利用LA-ICP-MS在16 μm和10 μm激光束斑条件下测定独居石U-Th-Pb年龄_汪双双.pdf

2016 年 7 月 July 2016 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 35，No． 4 349 ～357 收稿日期 2016 －03 －21; 修回日期 2016 －05 －13; 接受日期 2016 －07 －15 基金项目 国家自然科学青年基金资助项目 41502036 作者简介 汪双双， 博士， 工程师， 从事岩石地球化学和同位素年代学研究。E- mail sharonwang84 sina． com。 文章编号 02545357 2016 04034909 DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2016． 04． 003 推荐文章 利用 LA － ICP － MS 在 16 μm 和 10 μm 激光束斑条件下测定 独居石U － Th － Pb 年龄 汪双双，韩延兵，李艳广，魏小燕，靳梦琪，程秀花 中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054 摘要 独居石是一种常用的地质年代计， 但其内部结构复杂， 常具有不同成分分区， 只有足够小的激光束斑才能 获得地质意义明确的U －Th －Pb 年龄。本文在优化ICP －MS 参数、 匹配两路载气流量 Ar 和He 的基础上， 设 计了两组激光剥蚀条件实验， 获得适用于小束斑独居石 U － Th － Pb 定年的激光剥蚀参数 16 μm， 3 J/cm2， 5 Hz 和 10 μm， 3 J/cm2， 4 Hz 。在此条件下分别测定标准样品 44069 和未知样品 15SLS －01， 获得标准样品 44069 的208Pb/ 232Th和206Pb/238U值的单点测试精度小于 3， 其 U － Th － Pb 年龄结果与前人测得 SHRIMP U －Pb年龄和 TIMS U －Pb 年龄一致; 未知样品 15SLS －01 的208Pb/ 232Th值的单点测试精度小于 3，206Pb/238U 值的单点测试精度介于3 ～8， 多点测试206Pb － 238U和208Pb －232Th的加权平均年龄在误差范围内一致， 其中 208Pb －232Th年龄更具代表性。本研究表明在16 μm 和10 μm 激光束斑下， 利用 LA －ICP －MS 能够实现独居石 U －Th －Pb 年龄的测定， 极大地提高了独居石此种微区定年方法的空间分辨率。 关键词 独居石; 地质年代计; 元素分馏; LA － ICP － MS; 加权平均年龄 中图分类号 P597． 3; O657． 63文献标识码 A 独居石， 化学式 LREE， Th PO4， 是轻稀土富集 的矿物， 广泛存在于沉积岩、 变质岩及中酸性火成岩 中， 同时也是较为常见的热液副矿物。独居石通常 具有较高的 Th、 U 含量， 低的普通 Pb 含量及较高的 Pb 封闭温度 ～750℃ ［1 ］， 是一种常用的地质年代 计。值得注意的是， 独居石对温度、 压力及流体性质 具有显著的敏感性， 其更多地应用于多期变质岩和 高级变质岩的研究 ［2 ］， 并深入探讨地质作用过程， 包括动力变质作用、 退变质作用、 热液蚀变作用 ［3 ］ 等。Wawrzenitz 等 ［4 ］将进行定年的独居石颗粒或区 域的形成与特殊显微组构联系起来， 利用韧性剪切 带中溶解沉淀蠕变 Dissolution precipitation creep 形成的独居石成功测定了动力变质热事件的年龄。 而沉积岩中自生独居石的发现极大地扩展了独居石 的定年领域， 即 直接测定沉积地层的年代。Mahan 等 ［5 ］从南澳大利亚阿德莱德裂谷冰川沉积物中分 离出碎屑独居石和自生独居石， 其中对自生独居石 的定年研究成功限定了冰积物的沉积时间。独居石 的成分域不仅记录着不同地质事件年龄， 而且能够 清楚地反映地质作用过程， 其 U － Th － Pb 同位素年 代学研究具有重要地质意义。 国内外对独居石进行定年的方法主要有 电子 探针 U － Th － Pb 化学法、 单颗粒独居石同位素稀释 热电 离 质 谱 法 ID － TIMS 、 二 次 离 子 质 谱 法 SIMS 以及激光剥蚀 － 电感耦合等离子体质谱法 LA － ICP － MS 。以上定年方法各有优缺点， 如电 子探针 U － Th － Pb 化学法具有高的空间分辨率 ［6 ］， 但是其检出限较高， 不适用于测试 U、 Th 含量低的 年轻独居石; ID － TIMS 的单次测试精度高 ［7 ］， 但其 化学前处理过程繁琐， 且不适用于测试具复杂成分 分区的独居石; SIMS 的测试精度较好 ［8 －9 ］， 但其成 本较高， 且存在成分不同 U、 Th、 LREEs、 Y 等含量 的变化 引起的基体效应 ［10 ］。