LA-MC-ICPMS分析古老熔体包裹体Pb同位素组成中的误差评价_张乐.pdf

2015 年 7 月 July 2015 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 34，No． 4 399 ～407 收稿日期 2015 －04 －11; 修回日期 2015 －06 －30; 接受日期 2015 －07 －05 基金项目 国家重点基础研究发展计划 973 计划 项目 － － 二叠纪地幔柱构造与地表系统演变 2011CB808903 ; 国家自然 科学基金 － － 华北克拉通中 － 新生代镁铁质火山岩的熔体包裹体研究 揭示原生岩浆组成、 源区性质及岩石圈破 坏的动力学机制 91214202 ; 国家自然科学基金 － － 峨眉山大火成岩省各种成矿岩体的原生岩浆组成 熔体包裹 体研究 41172064 作者简介 张乐， 助理工程师， 主要从事同位素地球化学研究。E- mail zhangle gig． ac． cn。 通讯作者 任钟元， 研究员， 主要从事火成岩岩石学和同位素原位分析研究。E- mail zyren gig． ac． cn。 文章编号 0254 －5357 2015 04 －0399 －09DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2015． 04． 004 LA － MC － ICPMS 分析古老熔体包裹体 Pb 同位素组成中的 误差评价 张乐1，任钟元1*，钱生平1， 2，丁相礼1， 2，吴亚东1， 2 1． 中国科学院广州地球化学研究所，同位素地球化学国家重点实验室，广东 广州 510640; 2． 中国科学院大学，北京 100049 摘要 目前应用 LA － MC － ICPMS 分析熔体包裹体 Pb 同位素， 由于没有同时测试 U 和 Th 的信号， 导致熔体 包裹体 Pb 同位素的研究仅局限于中生代以来的样品。本文应用 LA － MC － ICPMS 分析了玻璃样品以及存 在显著 U － Th 衰变影响的古老熔体包裹体的 Pb 同位素组成， 评价了 U/Pb 和 Th/Pb 分析误差对初始 Pb 同 位素比值校正的影响。实验中以国际玻璃标样 NKT －1G 为外部标样， 采用“标样 － 样品 － 标样法” 进行仪 器漂移和质量歧视校正， 结果表明， 国际玻璃标样 BHVO － 2G、 TB － 1G 的208Pb/ 206Pb和207Pb/206Pb分析精度 优于 0． 30 2RSD ， 与推荐值的偏差小于 0． 30， 然而232Th/ 206Pb和238U/206Pb分析结果显示了较大分散性 外精度约 5． 0 。根据误差传递计算， 样品的年龄对初始铅的误差有很大影响。对于古生代以来的样品 年龄小于 540 Ma ， 即使测试的232Th/ 206Pb和238U/206Pb与真值偏差达到 10， 经过 U － Th 衰变校正后的 Pb 同位素比值与真值的偏差依然小于 0． 80。因此本方法可以将熔体包裹体等地质样品的 Pb 同位素研究由 新生代样品 年龄小于 65 Ma 扩展到古生代样品。 关键词 激光剥蚀; 多接收器电感耦合等离子体质谱法; 熔体包裹体; 铅同位素; 误差评价 中图分类号 O657． 63; P571文献标识码 A 熔体包裹体是岩浆演化过程中正在结晶的晶体 捕获的岩浆小液滴。相对于全岩， 熔体包裹体研究 具有许多优点， 其中之一是保存于岩石斑晶中的熔 体包裹体可以抵御后期风化蚀变和低温变质作用， 是获取岩浆成分最直接的方法 ［1 ］。熔体包裹体的 Pb 同位素可以为分析岩石起源、 演化提供重要的信 息 ［1 －6 ］。到目前为止， 绝大多数熔体包裹体 Pb 同位 素的研究都是使用二次离子质谱 SIMS 进行分 析 ［6 －11 ］。使用 SIMS 分析熔体包裹体 Pb 同位素的 优点是较小的离子束斑 20 ～50 μm 不会对熔体包 裹体造成很大的破坏， 对熔体包裹体进行 Pb 同位素 分析后还可以进行其他测试。该方法的不足是仪器 成本高， 普及率低， 且测试比较耗时。