獨居石電子探針Th-Pb年齡測試方法ppt課件

1、獨居石電子探針定年獨居石電子探針定年實際、方法和運用實際、方法和運用北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室 劉樹文劉樹文獨居石電子探針定年獨居石電子探針定年實際、方法和運用實際、方法和運用l電子探針化學定年法的研討歷史與現(xiàn)狀電子探針化學定年法的研討歷史與現(xiàn)狀l電子探針化學定年法的優(yōu)勢和限制電子探針化學定年法的優(yōu)勢和限制l獨居石的根本特性獨居石的根本特性l根本原理根本原理l實驗技術和分析方法實驗技術和分析方法l計算方法計算方法l運用范圍和運用實例運用范圍和運用實例一一. .電子探針化學定年法電子探針化學定年法研討歷史與現(xiàn)狀研討歷史與現(xiàn)狀l最早是由日本名古

2、屋最早是由日本名古屋NagoyaNagoya大學年代測試中心鈴木大學年代測試中心鈴木和博和博K. SuzukiK. Suzuki教授于教授于19851985年首先提出年首先提出l并于并于19881988年獲得鋯石測試數(shù)據(jù)，該方法不被接受，其論年獲得鋯石測試數(shù)據(jù)，該方法不被接受，其論文直到文直到19911991年才被初次發(fā)表在年才被初次發(fā)表在Geochemical JournalGeochemical JournalSuzuki et al., 1991Suzuki et al., 1991一一. .電子探針化學定年法電子探針化學定年法研討歷史與現(xiàn)狀研討歷史與現(xiàn)狀lParrish (1990)P

3、arrish (1990)初次提出初次提出獨獨居石定年居石定年運運用的能用的能夠夠性，性，列出了列出了獨獨居石的光居石的光學學特征、特征、識別識別方法，文章方法，文章發(fā)發(fā)表在表在 Canadian Journal of Earth SciencesCanadian Journal of Earth Sciencesl從從此以后此以后獨獨居石被居石被較為較為廣泛的廣泛的運運用于用于ThThU UPbPb同位素同位素定年定年一一. .電子探針化學定年法電子探針化學定年法研討歷史與現(xiàn)狀研討歷史與現(xiàn)狀lMontel,2019, Electron microprobe dating of monazit

4、e, Chemical Geology, 131:35-53l此此時時的的測試測試技技術術，樣樣品品從從3003100 Ma，測試測試誤誤差差為為45120Mal2019，較較多的文章多的文章發(fā)發(fā)表表 一一. .電子探針化學定年法電子探針化學定年法研討歷史與現(xiàn)狀研討歷史與現(xiàn)狀lWilliams, 2019, Age mapping and dating of monazite, on the electron microprobe: deconvoluting multistage tectonic histories, Geology, 27:1023-1026.l這這篇文章的篇文章的發(fā)發(fā)表

5、，引起了各表，引起了各國國地地質學質學家的高度家的高度注重注重一一. .電子探針化學定年法電子探針化學定年法研討歷史與現(xiàn)狀研討歷史與現(xiàn)狀2019.10, G.S.A 年會年會,主要是交流和推行電子探針獨居石定主要是交流和推行電子探針獨居石定年年2019，American Mineralogist, vol90,發(fā)表了獨居石專欄發(fā)表了獨居石專欄Cocherie et al. 2019 and 2019, 改善的計算方法，可以使改善的計算方法，可以使3003000Ma 樣品的計算誤差控制在樣品的計算誤差控制在510Ma二二. .電子探針化學定年電子探針化學定年優(yōu)勢和限制優(yōu)勢和限制l真正的原位定年真

6、正的原位定年l極高的空間分辨率極高的空間分辨率l樣品制備簡單、方便樣品制備簡單、方便l不破壞樣品不破壞樣品l測試速度快測試速度快l本錢低本錢低二二. .電子探針化學定年電子探針化學定年優(yōu)勢和限制優(yōu)勢和限制l對于年輕樣品尤其對于年輕樣品尤其100Ma100Ma，誤差過大，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150ppm150ppm，與其它，與其它ThThU UPbPb同位素定年方法相比，測試精度較同位素定年方法相比，測試精度較低低l對于富鈣巖石，由于獨居石的較少，尋覓獨居石非常困難對于富鈣巖石，由于獨居石的較少，尋覓獨