LA － ICP － MS 法的 最大优点是简便、 快速、 成本低， 但其测试精度一般。 该方法基体效应明显， 需要相应的标准矿物进行校 正， 广泛应用于锆石 U － Pb 定年分析 ［11 －12 ］。随着 943 ChaoXing LA － ICP － MS 原位微区测年方法的日趋成熟， 该方 法开始用于独居石 ［13 －14 ］、 磷钇矿［15 ］等其他含铀副 矿物的定年分析。崔玉荣等 ［13 ］借用锆石的 LA － MC － ICP － MS 定年方法， 测定独居石原位微区 LA － MC － ICP － MS U － Pb 同位素年龄， 其结果与 TIMS 测定年龄的偏差在 20以内。 目前用于锆石 LA － ICP － MS U － Pb 定年的常 用激光剥蚀束斑直径为 32 μm， 更小的束斑则会导 致测试灵敏度不够， 检测信号稳定性变差。同时， 在 小束斑条件下， 随着剥蚀坑的加深， 检测信号会急剧 下降， 致使元素分馏程度剧增 ［16 ］。由于独居石内部 结构复杂， 常包含各类包裹体， 故要求 LA － ICP － MS 分析测试过程中， 激光束斑越小越好。另外， 独 居石的 ThO2含量一般介于 4 ～ 12 之间， U 含量 一般在几千 μg/g 左右， 其较高的 Th、 U 含量能保证 较高的测试灵敏度， 有助于探索更小激光束斑下独 居石 LA － ICP － MS U － Th － Pb 定年方法。本文在 优化电感耦合等离子体质谱仪参数的基础上， 匹配 氩气与氦气的流量， 探索适用于独居石的激光剥蚀 参数， 在 16 μm 和 10 μm 束斑条件下利用 LA － ICP － MS 实现了独居石 U － Th － Pb 年龄的测定。 1实验部分 1． 1仪器及工作参数 本实验是在中国地质调查局西安地质调查中心 的实验测试中心完成的。剥蚀进样系统采用德国 Coherent 公司生产的 GeoLas Pro 193 nm 准分子型激 光剥蚀系统， 与之联机的电感耦合等离子体质谱仪为 美国 Agilent 公司生产的 Agilent 7700 x 四极杆型质谱 仪。优化后的激光剥蚀参数和质谱仪参数见表1。 表 1优化后的激光剥蚀参数和质谱仪参数 Table 1Optimized parameters of laser ablation LA and ICP- MS 激光剥蚀 LA 参数数值ICP － MS 工作参数数值 激光波长 nm193 射频功率 W1450 能量密度 J/cm23采样深度 mm5 脉冲频率 Hz5/4 冷却气流量 L/min15 束斑直径 μm16/10 载气 Ar 流量 L/min0．8 载气 He 流量 mL/min800信号采集方式 时间分辨 激光剥蚀进样过程中， 由激光剥蚀系统的载气 He 和等离子体质谱仪的载气 Ar ， 共同将固体 样品微粒传输到质谱仪的检测系统。二者流量的匹 配直接影响到传输效率， 对灵敏度影响很大。本文 设定一组实验， 以人造玻璃标准样品 NIST 610 为 测试对象， 固定激光剥蚀参数 24 μm， 6 J/cm2， 7 Hz ， 保证进样量一样， 将 He 流量分别固定在 700、 750、 800 和 850 mL/min 的量值下， 改变 Ar 流 量 变化范围 0． 65 ～ 0． 95 L/min ， 记录238U计数。 通过比较发现， 当 He 流量与 Ar 流量的总和介于 1． 55 ～1． 65 L/min 之间时， 238U计数更高， 最终优选 的 He 流量为 800 mL/min， Ar 流量为 0． 8 L/min。 1． 2样品描述 独居石标准样品 44069 产自美国东部特拉华 州约克林地区的维萨肯组 Wissahickon ation 地层中的砂屑片麻岩。该独居石颗粒均为淡黄色， 呈等轴 － 半自形状， 颗粒内部鲜见包裹体之类的 杂质。该独居石颗粒在背散射图像下不显示成分 分区， 表明化学成分均一。其 U －Pb 年龄的 SHRIMP 法分析结果与 TIMS 数据一致， 均为425 Ma 左右 ［ 7 ］。 独居石未知样品 15SLS －01 采自内蒙古乌拉特 中旗索伦山地区白云母花岗岩中。该独居石颗粒粒 径为100 μm 左右， 内部发育细小子晶和气 － 液包裹 体。颗粒无阴极发光。该独居石成分均匀， 在背散射 图像中不显示成分分区 图 1 ， 但沿颗粒内部裂隙或 者边部可见次生独居石。 1．3实验方法 样品制备 在双目显微镜下， 将独居石标准样品 44069 和独居石未知样品15SLS －01 按顺序粘贴在双 面胶上， 用环氧树脂固定。打磨和抛光环氧树脂靶， 使独居石露出大部分表面后， 采集其透射光、 反射光 和背散射图像， 并根据独居石的显微照片选择合适的 测试区域， 尽量避开矿物中对测定有影响的裂隙、 包 裹体及其他杂质部位。 LA －ICP － MS 分析方法 测试过程均采用单点 剥蚀方式， 每个测点总分析时间为 60 s， 其中背景信 号10 s， 样品信号40 s， 吹扫信号10 s。