近年来迅速发 展的激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱 LA － MC － ICPMS 技术成为分析熔体包裹体 Pb 同位 素组成的另一种有效方法。2011 年 Paul 等 ［12 ］首次 使用 LA － MC － ICPMS 对中新世洋岛玄武岩中熔体 包裹体的 Pb 同位素进行了分析， 该研究使用 93 μm 的激光束斑分析了直径大于 80 μm 的熔体包裹体。 然而自然界绝大多数熔体包裹体的直径小于 80 μm ［13 ］， 该方法只适用于分析少数大尺寸的熔体包 裹体。目前为止， 所有熔体包裹体 Pb 同位素的研究 都是针对中生代以来的样品， 受 Th、 U 衰变影响较 小， 所以这些样品中熔体包裹体的 Pb 同位素可以近 似代表捕获时的初始 Pb 同位素组成。但是对于中 生代之前的古老样品， 为了获得其形成时的初始 Pb 同位素组成， 就必须测得母体 U － Th － 子体 Pb 的同位素比值。2014 年 Zhang 等 ［13 ］采用 LA － MC 993 ChaoXing － ICPMS 技术在国际上首次建立了小尺寸古老熔体 包裹体 Pb 同位素的测试方法。此方法使用了新的 技术 如利用 Jet X 锥、 大抽力干泵、 加氮气等来提 高信号强度; 通过减小激光能量、 缩小激光束斑和降 低剥蚀频率来满足直径大于 40 μm 的熔体包裹体 Pb 同位素分析。然而之前的研究发现 U/Pb 和 Th/ Pb 的分析误差较大 约 5［13 ］ ， 这类分析误差对 最终初始的 Pb 同位素比值的影响并未作细致评价。 本研究采用已建立的古老熔体包裹体 Pb 同位素的 测试方法， 分析了国际玄武质玻璃标准物质的 Pb 同 位素组成， 详细评价了 U/Pb 和 Th/Pb 的分析误差 对最终结果的影响， 并应用本研究建立的分析方法 分析了我国峨眉山大火成岩省橄榄石中的熔体包裹 体 约 260 Ma 的 Pb 同位素组成。 1实验部分 1． 1测量仪器 所有测试均是在中国科学院广州地球化学研究 所同位素地球化学国家重点实验室的 Neptune Plus 多接收器电感耦合等离子体质谱仪上进行的。该仪 器配备 9 个法拉第杯及 8 个离子计数器， 离子的光 学通路采用双聚焦 能量聚焦和质量聚焦 设计， 可 以测试相对质量偏差达 17 的同位素比值， 可以满 足同时接收202Hg ～ 238U 等 8 个质量数的离子信号。 激光 剥 蚀 系 统 是 美 国 Resonetics 公 司 生 产 的 Resolution M － 50， 包括 193 nm 的 ArF 准分子激光 器、 激光采样剥蚀腔和高精度计算机控制的样品定 位系统。剥蚀腔内同时可放置 4 个直径为 1 英寸的 样品靶。激光的脉冲宽度为 20 ns， 束斑直径的可选 范围为 5 ～ 380 μm， 频率在 1 ～ 20 Hz 之间可调， 能 量可在 80 ～180 mJ 范围内变化。通往等离子体的 气路上添加了平滑信号强度的 Squid 装置。氦气作 为载气以提高剥蚀微粒的传输效率， 同时减小剥蚀 微粒在气路内的堆积 ［14 －15 ］。2 mL/min 的氮气加入 气路中以提高仪器灵敏度。 204Hg 和204Pb 质量数重 合， 载气中的 Hg 将对 Pb 同位素测试造成较大的干 扰。为了降低 Hg 的干扰， 实验使用的 3 种气体 氩 气、 氦气和氮气 的气路上都安装了汞过滤器 VICI Metronics 。表 1 给出了实验中使用的仪器相关参 数和多接收质谱仪测试 Pb 同位素使用的杯结构。 每一次测样之前首先在溶液模式下测试每个离 子计数器 IC 的增益值。配制合适的 Neptune 调试 液 238U 信号约 187500 cps 。在跳峰模式下， 8 个 IC 依次接收238U 的信号。最后将每个 IC 测得的 238U的信号强度标准化到 IC1。如果某个 IC 的增益 与 IC1 偏差超过 20， 调整该 IC 的平区电压， 重新 测试增益值。前人的研究以及本课题组的多次实验 表明 Jet 样品锥和 X 截取锥组合相对于标准锥组合 可有效地提高样品的信号强度 ［13， 16 －17 ］。