
图7示出本发明实施例提供的使用载气氦气、补充气氩气和增敏气氮气进行传输的传输信号图；
图8示出本发明实施例提供的仅使用载气氦气和补充气氩气进行传输的传输信号图；对比得知，通过氦气、氩气、氮气传输信号比仅用氦气、氩气传输信号提高10倍以上；
第七步：数据处理及年龄作图：
数据处理使用Illiot软件，通过Illiot软件完成以NIST614为标样的同位素校正；年龄作图使用加州大学伯克利分校地质年代学中心的Ludwig教授编写的Isoplot软件，通过样品靶中的一组207Pb/206Pb数据和238U/206Pb数据作图，以238U/206Pb为横轴，以207Pb/206Pb为纵轴，拟合出等时线；根据该等时线和Tera-Wassenburg谐和线的下交点年龄为样品的测试年龄为471±10Ma(该数据为未经过校正的数据)，如图9所示，图9示出本发明实施例提供的待测区域的测试铀-铅年龄图；
通过标样靶WC-1中的一组207Pb/206Pb数据和238U/206Pb数据作图，以238U/206Pb为横轴，以207Pb/206Pb为纵轴，拟合出等时线；根据该等时线和Tera-Wassenburg谐和线的下交点年龄为标样WC-1的测试年龄为250±4.6Ma，如图10所示，图10示出本发明实施例提供的方解石标样WC-1的测试铀-铅年龄图；
标样WC-1发表的年龄为254.4Ma＝测试年龄×1.0176，校正系数为1.0176；
将图9和图10数据中横坐标238U/206Pb除以校正系数1.0176，重新拟合等时线，该等时线和Tera-Wassenburg谐和线的下交点年龄为样品经过校正后的年龄，最终获得塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组裂缝中充填的方解石胶结物的年龄为480.4±9.9Ma(如图11)，WC-1的最终年龄为254.3±4.6Ma(如图12)与标样发表年龄一致；
图11示出本发明实施例提供的待测区域的经过校正后的铀-铅年龄图；
图12示出本发明实施例提供的方解石标样WC-1的经过校正后的铀-铅年龄图。
表1区域A和区域B的预扫描结果
| 预扫描点 | <sup>238</sup>U(ppm) | <sup>238</sup>U/<sup>206</sup>Pb | 预扫描点 | <sup>238</sup>U(ppm) | <sup>238</sup>U/<sup>206</sup>Pb |
| A1 | 0.009 | 1.266 | B1 | 0.126 | 7.937 |
| A2 | 0.005 | 0.800 | B2 | 0.030 | 1.377 |
| A3 | 0.004 | 2.326 | B3 | 0.119 | 5.348 |
| A4 | 0.007 | 1.235 | B4 | 0.017 | 4.717 |
| A5 | 0.004 | 1.724 | B5 | 0.029 | 2.513 |
| A6 | 0.008 | 1.220 | B6 | 0.023 | 3.802 |
| A7 | 0.026 | 0.990 | B7 | 0.022 | 1.263 |
| A8 | 0.009 | 2.222 | B8 | 0.017 | 1.852 |
| A9 | 0.002 | 3.571 | B9 | 0.027 | 3.546 |
| A10 | 0.001 | 0.370 | B10 | 0.008 | 0.926 |
| 平均值 | 1.5724 | 平均值 | 3.3281 | ||
| 标准差 | 0.9262 | 标准差 | 2.2163 |
表2 Nu Plasma II多接收电感耦合等离子质谱仪离子计数器排列结构
表2中L1～L5为低质量数，H1～H10为高质量数。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)样品靶制作：将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别制成样品靶；
2)选择待测区域：观察表面形貌特征，确定待测成岩组构；将待测成岩组构划分为多个区域，对每个区域进行多点微量元素预扫描，选择铀元素和铅元素含量比值高于1且标准差值最大的区域作为待测区域；
3)单点剥蚀分析：采用激光剥蚀系统对步骤2)中选定的待测区域进行单点激光剥蚀得到多个采样点，将多个采样点载入多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析并导出数据；
4)数据处理及年龄作图：将步骤3)得到的数据进行数据处理及年龄作图，获得碳酸盐岩样品的年龄。
2.根据权利要求1所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤1)中所述样品靶制作具体包括如下步骤：将质量比为1:8的EpoFix硬化剂与EpoFix冷镶嵌树脂混匀得到胶水；将碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样分别置于冷镶嵌模具中；将胶水分别倒入放置碳酸盐岩样品和碳酸盐岩定年标样的冷镶嵌模具，抽真空30～60分钟，静置10～12小时以待胶水凝固，制得碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶，将样品靶两面抛光并用酒精擦拭清除表面的灰尘备用。
3.根据权利要求2所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤1)中所述样品靶制备完成后，还包括对样品靶进行超净处理的步骤：将碳酸盐岩样品的样品靶和碳酸盐岩定年标样的样品靶分别置于超纯水中，超声至少30分钟后取出使用超纯水淋洗，风干备用。
4.根据权利要求1所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，所述观察表面形貌特征为采用光学显微镜、阴极发光仪或扫描电镜对样品靶进行观察。
5.根据权利要求1所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，所述对每个区域进行多点微量元素预扫描为采用激光剥蚀系统和电感耦合等离子质谱仪联动对每个区域的微量元素含量进行预扫描，其中每个区域至少设置10个点进行预扫描。
6.根据权利要求1所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤3)中所述激光剥蚀系统参数设置包括：激光束的波长为193nm，激光束的束斑为100～200μm，能量密度为2～3J/cm2，剥蚀频率为10Hz。
7.根据权利要求1所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤3)中使用载气、补充气和增敏气将剥蚀产物载入多接收电感耦合等离子质谱仪；其中，所述载气为流量为0.58～0.65L/min的氦气，所述补充气为流量为0.8～1.0L/min的氩气，所述增敏气为流量为0.005～0.010L/min的氮气。
8.根据权利要求1所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪的参数设置如下：仪器调谐至最高灵敏度的同时降低氧化物的产率UO/U在0.3％以下，并且让元素的分馏降至Th/U＝1；灵敏度如下：U＞500000cps/ppm，Pb＞400000cps/ppm，207Pb的本底为10～100cps，207Pb的检测限小于5cps。
9.根据权利要求8所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪设有高灵敏度法拉第杯和/或离散打拿极倍增器。
10.根据权利要求8或9所述的用于古老海相碳酸盐岩的激光原位铀铅同位素测年方法，其特征在于，步骤3)中所述多接收电感耦合等离子质谱仪进行同位素分析具体包括如下步骤：采集采样点中206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U等同位素的信号，检测模式采用triple模式，每个采样点总共采集50～60s，将测试数据从质谱仪中导出；其中，对每个采样点收集至少20s的背景信号，收集激光剥蚀信号30～40s，每测量10个碳酸盐岩样品靶的采样点后测量2个标样样品靶的采样点。
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111007141A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种方解石矿物激光铀-铅同位素测年工艺 |
| CN111749679A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-09 | 宋立才 | 一种确定页岩气藏富集时间节点的方法及装置 |
| CN112577903A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种碳酸盐岩微量元素激光面扫描的扫描参数确定方法 |
| CN112986372A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法 |
| CN113624830A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-09 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种原位微区方解石U-Pb定年方法 |
| CN113720897A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-30 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种原位精确测定膜状结构化学成分的方法及其应用 |
| CN114427995A (zh) * | 2020-09-22 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法 |