数据采集采用 跳峰模式， 204Pb、206Pb、207Pb、208Pb、238U的检测驻留时 间均为20 ms， 232Th的驻留时间为10 ms。每测定5 个 未知样品点， 交替测定2 次标准样品。本文采用独居 石标样44069 作为外标进行 U － Th － Pb 同位素分馏 效应 和 仪 器 漂 移 的 校 正 计 算， 计 算 采 用 软 件 Glitter 4．0， 未对数据进行任何普通铅校正， 数据投图 利用 Isoplot 3．7 来完成。 2结果与讨论 2．1激光剥蚀条件实验结果 独居石的物理化学性质与锆石差别很大， 用 LA －ICP －MS 测定独居石的 U － Th － Pb 年龄时， 需要 053 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 图 1独居石样品15SLS －01 的背散射图像 大圈直径16 μm， 小圈直径10 μm， 代表激光剥蚀点位 Fig．1Back scattering images of monazite sample called 15SLS- 01 The circles represent laser ablation spot， whose diameter is 16 μm and 10 μm，respectively 探索适用于独居石的激光剥蚀参数。本文以独居石 标准样品44069 为测试对象进行了两组条件实验。 2．1．1初步激光条件实验 根据常用的锆石激光剥蚀参数， 在较大束斑直径 32、 24 μm 下， 初步探索适合独居石的激光剥蚀能 量密度和脉冲频率。具体操作过程如下 首先固定激 光束斑直径 32 μm ， 在能量密度分别为2、 4、 6、 8 J/cm2的条件下， 变换脉冲频率 5、 7、 10 Hz ; 然后固 定激光束斑直径 24 μm ， 在能量密度分别为 2、 4、 6、 8 J/cm2的条件下， 变换脉冲频率 5、 7、 10 Hz ， 综合对 比206Pb、 208Pb、238U、232Th瞬时信号的灵敏度和 RSD， 以 及 Pb、 Th、 U 的元素分馏程度 以208Pb － 232Th和206Pb － 238U计算 。 本文采用元素分馏指数 Fractionation 来衡量不 同激光剥蚀条件下208Pb － 232Th和206Pb －238U元素分 馏程度 ［ 16 ］ Fractionation ratio1－ratio2 ratiototal 100 式中 ratiototal表示在剥蚀时间区间内， 采集的所有相 应同位素比值的平均值; ratio1表示在前 1/2 剥蚀时 间区间内， 采集的所有相应同位素比值的平均值; ratio2表示在后1/2 剥蚀时间区间内， 采集的所有相应 同位素比值的平均值。 结果表明独居石206Pb、 208Pb、238U、232Th瞬时信号 的灵敏度均较高， 且 RSD 小。相比于锆石在激光参 数 24 μm， 6 J/cm2， 7 Hz 下的206Pb － 238U的元素分馏 指数 12 ， 独居石的208Pb － 232Th和206Pb －238U的元 素分馏指数均较低， 分别为 0． 2 ～ 6．1、 0． 1 ～ 17．0 表2 ， 可以借用锆石数据处理软件获得独居 石的208Pb － 232Th和206Pb －238U年龄。 在此 需 要 注 意 的 是， 当 能 量 密 度 过 高 时 ≥6 J/cm2 ， 即使采用小的脉冲频率 5 Hz 也容易 将样品击穿。说明独居石较锆石更易剥蚀， 初步设定 表 2初步激光剥蚀条件实验下独居石的元素分馏指数 Table 2Element fractionation index for monazite in preliminary experiment of laser ablation 束斑直径 μm 能量密度 J/cm2 脉冲频率 Hz 208Pb －232Th 分馏指数 206Pb －238U 分馏指数 32251．015．5 32271．43．6 322101．50．1 32453．84．4 32471．21．4 32656．14．0 24252．210．7 24271．017．0 24450．24．5 的激光剥蚀条件 能量密度、 脉冲频率 都偏高， 需要 重新设置一组实验。 2．1．2二次激光条件实验 根据独居石初步激光条件实验结果， 本文又开展 了一组正交试验， 束斑直径为 16、 10 μm; 能量密度为 2、 3 J/cm2; 脉冲频率为1 ～7 Hz。由于激光能量密度 为1 J/cm2时， 不足以剥蚀独居石， 即使脉冲频率升到 7 Hz， 剥蚀持续10 s 后， 样品信号才会被明显检测到， 故实验过程不涉及激光能量密度为1 J/cm2的相关条 件。