[發(fā)明專利]一種LA-ICP-MS的鋯石U-Pb快速定年方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110013402.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN112649492B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文;胡兆初;羅濤;馮彥同;劉宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01N27/626
• 分類號(hào): G01N27/626;G01N1/44
• 代理公司: 淄博慧乾專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37304
• 代理人: 任祥生

本發(fā)明屬于分析檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及于LA?ICP?MS的鋯石U?Pb快速定年方法，本發(fā)明的方法將傳統(tǒng)的LA?ICP?MS鋯石U?Pb定年測(cè)試效率由20點(diǎn)/每小時(shí)提升至240點(diǎn)/每小時(shí)，分析時(shí)間由60?80秒降低至5?9秒，分析效率提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。單位時(shí)間內(nèi)剝蝕物質(zhì)量提升，導(dǎo)致待測(cè)元素Pb和U的信號(hào)提升，高頻率剝蝕使LA?ICP?MS分析低含量物質(zhì)的能力得到提升；激光脈沖數(shù)僅為100?180次，顯著降低了鋯石的消耗量和剝蝕坑的深度。極大地節(jié)約了地質(zhì)行業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)地球科學(xué)研究、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域礦產(chǎn)資源勘查的測(cè)試費(fèi)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LA-ICP-MS的鋯石U-Pb快速定年方法。

背景技術(shù)

同位素地質(zhì)年代學(xué)已經(jīng)成為探索地質(zhì)體時(shí)、空演化及大陸動(dòng)力學(xué)等問題的基礎(chǔ)工具。同位素測(cè)年方法最常用的是副礦物U-Pb定年方法。鋯石是自然界中廣泛存在的一種副礦物，普遍存在于各種巖石中，包括沉積巖、巖漿巖和各種變質(zhì)巖。鋯石U-Pb 年齡與其形成溫度、微量元素和Hf-O 同位素等結(jié)合，為確定地質(zhì)作用的時(shí)空演化提供了重要的地化參數(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文已經(jīng)超過1萬余篇。目前我國(guó)地球科學(xué)領(lǐng)域?qū)τ阡喪疷-Pb定年的數(shù)量要求較大，通常對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的巖體中形成的巖漿鋯石，需要分析測(cè)試10-20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。但是對(duì)于利用碎屑鋯石進(jìn)行物源示蹤研究時(shí)，需要更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)提供更為有價(jià)值的信息，業(yè)內(nèi)專家要求開展一份樣品的碎屑鋯石研究，至少提供100-300個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。巨大的數(shù)據(jù)量需求對(duì)分析測(cè)試技術(shù)的效率提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

開展鋯石微區(qū)原位U-Pb定年的測(cè)試技術(shù)主要有兩種，一種是二次離子探針技術(shù)（SIMS），另一種是激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（LA-ICP-MS）。目前的SIMS技術(shù)可以在直徑5~20微米和1~2 微米深度的三維取樣空間尺度測(cè)定鋯石U-Pb年齡。SIMS鋯石U-Pb定年分析的外部精度可以達(dá)到1%, 分析速度較慢（一個(gè)點(diǎn)分析約10~15分鐘），多數(shù)情況下只有進(jìn)行較為重要的科學(xué)研究時(shí)考慮采用SIMS分析方法。而LA-ICP-MS在直徑30~40微米、深度20~30微米的三維取樣空間尺度測(cè)定鋯石U-Pb年齡。該技術(shù)的特點(diǎn)是成本低、分析速度快（一個(gè)點(diǎn)分析約2 分鐘）、U-Pb定年的外部精度可以達(dá)到2-3%。因此LA-ICP-MS成為一種廣大基礎(chǔ)地質(zhì)工作者更多選擇的分析測(cè)試技術(shù)。

目前全國(guó)各高校、科研單位或者市場(chǎng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年時(shí)，常規(guī)的分析測(cè)試方案是激光束斑20-40微米，單點(diǎn)分析時(shí)間2分鐘左右，價(jià)格為70-100元。再加上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品分析的時(shí)間（每小時(shí)大約分析8-10個(gè)標(biāo)樣），通常每小時(shí)的實(shí)際樣品測(cè)試效率是20-22點(diǎn)/每小時(shí)，價(jià)格為1400-2200元/每小時(shí)。一件需要開展碎屑鋯石研究的巖石，平均需要分析200個(gè)鋯石點(diǎn)，那么需要花費(fèi)約10個(gè)小時(shí)和約14000-22000元。因此，如果能進(jìn)一步提升鋯石U-Pb定年的分析測(cè)試效率，無疑對(duì)于地球科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究具有巨大的促進(jìn)作用，并起到節(jié)約研究經(jīng)費(fèi)的效果。