7、居石非常困難l由于研討程度不夠，難以區(qū)分巖漿成因、蛻變成因的獨居石由于研討程度不夠，難以區(qū)分巖漿成因、蛻變成因的獨居石l如今短少成熟的計算軟件如今短少成熟的計算軟件三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性l獨居石具有與鋯石類似的光學特征，顯微鏡下獨居石具有與鋯石類似的光學特征，顯微鏡下與鋯石難以區(qū)分與鋯石難以區(qū)分l規(guī)那么晶形是柱體單錐糧倉狀規(guī)那么晶形是柱體單錐糧倉狀l通常為不規(guī)那么晶形，高突起，糙面明顯，較通常為不規(guī)那么晶形，高突起，糙面明顯，較為明顯的解理與鋯石區(qū)分為明顯的解理與鋯石區(qū)分l在背散色圖像上表現(xiàn)為最高亮度在背散色圖像上表現(xiàn)為最高亮度三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三

8、. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性三三. .獨居石的根本特性獨居石的根本特性l大量實驗闡明，獨居石一旦構成，根本沒有體積分散，大量實驗闡明，獨居石一旦構成，根本沒有體積分散，只

9、需溶解、沉淀和再結晶再生長只需溶解、沉淀和再結晶再生長l普通鉛含量遠低于電子探針的測試誤差普通鉛含量遠低于電子探針的測試誤差lTh-U-Pb-Y體系封鎖溫度高于體系封鎖溫度高于700度度l溶解、沉淀溫度可低達溶解、沉淀溫度可低達200度度l同心環(huán)狀環(huán)帶、樹枝狀和補片狀環(huán)帶同心環(huán)狀環(huán)帶、樹枝狀和補片狀環(huán)帶四四.根本原理根本原理l(Pb)=(Pb0) +(208Pb) +(207Pb) +(206Pb).(1)l(Pb)=(Pb0) +(232Th ) exp (232)-1l +(235) exp (235) -1+(238)exp(238t)-1 l .(2)四四.根本原理根本原理l2 3 2

10、2 3 24.94754.947510 -11/a10 -11/al2 3 5= 9.84852 3 5= 9.848510-10/a10-10/al2 3 8=1.551252 3 8=1.5512510 -1 0/a10 -1 0/a四四.根本原理根本原理l(2 0 8) =(2 3 2Th) exp(2 3 2) 1 l(2 0 7) =(2 3 5) exp (2 3 5) -1 l(2 0 6) =(2 3 8) exp (2 3 8) -1 四四.根本原理根本原理lM(238M(238/235/235)=.88)=.88l235U=U/.88235U=U/.88l238U=U238

11、U=U.88/.88.88/.88四四.根本原理根本原理l(Pb)=(Pb0)+(Th) exp(232 ) - 1 + ( ) e x p ( 2 3 5 ) + . 8 8 e x p ( 2 3 8 t ) / . 8 8 -1 .(3) 四四.根本原理根本原理l(PbO) =224(PbO) =224l(ThO2) =264(ThO2) =264l(UO2) =270 (UO2) =270 四四.根本原理根本原理lw(PbO)/M(PbO)=w(ThO2)/w(PbO)/M(PbO)=w(ThO2)/(ThO2)(ThO2)lexp(232t)-1+exp(232t)-1+(UO2)/

12、(UO2)/(UO2)(UO2)exp(235 t)+.88exp (238exp(235 t)+.88exp (238) ) /.88 -1/.88 -1 (4) (4) 四四.根本原理根本原理lw(ThO2w(ThO2* *) =) =(ThO2) +(ThO2) +(UO2)(UO2)(ThO2) / (ThO2) / (UO2)(exp(232t ) (UO2)(exp(232t ) 1)1) exp(235t)+.88 exp(235t)+.88exp(238t) exp(238t) /.88 1 (5) /.88 1 (5) 四四.根本原理根本原理W(PbO)=a(ThO2W(Pb

13、O)=a(ThO2* * ) .(5) ) .(5) 五五.實驗技術和分析方法實驗技術和分析方法l根據(jù)根據(jù)JXAJXA81008100型電子探針儀的設計，調整柵縫寬度和型電子探針儀的設計，調整柵縫寬度和任務電流，進展任務電流，進展Th-U-Pb-Y Th-U-Pb-Y 四種成分探測的顯著性檢驗四種成分探測的顯著性檢驗和靈敏度檢驗和靈敏度檢驗l確定加速電壓為確定加速電壓為15Kv15Kv，任務電流為，任務電流為1.010-7A1.010-7A和適宜的和適宜的探測時間，以獲得最高的峰背比和最好的空間分辨率探測時間，以獲得最高的峰背比和最好的空間分辨率, , 束斑直徑束斑直徑1m1m，使，使ZAFZ