实验过程如下 首先固定束斑直径 16 μm ， 在 激光剥蚀能量密度分别为 2、 3 J/cm2的条件下， 变换 脉冲频率 1 ～7 Hz ; 然后固定束斑直径 10 μm ， 在 激光剥蚀能量密度分别为 2、 3 J/cm2的条件下， 变换 脉冲频率 1 ～7 Hz ， 综合对比206Pb、 208Pb、238U、232Th 瞬时信号的灵敏度和 RSD， 以及 Pb、 Th、 U 元素分馏 程度 以208Pb － 232Th和206Pb －238U计算 和208Pb/232Th 值、 206Pb/238U值的 RSD， 探索小束斑条件下测定独居 石 U －Th －Pb 年龄的最优激光剥蚀参数。 实验表明， 在小束斑条件下， 独居石的 206Pb、 208Pb、238U、232Th瞬时信号的灵敏度依然较高， 且 RSD 153 第 4 期汪双双， 等 利用 LA － ICP － MS 在 16 μm 和 10 μm 激光束斑条件下测定独居石 U － Th － Pb 年龄第 35 卷 ChaoXing 图 2不同束斑直径下激光条件实验结果比对 a 16 μm;b 10 μm Fig．2Result comparison of laser condition experiment under laser beam of different diameters a 16 μm; b 10 μm 小。从图 2a 可以看到， 束斑直径为 16 μm 时， 在 3 J/cm2、 5 Hz 条件下， 208Pb －232Th和206Pb －238U的元 素分馏指数分别为 0． 6、 1． 9， 208Pb/232Th和206Pb/ 238U值的 RSD 分别7．1、 7．6， 均较小， 为该组条件 实验中最优的激光剥蚀参数。由图 2b 可以看到， 束 斑直径为10 μm 时， 在 3 J/cm2、 4 Hz 条件下， 208Pb － 232Th和206Pb －238U的元素分馏指数分别为 1． 5、 2．7， 208Pb/232Th和206Pb/238U值的 RSD 分别 9． 6、 11．4， 均较小， 该组条件实验中的最优匹配。 综合以上， 利用 LA － ICP － MS 测定独居石 U －Th －Pb年龄时， 有足够高的206Pb、 208Pb、238U、232Th 瞬时信号的灵敏度， 为保证低的208Pb － 232Th和206Pb － 238U元素分馏程度和小的相应同位素比值的 RSD， 在 16 μm 束斑直径条件下， 应采用的激光能量密度和脉 冲频率分别为3 J/cm2、 5 Hz; 在10 μm 束斑直径条件 下， 采 用 的 激 光 能 量 密 度 和 脉 冲 频 率 分 别 为 3 J/cm2、 4 Hz。 2． 2独居石年龄分析结果 2． 2． 1独居石标样 44069 分析 本文利用 LA － ICP － MS 方法分别在 16 μm 和 10 μm 束斑直径下测定独居石标样 44069， 分析结 果见图 3。在 16 μm 束斑直径下， 采用的激光能量 密度为 3 J/cm2， 脉冲频率为 5 Hz， 独居石标样 44069 可以达到足够测定的灵敏度， 208Pb －232Th和 206Pb －238U的元素分馏指数小于 2 图 2a ，208Pb/ 232Th和206Pb/238U同位素比值的 RSD 小于 8 图 2a ， 208Pb/232Th和206Pb/238U同位素比值的单点测试 精度均小于 3。从图 3a 可以看到， 207 Pb/235U － 206Pb/238U年龄谐和，206Pb －238U加权平均年龄为 424． 4 7． 6 Ma， 208Pb －232Th加权平均年龄为 425． 3 6． 7 Ma 图 3b 。 在 10 μm 束斑直径下， 采用的激光能量密度为 3 J/cm2， 脉冲频率为 4 Hz， 独居石标样 44069 可以 达到足够测定的灵敏度， 208Pb －232Th和206Pb －238U 253 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 图 3独居石标样 44069 的 LA － ICP － MS U － Th － Pb 年龄分析结果。 a 16 μm 束斑条件下独居石的 U － Pb 同位素年龄谐 和图; b 16 μm 束斑条件下独居石的208Pb － 232Th加权年龄分布图; c 10 μm 束斑条件下独居石的 U － Pb 同位素年龄 谐和图; d 10 μm 束斑条件下独居石的208Pb － 232Th加权年龄分布图 Fig． 