因此， 本研 究中采用了 Jet 样品锥和 X 截取锥组合来提高熔体 包裹体的信号强度。每次开机点火后仪器需要约 40 min 的稳定时间， 之后再进行气流、 炬管位置、 透 镜以及跳峰情况等的检查调试。优化各参数使仪器 灵敏度达到最佳状态。使用 45 μm 激光剥蚀束斑， 在频率 3 Hz 的情况下， USGS 国际标样 BHVO － 2G Pb 约 1． 7 μg/g 的208Pb 信号强度约 130000 cps。 整个实验过程中202Hg 和208Pb 的气体空白分别为 4000 ～9000 cps 和 ＜200 cps。 表 1多接收器质谱和激光系统的工作参数和 Pb 同位素的 杯结构 Table 1LA- MC- ICPMS instrumental parameters and the cup configuration in Pb isotopic measurement MC －ICPMS 工作参数 射频发生器功率1250 W锥Jet 样品锥 X 截取锥组合 辅助气 Ar 流量0．98 L/min加速电压10 kV 样品气 Ar 流量0．92 L/min积分时间0．262 s 冷却气 Ar 流量16．00 L/min测试模式静态 激光工作参数 激光波长193 nm样品信号测试时间30 s 束斑直径24/45 μm背景测试时间30 s 频率3 Hz剥蚀池载气 He 流量800 mL/min 能量80 mJ氮气流量2 mL/min 能量通量0．25 接收器IC5IC4IC3IC2IC1CIC6IC7IC8 检测的离子 202Hg204Pb 204Hg206Pb207Pb208Pb 224．1 232Th235U238U 注 IC1 ～ IC8 为离子计数器， C 为法拉第中心杯。 1． 2国际玻璃标样和熔体包裹体样品制备 实验中使用的 3 个 USGS 国际玻璃标样 NKT －1G、 BHVO －2G 和 TB － 1G 均为玄武质玻璃， 与 分析的橄榄石中的熔体包裹体的化学组成相似， 且 具有相近的 Pb 含量。这样就可以避免因基体效应 造成的测试误差。使用环氧树脂将玻璃标样制成直 径为 1 英寸的标准靶， 再将靶进行打磨抛光， 直到样 品露出光洁的表面。 本研究中选取了峨眉山大火成岩省 ～ 260 Ma 苦橄岩中橄榄石捕获的熔体包裹体进行 Pb 同 位素分析。由于熔体包裹体捕获后随着岩浆冷却会 发生结晶， 为了保证测试时 Pb 信号比较稳定， 实验 004 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 对包裹体进行了加热均匀化。具体的加热均一化方 法可参见 Ren 等 ［18 ］。均一化是在大气压下进行的， 使用 CO2和 H2将氧逸度控制在 QFM 缓冲剂条件。 橄榄石在 1250℃加热 10 min， 然后在室温下快速冷 却。均一化后， 使用环氧树脂将橄榄石制成直径为 1 英寸的靶， 再将靶进行打磨抛光， 直到熔体包裹体 露出光洁的平面。为了消除样品制备过程中存在的 污染， 在测试前所有靶使用约 2 的硝酸在超声波 浴中清洗 3 次， 然后使用去离子水进行冲洗， 最后使 用氮气吹干。 1． 3分析方法 使用 Neptune Plus 配置的软件将所有原始数据 以 ASCII 形式导出， 然后在 Excel 中进行离线计算。 首先对原始数据激光剥蚀段的信号段进行气体本底 扣除， 进行剥蚀深度引起的 U、 Th 和 Pb 的分馏校 正， 之后扣除204Hg 对204Pb 的干扰。然后使用外标 校正质量歧视和仪器漂移， 并将异常点 平均值 2SD 之外的数值 剔除。最后进行 U － Th 衰变校 正， 获得样品形成时的初始 Pb 同位素比值。下面将 对数据处理过程进行具体描述。 1． 4校正 U/Pb 和 Th/Pb 由剥蚀深度引起的分馏 变化 实验显示 U/Pb 和 Th/Pb 比值与剥蚀时间呈一 定的线性关系 图 1 。本研究使用线性方法对所 有238U/ 206Pb和232Th/206Pb比值进行了由剥蚀深度引 起的分馏变化的校正。