14、AF校正因子到達最小校正因子到達最小 五五.實驗技術和分析方法實驗技術和分析方法l運用運用PETJPETJ晶體測定晶體測定ThTh和和Pb ,Pb ,運用運用PETHPETH晶體丈量和運用晶體丈量和運用TAPTAP晶體測定。運用晶體測定。運用X X射線譜線是射線譜線是測定測定ThTh和和Pb ,Pb ,測定測定,L,L測定測定l對對ThTh、U U、PbPb和四種元素的峰位計數(shù)時間分別為和四種元素的峰位計數(shù)時間分別為 120 120秒秒, 180, 180秒秒, 270, 270秒和秒和180180秒，即一個測試點大約在秒，即一個測試點大約在 13 13分分鐘內完成鐘內完成五五.實驗技術和分析

15、方法實驗技術和分析方法l運用運用PETJPETJ晶體測定晶體測定ThTh和和Pb ,Pb ,運用運用PETHPETH晶體丈量和運用晶體丈量和運用TAPTAP晶體測定。運用晶體測定。運用X X射線譜線是射線譜線是測定測定ThTh和和Pb ,Pb ,測定測定,L,L測定測定l對對ThTh、U U、PbPb和四種元素的峰位計數(shù)時間分別為和四種元素的峰位計數(shù)時間分別為 120 120秒秒, 180, 180秒秒, 270, 270秒和秒和180180秒，即一個測試點大約在秒，即一個測試點大約在 13 13分分鐘內完成鐘內完成五五.實驗技術和分析方法實驗技術和分析方法l關于關于LL對對PbPb峰的疊加，

16、采用不含峰的疊加，采用不含PbPb的石榴石的石榴石 (YAG)(YAG)人工合成晶體國際標樣人工合成晶體國際標樣( (有規(guī)范參考值有規(guī)范參考值 ) )的的L/L/LL計數(shù)比和被測樣品計數(shù)比和被測樣品LL計數(shù)計算出被測樣品的計數(shù)計算出被測樣品的LL計數(shù)計數(shù), ,經過經過OnlineOnline校正校正PbPb的計數(shù)的計數(shù) l進展了進展了Th-MTh-M對對U-MU-M疊加的校正疊加的校正, ,再計算輸出再計算輸出ThTh、U U校校正后的正后的PbPb濃度濃度 五五.實驗技術和分析方法實驗技術和分析方法l采器具有明確參考值的國際標樣采器具有明確參考值的國際標樣ThO2ThO2、金屬和、金屬和Pb

17、CrO4PbCrO4分別作為分別作為ThO2, UO2 ThO2, UO2 和和PbOPbO標樣標樣lThO2ThO2、金屬和、金屬和PbOPbO規(guī)范偏向分別是規(guī)范偏向分別是: ThO2: ThO2為為 1.72% , UO21.72% , UO2為為0.336%0.336%，PbOPbO為為0.27%0.27%l最后設定規(guī)范樣品的參考成分最后設定規(guī)范樣品的參考成分, , 并進展反復性檢驗并進展反復性檢驗, , 使其穩(wěn)定在設使其穩(wěn)定在設定的參考值誤差范圍內定的參考值誤差范圍內l誤差傳播導致的年齡誤差不大于誤差傳播導致的年齡誤差不大于1.3%1.3%，僅次于，僅次于SHRIMPSHRIMP的年齡誤差的年齡誤差 五五.實驗技術和分析方法實驗技術和分析方法獨居石定年樣品制備主要有兩種方式獨居石定年樣品制備主要有兩種方式: : 超級剖光光薄片超級剖光光薄片 分別獨居石，然后做成臺子分別獨居石，然后做成臺子六六.計算方法計算方法l權重平均年齡權重平均年齡IsoplotIsoplotl通常的等時線通常的等時線SuzukiSuzuki，19911991l三維等時線法三維等時線法Cochieri,2019Cochieri,2019六六.計算方法計算方法l權重平均年齡權重平均年齡IsoplotIsoplotl通常的等時線通常的等時線SuzukiSuzuki，19911991l三維等時線法三維等時線