3Analytical results of U- Th- Pb age for monazite standard called 44069 by LA- ICP- MS． And，a is concordia plot of U- Pb isotopic data under laser beam of 16 μm; b is distribution map of 208Pb-232Th weighted age under laser beam of 16 μm; c is concordia plot of U- Pb isotopic data under laser beam of 10 μm; d is distribution map of 208Pb-232Th weighted age under laser beam of 10 μm 的元素分馏指数小于 3 图 2b ， 208Pb/232Th和 206Pb/238U同位素比值的 RSD 小于 12 图 2b ， 208Pb/232Th和206Pb/238U同位素比值的单点测试精度 均小于 3。从图 3c 可以看到， 207Pb/235U －206Pb/ 238U年龄谐和，206Pb －238U加权平均年龄为 425． 7 7． 2 Ma， 208Pb －232Th加权平均年龄为 426． 6 6． 1 Ma 图 3d 。 前人利用 SHRIMP 法测定独居石 44069 的206Pb － 238U加权平均年龄为 426 3 Ma［7 ］， 利用 TIMS 法 测定独居石 44069 的207Pb/ 235U －206Pb/238U谐和年 龄为 424． 9 0． 4 Ma［7 ］， 与本文 LA － ICP － MS 法所 测独居石 44069 的 LA － ICP － MS 法206Pb － 238U和 208Pb －232Th加权平均年龄一致。表明本文所建立的 利用 LA － ICP － MS 在 16 μm 和 10 μm 束斑下测定 独居石 U － Th － Pb 年龄的方法是可行的。 2． 2． 2独居石样品 15SLS －01 分析 在激光剥蚀条件下 16 μm， 3 J/cm2， 5 Hz ， 独居 石样品 15SLS － 01 的 206Pb/238U值单点测试精度 ＜5， 206Pb －238U年龄的加权平均值为 452． 4 7． 4 Ma 图4a ; 208Pb/232Th值测试单点精度 ＜3，208Pb － 232Th加权平均年龄为451．1 4．3 Ma 图4b 。 在激光剥蚀条件下 10 μm， 3 J/cm2， 4 Hz ， 独 居石样品 15SLS － 01 的206Pb/ 238U值测试单点精度 ＜8， 206Pb －238U年龄的加权平均值为 461 10 Ma 图 4c ; 208Pb/232Th值测试单点精度 ＜ 3，208Pb － 232Th加权平均年龄为 455． 0 5． 1 Ma 图 4d 。 从分析结果 图 4 可以看出， 在 16 μm 和 10 μm 束斑直径下， 所测独居石未知样品 15SLS － 01 的207Pb/ 235 U － 206Pb/238U年龄谐和，206Pb －238U和 208Pb －232Th的加权平均年龄在误差范围内一致。与 同一岩石样品中分选出的锆石的206Pb － 238U加权平 均年龄 452． 6 5． 2 Ma， 数据尚未发表 相比， 在 16 μm 束斑直径下测定的独居石 U － Pb 和 Th － Pb 年 龄与锆石 U － Pb 年龄分别相差 0． 2 Ma 和 1． 5 Ma， 相对偏差均小于 1; 在 10 μm 束斑直径下测定的 独居石 U － Pb 和 Th － Pb 年龄与锆石 U － Pb 年龄分 353 第 4 期汪双双， 等 利用 LA － ICP － MS 在 16 μm 和 10 μm 激光束斑条件下测定独居石 U － Th － Pb 年龄第 35 卷 ChaoXing 图 4独居石样品15SLS －01 的 LA － ICP － MS U － Th － Pb 年龄分析结果。 a 16 μm 束斑条件下独居石的 U － Pb 同位素年龄 谐和图; b 16 μm 束斑条件下独居石的208Pb － 232Th加权年龄分布图; c 10 μm 束斑条件下独居石的 U － Pb 同位素年 龄谐和图; d 10 μm 束斑条件下独居石的208Pb － 232Th加权年龄分布图 Fig． 4Analytical results of U- Th- Pb age for monazite standard called 15SLS- 01 by LA- ICP- MS． And，a is concordia plot of U- Pb isotopic data under laser beam of 16 μm; b is distribution map of 208Pb-232Th weighted age under laser beam of 16 μm; c is concordia plot of U- Pb isotopic data under laser beam of 10 μm; d is distribution map of 208Pb-232Th weighted age under laser beam of 10 μm 别相差 8． 