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地質地球所等基于激光微區原位等離子質譜測定黑鎢礦U-Pb年齡

發布時間:2020/11/11編輯:Ma Liang 人氣:1540

  【阿儀網 實驗室動態】鎢是一種重要的金屬資源,運用于電器、電子、化工等領域。我國鎢礦資源豐富,是世界上重要的鎢金屬資源基地,其中華南地區(贛南-粵北-湘南)是我國鎢礦成礦帶的重要產區。準確限定鎢礦床的成礦時代,有利于了解其礦床成因、精細成礦過程、礦床分布規律和進一步指導尋找和勘查礦床。黑鎢礦[(Fe,Mn)WO4]作為鎢主要的賦存礦物之一,廣泛存在于各類巖漿或熱液鎢礦床中,對其開展年代學研究,可給出更可靠的鎢礦成礦年代。

  20世紀80年代初的研究表明,黑鎢礦通常含有一定量U,是U-Pb定年的良好對象。由于方法技術不成熟,黑鎢礦U-Pb定年研究發展緩慢。2006年,德國地學研究中心(GFZ)通過對美國科羅拉多Sweet Home Mine黑鎢礦的同位素稀釋法-熱電離質譜(ID-TIMS)U-Pb定年工作,報道了有意義的黑鎢礦U-Pb年齡。但是黑鎢礦中U含量通常不高(2~50 ppm),普通鉛組成變化范圍大,且通常含有富U(鈮鉭礦等)、富普通鉛(白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦等)的包裹體。由于ID-TIMS是一種整體分析方法,大量包裹體的存在影響分析結果,且涉及繁瑣的化學前處理,成功率低,導致該方法的推廣和使用受到限制,目前,僅有的少量ID-TIMS黑鎢礦U-Pb年齡數據均來自GFZ。

  最新研究表明,激光微區原位等離子質譜(LA-ICP-MS)可進行黑鎢礦U-Pb年齡測定,但目前處于起步階段,仍存在亟待解決的問題,例如,缺乏微區原位黑鎢礦U-Pb標準物質,目前無國際通用標準;同質異位素的干擾,如鎢氧化物對Hg與Pb的干擾;對于普通鉛含量高的樣品,采用哪種普通鉛校正方案;不同黑鎢礦系列的礦物端元(鎢鐵礦-鎢錳鐵礦-鎢錳礦)之間是否存在基體效應;黑鎢礦U-Pb體系的封閉溫度。

  針對上述問題,中國科學院地質地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室博士生楊明與導師、正高級工程師楊岳衡及其合作者(GFZ、南京大學和中國科學技術大學),基于LA-SF-ICP-MS,在高靈敏度錐組合基礎上(Wu et al, 2020, IJMS),建立激光黑鎢礦微區原位分析方法,并研發出黑鎢礦U-Pb定年微區分析標樣(圖1),考察鎢的氧化物對202Hg、204Hg和204Pb的同質異位素干擾(圖1),探討黑鎢礦系列礦物基體效應對U-Pb定年的影響(圖2、圖3、圖4),首次報道黑鎢礦U-Pb體系的封閉溫度(圖1)。對年齡跨度為1790-26 Ma的典型黑鎢礦樣品(來自瑞典、美國、法國、英國、德國、盧旺達和中國),均獲得了可靠年齡結果。這些證明了該方法的可行性與可靠性,為我國的關鍵金屬鎢成礦年代學研究提供了技術支撐。

  相關研究成果以Accurate and precise in situ U–Pb isotope dating of wolframite series minerals via LA-SF-ICP-MS為題,作為封面文章,發表在Journal of Analytical Atomic Spectrometry上。研究工作得到國家自然科學基金杰出青年基金的支持。



圖1.(a)ID-TIMS測定YGX-2113黑鎢礦標樣U-Pb諧和圖;(b)黑鎢礦U-Pb體系封閉溫度;(c & d)鎢氧化物對Hg與Pb的同質異位素干擾



圖2.LA-SF-ICP-MS測定Bagge(a)與Sewa(b)黑鎢礦的T-W圖解與207Pb校正的206Pb/238U年齡;以及MTM(c)與YGX-2107(d)黑鎢礦U-Pb諧和圖



圖3.LA-SF-ICP-MS測定XHS16(a)與DP-12(b) 黑鎢礦U-Pb諧和圖;以及Panasqueira(c)與Cornwall(d)鎢鐵礦U-Pb諧和圖



圖4.LA-SF-ICP-MS測定HTD(a)和SHM(b)鎢錳礦T-W圖與207Pb校正206Pb/238U年齡

微信號:ayiwangapp17

(來源: 中國科學院科技產業網 )

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