一種基于二次離子質譜儀的測定氟碳鈰礦樣品的釷鉛年齡的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種地球化學領域，特別涉及一種基于二次離子質譜儀的測定氟碳鈰 礦樣品的釷鉛年齡的方法。
【背景技術】
[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， 為了更好的開發利用這種資源，需要對它的地質成因有深入的了解。而它的形成年代就是 一個重要的成因要素。精確獲得成礦年齡是研究成礦背景，對比已知地質事件的前提條件。
[0003] 國際上對氟碳鈰礦的定年方法已經有同位素稀釋熱電離質譜法（ID-TMS)(文獻 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譜法（LA-ICPMS)(文獻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缺點。
[0004] 同位素稀釋熱電離質譜法（ID-HMS)是最精確的定年方法，由于氟碳鈰礦是一種 固態粒狀的礦物，因此可以把整個顆粒用酸在高溫下溶解成溶液，然后測量溶液中的鈾和 鉛含量，再計算年齡，這樣得到的鈾和鉛的比值是整個顆粒(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(百萬年）。
[0005] 但是同位素稀釋熱電離質譜法需要對整個氟碳鈰礦顆粒進行溶解，因此得到的是 整個氟碳鈰礦的平均年齡，而實際上，由于氟碳鈰礦的生長過程中可能經歷蝕變，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譜法來測量氟碳 鈰礦年齡，其所測得的平均年齡并不能反映氟碳鈰礦在大的尺度上的真實年齡。
[0006] 激光剝蝕電感耦合等離子質譜法(LA-ICPMS)可以彌補以上缺憾，其可以在50微米 的尺度內測定氟碳鈰礦的真實年齡。例如，氟碳鈰礦是從非常小的晶核開始生長的，如果生 長慢的話，在一次地質事件中能長幾十微米到幾毫米，比如在五百個百萬年(500Ma)左右長 了三毫米，假如再過了 200個百萬年，又在原來的晶體上生長出新的晶體，那這后來生長的 幾毫米(300Ma)和開始的時候生長的幾毫米(500Ma)的年齡信息并不相同，如果采用同位素 稀釋熱電離質譜法，則可能得到的定年結果是400Ma，但是這與真實情況并不相符(真實的 情況是分兩次長大，一次300Ma，一次500Ma)，而如果用激光剝蝕電感耦合等離子質譜法，則 可以在氟碳鈰礦的核部尺度測到500 ± 15Ma，邊部尺度得到300 ± 9Ma (激光剝蝕電感耦合等 離子質譜法的精確度約3% )。
[0007] 但是現有的激光剝蝕電感耦合等離子質譜法測定氟碳鈰礦年齡的方法是測定氟 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 有的用激光剝蝕電感耦合等離子質譜法測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，可以通過計算鈾衰變成鉛 2()6Pb = 238U(eA238t_l)來得到鈾鉛年齡t，也可以 用釷衰變成鉛2Q8Pb = 232Th(eA232t-l)來得到釷鉛年齡t，這里，鈾（238U)衰變成鉛( 2Q6Pb)，釷 ( 232Th)衰變成鉛(2()8Pb)，是兩個獨立的衰變系列，精確測量任意一個就可以得到t。激光剝 蝕電感耦合等離子質譜法采用的是測量鈾鉛年齡，其問題在于，釷含有兩個同位素 232Th 和23()Th，其中，利用232Th可以計算釷鉛年齡，而23()Th卻會衰變成 2()6Pb，這就造成了如果采用 現有的用激光剝蝕電感耦合等離子質譜法來測量鈾鉛年齡，則測到的2()6Pb有一部分是 23()Th 衰變來的，而不是鈾（ 238u)衰變來的，因此現有方法難以區分哪一部分2()6Pb是23()Th衰變來 的，哪一部分 2()6Pb是鈾(238U)衰變來的，此時，如果釷含量低，則可以把所有的2()6Pb看成是鈾 ( 238u)衰變來的，而由釷衰變來的很少，對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)衰變來的，那結果就是2<36Pb= 238U(eA238t-l)中的2()6Pb比真實 的由鈾( 238U)衰變來的2°6Pb更大，此時計算的年齡t也會偏大。這樣的問題在以上文獻2的現 有的激光剝蝕電感耦合等離子質譜法中已經出現，其中DLC43的真實年齡應該是12Ma，但用 現有的方法，計算出來的卻是20Ma。因此現有的激光剝蝕電感耦合等離子質譜法(也即測定 氟碳鈰礦的鈾鉛年齡)雖然可以在小的尺度上測定氟碳鈰礦的年齡，但是由于氟碳鈰礦含 有較高的釷(Th )，而含有的鈾(U)比較低，因此現有方法測量氟碳鈰礦的年齡的誤差偏大。
【發明內容】
[0008] 本發明的個實施例是提供了一種基于二次離子質譜儀的測定氟碳鈰礦樣品的釷 鉛年齡的方法。
[0009] 根據本公開的一個方面，提供了一種基于二次離子質譜儀的測定氟碳鈰礦樣品的 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準物質嵌入環氧樹脂中制成樣品靶，并將所述樣品 靶放入二次離子質譜儀的樣品腔中；
[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過所述二次離子質譜儀中的電場和磁場，以實 現角度和速度雙聚焦并到達離子信號檢測系統；
[0013] 采用所述離子信號檢測系統檢測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 之間的正相關關系，對所述原始鉛釷比值進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^并根據公式= 4 -t來計算所述氟碳 鈰礦樣品的釷鉛年齡tu，其中λ232是衰變常數。
[0015] 根據本公開的一個實施例，所述樣品靶的表面還進行拋光和鍍金處理，所述離子 信號檢測系統是電子倍增器;所述磁場的磁場強度被調節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^+ 依次通過磁場到達所述離子信號檢測系統。
[0016] 根據本公開的一個實施例，所述二次離子質譜儀的參數包括:平行光聚焦(V的強 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，對比度光闌為400μπι，能量狹縫為60eV，出口狹縫為180μπι， 測量組數為7，單點分析精度為2.8 % -3.5 %，單點分析總時間約為15min，所述二次離子質 譜儀的質量分辨率約為8000。
[0017] 根據本公開的一個實施例，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關系滿足以下公式2所表示的冪函數關系，其中A和E是常 數：
[0018]
公式 2。
[0019]根據本公開的一個實施例，所述對所述原始鉛釷比值進行校正以獲得校正后的鉛 釷比值，包括：
[0020] 采用與檢測所述樣品靶上的所述氟碳鈰礦樣品相同的