4 Ma 和2． 4 Ma， 相对偏差分别小于2和 小于 1。以上偏差均小于独居石相应的年龄测定 误差， 获得与锆石形成年龄相同的独居石年龄， 证明 了小束斑条件下 16 μm 和 10 μm 独居石 LA － ICP － MS U － Th － Pb 测年方法的可靠性 ［17 ］。如前文所 述， 激光剥蚀束斑减小， 会导致测试灵敏度降低， 检 测信号稳定性变差， 元素分馏程度加剧， 因此， 虽然 独居石 LA － ICP － MS U － Th － Pb 测年的空间分辨 率可达 10 μm， 但在独居石颗粒条件允许的情况下， 如成分分区较大、 基本无包裹体等， 尽量选择更大的 激光束斑进行 U － Th － Pb 年龄测定。 当独居石颗粒出现以下情况时， U － Pb 方法将 带来问题 ［18 ］ ①具有低的 U 和 Pb 含量， 接近仪器检 出限 ［19 ］; ②晶体生长过程中230 Th 的富集带来过量 的206Pb， 即 U 衰变系列在年轻独居石中不平衡， 额 外206Pb的加入， 会高估206Pb － 238U年龄［20 ］。相比于 206Pb －238U年龄， 独居石的208Pb －232Th年龄更具代 表性， 主要是因为 ①232Th高度富集， 使激光剥蚀小 束斑有效 ［21 ］; ②232Th如此富集以至于普通铅中的 208Pb含量相对于放射成因208Pb可以忽略不计。从独 居石年龄分析结果也可以看到， 由于在独居石的结 构中， Th 的配分系数远高于 U［22 ］， Th 的丰度远高于 U， 在相同激光束斑直径下， 206Pb/238U值的单点测试 精度 3 ～ 8 比 208Pb/232Th值的单点测试精度 ＜3 要差。 3结论 独居石较锆石更容易剥蚀， 在 16 μm 束斑直径 下， 最匹配的激光能量密度为3 J/cm2， 脉冲频率为 5 Hz; 在 10 μm 束斑直径下， 最匹配的激光能量密 度为 3 J/cm2， 脉冲频率为 4 Hz。独居石 208Pb － 232Th和206Pb －238U的元素分馏程度均较低， 可以借 用锆石数据处理软件获得独居石的 U － Th － Pb 年 龄。本文在 16 μm 和 10 μm 束斑条件下， 测得独居 453 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 石标样 44069 的206Pb － 238U和208Pb －232Th加权平均 年龄与其 SHRIMP U － Pb 年龄、 TIMS U － Pb 年龄一 致， 测得独居石未知样品 15SLS － 01 的206Pb － 238U 和208Pb － 232Th的加权平均年龄在误差范围内一致， 且与同一岩石样品中分选出的锆石 U － Pb 年龄相 同， 表明本文所建立的小束斑 16 μm 和 10 μm 独 居石 LA － ICP － MS U － Th － Pb 测年方法是可行的。 利用 LA － ICP － MS 在 16 μm 和 10 μm 激光束 斑条件下实现独居石 U － Th － Pb 年龄的测定， 极大 地提高了 LA － ICP － MS 在独居石年龄测定方面的 空间分辨率， 意味着即使独居石的成分分区复杂， 只 要成分域宽度大于 10 μm， 就能够有效测定其原位 微区 U － Th － Pb 年龄。由于独居石中 Th 的含量远 高于 U， 208Pb/232Th值的单点测试精度 ＜ 3 优于 206Pb/238U值的单点测试精度， 且 Th 的衰变系列适 用于年轻独居石， 独居石的208Pb － 232Th加权平均年 龄更能代表岩浆或热液活动时代， 为限定岩浆作用 及热液成矿的年代作出贡献。 致谢 中国地质科学院地质研究所万渝生研究员为 实验过程提供了独居石标准样品 44069， 武警黄金 部队第二支队李钢柱警官在野外样品采集过程中给 予了大力帮助。在此， 对他们表示衷心感谢。 4参考文献 ［ 1］Smith H A， Giletti B J． Lead Diffusion in Monazite［J］ ． Geochimica et Cosmochimica Acta， 1997， 51 5 1047 － 1055． ［ 2］Kelly N M， Harley S L， Mller A． Complexity in the Behavior and Recrystallization of Monazite during High- T Metamorphism andFluidInfiltration ［J］ ． Chemical Geology， 2012， 322 －323 192 －208． ［ 3］Seydoux- Guillaume A M， Montel J M， Bingen B，et al． Low- temperature Alteration of