图 1 展示的是外标 NKT － 1G 在一次完整激光剥蚀过程中获得的原始数据。 刚开始的 22 s 激光处于关闭状态， 进行气体本底测 试， 之后 30 s 激光处于开启状态， 进行样品测试。 25 ～55 s 之间为有效数据。在激光剥蚀过程中， 随 着剥蚀深度的增加， 238 U/206Pb和232Th/206Pb比值与 时间呈近似线性的关系而持续下降。本研究使用线 性校正方法将比值校正到有效数据开始时的位置 在图 1 中， 有效数据开始位置在 25 s 处 。校正了 剥蚀深度引起的分馏变化后的数据再进行仪器漂移 和质量歧视校正。 1． 5同质异位素干扰校正 Pb 同位素中204Pb 的相对含量最低 约占总 Pb 的 1． 4 。如果分析的样品 Pb 含量比较低， 而 Hg 含量又较高时， 204Hg 将对204Pb 造成强烈的干扰， 降 低与204Pb 相关的同位素比值的分析精度和准确 度 ［19 ］。所以， 准确扣除204Hg 对204Pb 的干扰是十分 重要的。实验中使用的杯结构 表 1 可以同时接收 Pb 同位素和202Hg 的信号， 利用天然 Hg 同位素的比 图 1NKT －1G 单点分析信号强度及同位素比值随时间 的变化。前 22 s 激光关闭， 测试载气背景。紧接着 的 30 s 激光开启， 测试样品信号。随着激光剥蚀的 进行， 238U/206Pb和232Th/206Pb比值与时间呈近似线 性的关系而持续下降。修改自本课题组已发表的 文献［ 13］ Fig． 1The signals and isotopic ratios variations in a single laser ablation of NKT －1G． The laser was off in the first 22 seconds and was on at the following 30 seconds． Modified from reference［ 13］published by author’ s group 值 204Hg/202 Hg 0． 2301［20 ］ 计算出204Hg 的强度， 并从204Pb 204 Hg 的信号中扣除， 就可以获得204Pb 的信号强度。然而我们在实际测试中发现由于我们 分析的熔体包裹体的 Pb 含量较低 绝大多数小于 2 μg/g ， 使得204Hg 信号在 204Pb 204Hg 总信号中所 占比例达到 20 ～60， 导致分析获得的与204Pb 相 关的比值精度较差。由于 Hg 的干扰， 目前国际上 几乎所有有关熔体包裹体的研究都没有使用与204Pb 相关的比值 ［6 －11 ］。因此， 本文中也仅讨论分析精度 较好的208Pb/ 206Pb和207Pb/206Pb的结果。 1． 6仪器漂移和质量歧视校正 本实验使用 NKT －1G 作为外部标样， 采用“标 样 － 样品 － 标样” 的外标归一化方法进行仪器漂移 和质量歧视校正。NKT － 1G 的 Pb 同位素比值据 Elburg 等 ［21 ］ ， 其 238 U/206Pb和232Th/206Pb比值是根据 Pb 同位素比值以及 Pb、 Th 和 U 的含量 ［22 ］计算获得 的。在每个被测样品测点测试的前后分别测试一次 外部标样。使用下面的公式进行校正 Sc Sm Rm1 Rm2 / 2R 1 式中 Sc为被测样品校正后的结果; Sm为被测样品的 测试值; Rm1和 Rm2分别为在被测样品前后测试的标 样值; R 为标样的推荐值。 104 第4 期张乐， 等 LA － MC － ICPMS 分析古老熔体包裹体 Pb 同位素组成中的误差评价第34 卷 ChaoXing 1． 7初始 Pb 同位素比值的计算 232Th －208Pb、235U －207Pb 和238U －206Pb的衰变方 程分别为 208Pb 204 Pb i 208Pb 204 Pb m － 232Th 204 Pb m eλ1t－1 2 207Pb 204 Pb i 207Pb 204 Pb m － 235U 204 Pb m eλ2t－1 3 206Pb 204 Pb i 206Pb 204 Pb m － 238U 204 Pb m eλ3t－1 4 式中 下标 i 表示样品形成时的初始值， m 表示测试值。 