独居石电子探针化学年龄方法

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独居石电子探针化学年龄方法
刘玉龙,　陈江峰
(中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽合肥230026)
基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(1999043201)
微区定年可以提供详细的年代学信息,厘定多阶段地质
事件,从而认识复杂地质事件的演化。

在最近10年,发展出了一种新的微区定年方法———独居石电子探针化学年龄方法,在造山带的年代学研究等方面取得了令人注目的成功。

(1)原理。

除了一般的同位素地质年代学方法的基本要求以外,假设独居石中所有的铅都是由U 、Th 衰变而来,普通铅含量可以忽略不计,则其铅的含量即是时间和U 、Th 含量的函数。

电子探针独居石化学年龄计算公式如下:
w (PbO )M (PbO )=w (ThO 2)M (ThO 2)
[exp (λ2t )-1]+w (UO 2)M (UO 2)exp (λ5t )+137.88exp (λ8t )
138.88
-1
每一次独居石的单点电子探针分析可得到该点的U 、Th 和Pb 的含量,如满足上述条件即可计算出一个化学年龄。

通过独居石颗粒上的多点分析,可以用等时线方法得到矿物形成年龄(Suzuki K 等,1991,1998;Cocherie A 等,2001);对发散的数据可以通过Montel 等的概率统计方法得到多期热事件年龄,还可以用线扫描法和表面年龄成图法得到化学年龄的平面分布(Crowley J I 等,1999;Williams M L 等,1999)。

(2)研究实例。

Suzuki 和Adachi 在研究日本中央造山带的Ryoke 高温高压变质带的片麻岩和似花岗岩时,用化学年龄等时线方法,得到片麻岩和花岗岩年龄,其结果和SHRIMP 的一致。

Cocherie 和Albarede 用等时线法处理一组取自太古宙混合岩中的独居石样品,得到与Pb 蒸发法相
一致的年龄。

这说明,独居石化学年龄方法在测定具有简单地质历史的样品时可以得到与同位素稀释法一致的结果。

Crowley 等在研究加拿大南部科迪勒拉的莫拿西杂岩时,对其中的独居石作了化学年龄剖面测量。

结果表明,独居石中间相的表面年龄在1.8G a 左右,边缘相表现出50Ma 的年龄(图1)。

显然50Ma 记录了一次后期热事件。

独居石单颗粒U 2Pb 同位素稀释法得到的不一致线上交点年龄为元古宙或石炭纪,下交点年龄是第三纪,两种方法所得的结果基本吻合,但本方法得到的结果更直观、更正确。

用同样的原理,可以对独居石颗粒进行面扫描,从而给出年龄环带(Williams M L 等,1999)。

面扫描能够提高元素的检出范围,适用于U 、Th 、Pb 含量较低的样品,但是同时会损失束斑的空间分辨率。

独居石电子探针(EMP )化学年龄方法的突出特点为:(1)结果显示迅速;(2)电子探针的束斑直径可小到1～5μm ,空间分辨率明显优于SHRIMP 方法(20～30μm );(3)价格便宜;(4)电子探针的背散射和面扫描是成熟的方法;(5)只要求含量标样,而不像SHRIMP 方法那样要求同位素标样。

此方法的缺点也是明显的:(1)普通铅含量接近零的假设缺少确据;(2)大多数独居石样品经历过后期热扰动;(3)好的独居石标样不容易获得;(4)适合电子探针化学年龄测定的独居石的U 、Th 和Pb 的含量必须高于电子探针的检出限,U 、Pb 要高于(150～200)×10-6,Th 要达到2%～3%,所以只适用于高铀、钍、铅含量的样品。

图1　加拿大科迪勒拉独居石的化学年龄线扫描结果(据Crowley 和Ghent ,1999改编)
左图为独居石的背散射图像,右图为B -B ′剖面年龄谱
第10卷第2期2003年4月
地学前缘(中国地质大学,北京)
Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing )
Vol.10No.2Apr.2003。