Monazite Fluid Mediated Coupled Dissolution- Precipitation，Irradiation Damage， and Disturbance of the U- Pb and Th- Pb Chronometers ［ J］ ． Chemical Geology， 2012， 330 －331 140 －158． ［ 4］Wawrzenitz N， Krohe A， Rhede D． Dating Rock Dea- tion with Monazite The Impact of Dissolution Precipitation Creep［ J］ ． Lithos， 2012， 134 －13552 －74． ［ 5］Mahan K H， Wernicke B P， Jercinovic M J． Th- U- Total Pb Geochronology of Authigenic Monazite in the Adelaide Rift Complex， South Australia， and Implications for the Age of the Type Sturtian and Marinoan Glacial Deposits［ J］ ． Earth and Planetary Science Letters， 2010， 289 76 －86． ［ 6］杨荣生， 陈衍景， 张复新， 等． 甘肃阳山金矿独居石 Th － U － Pb 化学年龄及其地质和成矿意义［ J］ ． 岩石学 报， 2006， 22 2603 －2610． Yang R S， Chen Y J， Zhang F X， et al． Chemical Th- U- Pb Ages of Monazite from the Yangshan Gold Deposit，Gansu Province and Their Geologic and Metallogenic Implications ［ J］ ． Acta Petralogica Sinica， 2006， 22 2603 －2610． ［ 7］Aleinikoff J N， Schenck W S， Plank M O， et al． Deci- phering Igneous and Metamorphic Events in High- grade RocksoftheWilmingtonComplex， Delaware Morphology，CathodoluminescenceandBackscattered Electron Zoning， and SHRIMP U- Pb Geochronology of Zircon and Monazite［J］ ． Geological Society of America Bulletin， 2006， 118 1/2 39 －64． ［ 8］Kempe U， Seltmann R， Graupner T， et al． Concordant U- Pb SHRIMP Ages of U- rich Zircon in Granitoids from the MuruntauGoldDistrict Uzbekistan Timingof Intrusion，Alteration Ages，or Meaningless Numbers ［ J］ ． Ore Geology Reviews， 2015， 65 308 －326． ［ 9］Wang Y H， Xue C J， Zhang F F， et al． SHRIMP Zircon U- Pb Geochronology，Geochemistry and H- O- Si- S- Pb Isotope Systematics of the Kanggur Gold Deposit in Eastern Tianshan， NW China Implication for Ore Genesis ［ J］ ． Ore Geology Reviews， 2015， 68 1 －3． ［ 10］Fletcher I R， McNaughton N J， Davis W J， et al． Matrix Effects and Calibration Limitations in Ion Probe U- Pb and Th- Pb Dating of Monazite［J］ ． Chemical Geology， 2010， 270 1 －4 31 －44． ［ 11］ Xu W G， Fan H R， Hu F F，et al． Geochronology of the Guilaizhuang Gold Deposit， Luxi Block， Eastern North China Craton Constraints from