方程 2 和方程 3 分别除以方程 4 得到 208Pb 206 Pb i 208Pb m－ 232Th m eλ1t－1 206Pb m－ 238U m eλ3t－1 5 207Pb 206 Pb i 207Pb m－ 235U m eλ2t－1 206Pb m－ 238U m eλ3t－1 6 将方程 5 和 6 右端分子和分母同时除以 206Pb， 得到 208Pb 206 Pb i 208Pb 206 Pb m － 232Th 206 Pb m eλ1t－1 1 － 238U 206 Pb m eλ3t－1 7 207Pb 206 Pb i 207Pb 206 Pb m － 235U 206 Pb m eλ2t－1 1 － 238U 206 Pb m eλ3t－1 8 使用238U/137． 88 替代235U 得到 207Pb 206 Pb i 207Pb 206 Pb m － 1 137． 88 238U 206 Pb m eλ2t－1 1 － 238U 206 Pb m eλ3t－1 9 方程 7 和方程 9 中所有下标为 m 的比值都 是使用 LA － MC － ICPMS 测试获得的， 年龄 t 为已 知量 其他研究获得 。那么根据方程 7 和 9 就 可以 计 算 出 样 品 形 成 时 的 初 始208Pb/ 206Pb 和 207Pb/206Pb比值。 1． 8计算208Pb/206Pbi和207Pb/206Pbi中的误差传递 本实验使用随机误差方法 ［23 ］ 来计算208Pb/ 206Pb i和 207Pb/206Pb i的误差。随机误差方程表示为 y f x1， x2， x3 10 式中 x1、 x2、 x3为测试值， y 是 x1、 x2、 x3的函数。那么 y 的误差 sy可由下式获得 sy f x 1 sx 1 2 f x 2 sx 2 2 f x ns x 3 槡 2 11 式中 sx1、 sx3和sx 3 分别是测试值 x1、 x2和x3的内精度。 方程 7 和 9 中 的 208Pb 206 Pb m、 232Th 206 Pb m、 207Pb 206 Pb m 和 238U 206 Pb m 相当于方程 10 中的 x1、 x2、 x3 ， 而 208Pb 206 Pb i 和 207Pb 206 Pb i 相当于方程 10 中的 y。 那么根据方程 11 就可以获得 208Pb 206 Pb i 和 207Pb 206 Pb i 的内精度。 2结果与讨论 2． 1USGS 国际玻璃标样分析结果 我们首先对 2 个 USGS 国际玻璃标样 BHVO － 2G 和 TB －1G 进行了测试， 用以检查分析的精度和 准确度。BHVO －2G 的 Pb 含量较低 ～1． 7 μg/g ， 实验中采用45 μm 的激光束斑进行分析; TB －1G 的 Pb 含量较高 16．0 μg/g ， 实验中采用 24 μm 的激光 束斑进行分析。相对于 Paul 等 ［ 12 ］采用的 93 μm 的 激光束斑， 本研究采用的 45 μm 和 24 μm 激光束斑 可以满足更小的熔体包裹体 Pb 同位素的分析。所有 测试均采用3 Hz 的剥蚀频率和80 mJ 能量， 并且使用 25的能量衰减器。因此， 本实验使用的激光条件可 以为绝大多数熔体包裹体进行 Pb 同位素分析。表 2 给出了2 个国际标样的测试结果。 BHVO －2G 和 TB －1G 的 Pb 同位素比值分别据 Weis 等 ［ 24 ］和 Elburg 等［ 21 ］ 使用 MC － ICPMS 溶液法 测试 。 238U/206Pb和232Th/206Pb比值是根据 Pb 同位素 比值以及 Pb、 U 和 Th 的含量 ［ 25 －26 ］计算获得的。 使用 45 μm 的束斑， 20 次 BHVO － 2G 的分析 结果 表 2 显示， 208Pb/206Pb和207Pb/206Pb的平均值 与推荐值 ［24 ］的偏差小于 0． 20。