| CN115639040A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-01-24 | 西南石油大学 | 一种用于碳酸盐岩原位微区超微粉末压饼标样制作方法 |
| CN116203117A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-06-02 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种原位微区石榴石Lu-Hf定年方法 |
| CN116429488A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-07-14 | 西藏巨龙铜业有限公司 | 一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用 |
| CN116718665A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-09-08 | 成都理工大学 | 一种碳酸盐岩高精度铀同位素比值测试方法 |
| CN117420167A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-19 | 北京大学 | 对深层陆相页岩天然裂缝方解石充填物测年的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288695A (en) * | 1992-08-28 | 1994-02-22 | Exxon Production Research Company | Potassium-argon dating of illite components in an earth sample |
| CN106483189A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-08 | 中国地质调查局西安地质调查中心 | 一种基于LA‑ICP‑(Q)MS的斜锆石U‑Pb定年方法 |
| CN106908510A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-30 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种测定锆石样品的铀铅年龄的方法 |
| CN108008000A (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-08 | 核工业北京地质研究院 | 一种测定钛铀矿年龄的方法 |
| CN108956747A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-12-07 | 中国地质大学（武汉） | 水蒸气辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法 |
-
2019
- 2019-07-15 CN CN201910635554.1A patent/CN110376273B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288695A (en) * | 1992-08-28 | 1994-02-22 | Exxon Production Research Company | Potassium-argon dating of illite components in an earth sample |
| CN106483189A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-08 | 中国地质调查局西安地质调查中心 | 一种基于LA‑ICP‑(Q)MS的斜锆石U‑Pb定年方法 |
| CN108008000A (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-08 | 核工业北京地质研究院 | 一种测定钛铀矿年龄的方法 |
| CN106908510A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-30 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种测定锆石样品的铀铅年龄的方法 |
| CN108956747A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-12-07 | 中国地质大学（武汉） | 水蒸气辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHRISTINE PERRIN ET AL: "Optimizing subsampling strategies for U/Th dating and geochemical proxies in carbonate speleothems", 《SEDIMENTARY GEOLOGY》 * |
| 侯可军 等: "LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术", 《矿床地质》 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111007141A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种方解石矿物激光铀-铅同位素测年工艺 |
| CN111749679A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-09 | 宋立才 | 一种确定页岩气藏富集时间节点的方法及装置 |
| CN114427995B (zh) * | 2020-09-22 | 2024-04-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法 |
| CN114427995A (zh) * | 2020-09-22 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法 |
| CN112577903A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种碳酸盐岩微量元素激光面扫描的扫描参数确定方法 |
| CN112986372A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法 |
| CN112986372B (zh) * | 2021-02-07 | 2022-06-21 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法 |
| CN113624830A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-09 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种原位微区方解石U-Pb定年方法 |
| CN113720897A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-30 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种原位精确测定膜状结构化学成分的方法及其应用 |
| CN115639040A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-01-24 | 西南石油大学 | 一种用于碳酸盐岩原位微区超微粉末压饼标样制作方法 |
| CN116203117B (zh) * | 2023-01-30 | 2023-09-12 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种原位微区石榴石Lu-Hf定年方法 |
| CN116203117A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-06-02 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种原位微区石榴石Lu-Hf定年方法 |
| CN116429488A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-07-14 | 西藏巨龙铜业有限公司 | 一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用 |
| CN116429488B (zh) * | 2023-03-24 | 2023-10-31 | 西藏巨龙铜业有限公司 | 一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用 |
| CN116718665A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-09-08 | 成都理工大学 | 一种碳酸盐岩高精度铀同位素比值测试方法 |
| CN117420167A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-19 | 北京大学 | 对深层陆相页岩天然裂缝方解石充填物测年的方法 |
| CN117420167B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-03-05 | 北京大学 | 对深层陆相页岩天然裂缝方解石充填物测年的方法 |
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| Publication number | Publication date |
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