与204 Pb 相关的 Pb 同位素比值与推荐值的偏差在 1． 0 以内。然 而， 测试的 20 次232Th/ 206Pb和238U/206Pb分散性较大 外精度分别为5． 42和5． 15， 2RSD 。 238U/206Pb 的准确度也较差， 与计算的比值相差达到了 3． 7。 使用 24 μm 的束斑， 20 次 TB － 1G 的分析结果 表 2 显示， 所有 Pb 同位素比值的精度和准确度与 BHVO － 2G 的分析结果相似。 232 Th/206Pb 和238U/ 206Pb的精度分别为 4． 20和 3． 54 2RSD 。其 20 次测试的平均值与计算的比值相差约 3． 2。 2．2 232Th/206Pb和238U/206Pb测试误差对208Pb/206Pb i 和207Pb/ 206Pb i影响的评价 BHVO －2G 和 TB －1G 的分析结果显示， 232Th/ 206Pb和238U/206Pb的分散性较大， 且与计算的同位素 204 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 表 2玻璃标样的 Pb 同位素组成测定结果 Table 2The Pb isotopic composition of the standard glass materials USGS 国际 玻璃标样 Pb 含量 μg/g 指标 208Pb/206Pb207Pb/206Pb208Pb/204Pb207Pb/204Pb206Pb/204Pb232Tb/206Pb238U/206Pb BHVO －2G1． 6 平均值2． 05560．83338．61415．61718．7522．5070．8023 2RSD 0．150． 201．010．961．065．425．15 准确度 0．15－0． 17 1．050．520．720．053．70 推荐值2． 05240．834538．21115．53618．6172．5070．7737 TB －1G16． 1 平均值2． 10120．850438．30315．44418．5513．44070．933 2RSD 0．220． 140．970．770．774．203．54 准确度 －0．240． 25 －0．81－0．69－0．613．133．21 推荐值2． 10630．848238．61515．55118．3333．33640．904 注 BHVO －2G 的推荐值据 Weis 等［24 ］， TB －1G 的推荐值据 Elburg 等［21 ］。 比值相差可达到 3． 7 表 2 。那么有一个问题 232Th/206Pb和238U/206Pb的测试误差对初始 Pb 同位 素比值208Pb/ 206Pb i和 207Pb/206Pb i有多大影响。为此 本研究进行了下面的计算。 假定某样品现今的208Pb/ 206Pb 2． 05，207 Pb/ 206Pb 0． 80，232Th/206Pb 2． 5，238U/206Pb 1． 0。测 试的 232Th/206Pb、238 U/206Pb 与 真 值 在 相 差 0、 5、 10的情况下， 计算了经 U － Th 衰变校正 后的208Pb/ 206Pb i、 207Pb/206Pb i比值。同时设置了不同 的年龄来进行衰变校正 50、 100、 200、 500、 1000、 3000 Ma ， 图2 为计算结果。可以看到， 样品的年龄 对校正后初始 Pb 同位素比值的误差起主要控制作 用。如果样品年龄小于 100 Ma， 那么即使测试的 232Th/206Pb、238U/206Pb与真值相差达到 10， 校正后 的初始208Pb/ 206Pb i、 207Pb/206Pb i比值与真值相差也在 0． 1以内。如果年龄约 200 Ma， 那么校正后的初 始208Pb/ 206Pb i、 207Pb/206Pb i比值与真值相差 ～0． 4。 样品年龄约 500 Ma 时， 校正后的初始208Pb/ 206Pb i、 207Pb/206Pb i比值与真值相差 ～ 0． 8。这一误差略 差于 Saal 等 ［7 ］使用 SIMS 的分析结果208Pb/206Pb和 207Pb/206Pb的误差分别为 0． 66和 0． 50 。而 当年龄为 1000 Ma 时， 相差将达到 1． 9。 3峨眉山大火成岩省的熔体包裹体的 Pb 同位素测试 展布于中国西南， 形成于 ～260 Ma 的峨眉山大 火成岩省 ELIP 由玄武岩以及相关镁铁 － 超镁铁 侵入体组成。前人将构成 ELIP 的岩石分为两个系 列 高钛系列和低钛系列 ［27 －28 ］。然而对于高钛和低 钛系列的起源存在较大的争议。 一些研究者认为 ELIP 是地幔柱的产物 ［27 －29 ］， 而 Xiao 等［28 ］认为只有 高钛玄武岩起源于地幔柱， 低钛玄武岩起源于大陆 岩石圈地幔。还有研究认为低钛玄武岩起源于地幔 柱， 而高钛玄武岩来自于大陆岩石圈地幔 ［30 －31 ］。最 近， 又有研究认为高钛和低钛玄武岩都起源于大陆 岩石圈地幔 ［32 ］。这些研究主要是基于全岩样品的 分析。然而峨眉山大火成岩省中的各类岩石普遍遭 受风化蚀变， 全岩的成分可能掩盖了源区信息。保 存于未风化蚀变的橄榄石中的熔体包裹体可以抵御 成岩后的各种地质作用而保存较新鲜的岩浆成分。 本研究对分选自大理苦橄岩中超过 200 个熔体 包裹体进行了 Pb 同位素分析。图3 是分析结果， 图 中红色标志是未进行 U － Th 校正的 Pb 同位素比 值， 绿色标志是进行 U － Th 校正后的 Pb 同位素初 始比值。分析的熔体包裹体232Th/ 206Pb和238U/206Pb 的平均值分别为 2． 82 0． 58 和 0． 71 0． 15。测样 过程中分析了 101 次 BHVO － 2G， 其232Th/ 206Pb和 238U/206Pb的平均值与推荐值的偏差分别为 － 2． 2 和 － 8． 0。根 据 之 前 的 计 算， 最 终 将 对 初 始 208Pb/206Pb和207 Pb/206Pb 比值分别引入 － 0． 20 约 －0． 004 和 －0． 23 约 0． 002 的误差。而该 误差是远小于峨眉山熔体包裹体 Pb 同位素的变化 范围的 图 3 。可以看到， 没有进行 U － Th 校正的 Pb 同位素比值主要受富集地幔组分Ⅱ EMII 、 富集 地幔组分Ⅰ EMI 和高放射性 Pb 同位素地幔组分 HIMU 控制。而进行 U － Th 校正后的 Pb 同位素 比值指示大理苦橄岩源区主要受 EMII、 EMI 和洋中 脊型地幔 MORB 的影响， 而没有 HIMU 的影响。 并且高钛熔体包裹体和低钛熔体包裹体具有一致的 Pb 同位素组成， 可能指示两者来自相同的源区。 304 第4 期张乐， 等 LA － MC － ICPMS 分析古老熔体包裹体 Pb 同位素组成中的误差评价第34 卷 ChaoXing 图 2 207Pb/206Pb i － 208 Pb/206Pbi相关图。圆圈代表的样品的现今同位素组成为 208 Pb/206Pb 2． 05，207Pb/206Pb 0． 80， 232Th/206Pb 2． 5，238U/206Pb 1． 0。a ～ f 图中圆圈代表的样品的 Pb 同位素比值分别校正到不同地质年代。三角形表 示相对于样品真实的初始 Pb 同位素发生一定偏移的结果， 灰色百分数表示偏移程度。菱形表示测试的232Th/206Pb和 238U/206Pb相对于真值发生一定偏移后的初始 Pb 同位素比值的校正结果， 黑色百分数表示偏移程度 Fig． 2Plot of 207Pb/206Pb i- 208 Pb/206Pbi． The present- day isotopic composition of the circles is as follow 208 Pb/206Pb 2． 05， 207Pb/206Pb 0． 80，232Th/206Pb 2． 5，238U/206Pb 1． 0． The isotopic composition of the circles in a － f are corrected to different geological times． The triangles represent the isotopic composition with some deviation the gray number from the true values． The diamonds represent the isotopic composition after U- Th decay correction with deviated 232Th/206Pb and 238U/206Pb． The blank numbers are the degree of the deviation from the true values 4结论 前人应用 LA － MC － ICPMS 技术建立的分析方 法只适用于分析新生代样品， 本研究使用该技术建 立了可以对发生显著 U － Th 衰变影响的古老的熔 体包裹体进行 Pb 同位素分析的方法。测试结果显 示， 尽管232Th/ 206Pb和238 U/206Pb的分析结果的分散 性较大 约 5， 2RSD ， 其对 U － Th 衰变校正后的 初始 Pb 同位素比值的影响是有限的。例如， 对于年 龄约为 500 Ma 的样品， 即使测试的232Th/ 206Pb、 238U/206Pb与真值相差达到 10， 校正后的初始 208Pb/206Pb i、 207Pb/206Pb i比值与真值相差也在0． 80 以内。因此本研究建立的方法可以将熔体包裹体等 404 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 图 3峨眉山熔体包裹体 Pb 同位素分析结果， 单点数据误 差为 2 倍标准误差。红色标志为未进行 U － Th 衰变 校正的数据， 绿色标志为经过衰变校正的数据。修改 自参考文献［ 13］ 。熔体包裹体 Pb 同位素据 Ren 等未 发表数据; EMI、 EMII、 HIMU 和 MORB 的 Pb 同位素组 成据参考文献［ 7］ Fig． 3The Pb isotopic composition of the Emeishan melt inclusion． The error bars are in 2 standard error． The red symbols are age- uncorrected data and the green symbolsareage- correcteddata．Modifiedfrom reference ［ 13］ ． The Pb isotopic composition of the Emeishan melt inclusion are Ren et al unpulished data． The Pb isotopic composition of EMI，EMII， HIMU and MORB are from reference［ 7］ 地质样品的 Pb 同位素研究由新生代样品 年龄小 于 65 Ma 扩展到古生代样品 年龄小于 540 Ma 。 而对于更古老的样品， 则需要进一步的研究来提高 U、 Th 和 Pb 比值的分析精度和准确度。 5参考文献 ［ 1］Kent A J R． Melt Inclusions in Basaltic and Related Volcanic Rocks ［J］ ． ReviewsinMineralogyand Geochemistry， 2008， 69 1 273 －331． ［ 2］Sobolev A V． Melt Inclusions in Minerals as a Source of Principle Petrological Ination［ J］ ． Petrology， 1996， 4 3 209 －220． ［ 3］Danyushevsky L V， Della- Pasqua F N， Sokolov S． Re- equilibration of Melt Inclusions Trapped by 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