锆石U-Pb协和图及协和年龄加权平均值计算方法
锆石U_Pb同位素定年的原理_方法及应用_高少华
立年龄； 定年方法各有优缺点，应用时应根据从样品中分选出的锆石数量、粒度、内部结构、定年精度等因素，
灵活选择； 锆石 U-Pb 年龄常用于沉积盆地物源分析、岩体的年代约束及成矿年代学与韧性剪切带定年中，应
用时要结合地质背景，对定年结果进行合理解释。
关键词： 锆石； U-Pb 同位素； 原理； 定年方法； 地质应用
收稿日期： 2013 － 04 － 11； 修订日期： 2013 － 05 － 30 作者简介： 高少华（ 1986 － ） ，男，在读硕士，专业方向： 沉积盆地物源分析研究。
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江西科学
2013 年第 31 卷
1 锆石的地球化学特征和内部结构
1． 1 锆石的地球化学特征 锆石 的 氧 化 物 中 ω （ ZrO2 ） 占 67． 2% 、ω
Abstract： This article discusses geochemical characteristics and internal structure of zircon，the principle of zircon U-Pb isotopic dating，the advantages and disadvantages of dating method and the application of geological problems through consulting a large number of Chinese and foreign literature and combined with the author's experiments． The results show that magmatic zircon and metamorphic zircon in geochemical and internal structure have different characteristics． Principle is that by using of the U-Pb decay equation getting three independent ages of 206 Pb / 238 U、207 Pb / 235 U and 207 Pb / 206 Pb． Dating methods have advantages and disadvantages，please accord to the quantity，size，internal structure and factors such as accuracy of sorting out the zircons from samples，selecting dating methods flexibly． Zircon U-Pb age is often used in the analysis of the sedimentary basin provenance，in the age constraint of some rock and metallogenic chronology and ductile shear zone． The dating results are reasonable explanation to combined with the geological background． Key words： Zircon，U-Pb isotope，The principle，Dating method，The geological applications
锆石U-Pb定年工作原理及方法
“同位素年代学＝提供年龄数据”。
许多地质学家的想法,一种错误的认识！
同位素年代学需要同位素和地质两方面 的知识结构。
年龄表
数据内容 数据排列顺序 有效位数 样品多时，最好一个样品有一个表头 表注 >1.2Ga (or >1.4 Ga)锆石，尽可能用 7/6年龄，而不是上交点年龄
科学性和有利于读者阅读
鲁西地区新太古代晚期岩浆事件 （Wan et al., 2010）
鲁西地区新太古代早期岩浆事件 （万渝生未发表）
滹沱群底砾岩中石英岩砾石的碎屑锆石阴极发光图像 （万渝生等，2010）
万东 渝焦 生群 等浅 ，变 质 碎 屑 ）沉 积 岩 中 碎 屑 锆 石 特 征
( 2010
长城系
所有数据
鞍山地区古元古代变质辉长岩的斜锆石 和锆石阴极发光图像（董春艳等，2012）
鞍山地区古元古代变质辉长岩的斜锆石 和锆石二次电子图像（董春艳等，2012）
鞍山地区古元古代变质辉长岩的斜锆石 和锆石年龄图（董春艳等，2012）
鲁西新太古代变质辉石岩的锆石阴极发光和年龄图 （万渝生等，未发表）
大青山地区变质超基性岩石的锆石阴极发光和年龄图 （Wan et al., 2013）
锆石U-Pb定年
万渝生
为什么锆石U-Pb定年可信?
1、U-Pb体系 2、锆石
Zircons are forever!
锆石是最理想的测年对象
最常见副矿物，广泛存在于不同地质体中 抗风化能力强 无或很低的普通铅，而U含量适当 U-Pb同位素体系保存良好 可判断体系是否封闭 应用CL等方法，可对锆石进行成因研究 SHRIMP等原位分析方法应用
胶东中生代玲珑超单元二长花岗岩中锆石阴极发光图像
SIMS锆石U-Pb定年方法-中国科学院地质与地球物理研究所
SIMS锆石U-Pb定年方法用于U-Pb年龄测定的样品（号码）用常规的重选和磁选技术分选出锆石。
将锆石样品颗粒和锆石标样Plésovice (Sláma et al., 2008) (或TEMORA, Black et al., 2004）和Qinghu (Li et al., 2009）粘贴在环氧树脂靶上，然后抛光使其曝露一半晶面。
对锆石进行透射光和反射光显微照相以及阴极发光图象分析，以检查锆石的内部结构、帮助选择适宜的测试点位。
样品靶在真空下镀金以备分析。
U、Th、Pb的测定在中国科学院地质与地球物理研究所CAMECA IMS-1280二次离子质谱仪（SIMS）上进行，详细分析方法见Li et al. (2009)。
锆石标样与锆石样品以1:3比例交替测定。
U-Th-Pb同位素比值用标准锆石Plésovice (337Ma, Sláma et al., 2008（或TEMORA (417Ma, Black et al., 2004)）校正获得，U含量采用标准锆石91500 (81 ppm, Wiedenbeck et al., 1995) 校正获得，以长期监测标准样品获得的标准偏差（1SD = 1.5%, Li et al., 2010）和单点测试内部精度共同传递得到样品单点误差，以标准样品Qinghu (159.5 Ma, Li et al., 2009) 作为未知样监测数据的精确度。
普通Pb校正采用实测204Pb值。
由于测得的普通Pb含量非常低，假定普通Pb主要来源于制样过程中带入的表面Pb污染，以现代地壳的平均Pb同位素组成(Stacey and Kramers, 1975)作为普通Pb组成进行校正。
同位素比值及年龄误差均为1σ。
数据结果处理采用ISOPLOT软件（文献）。
参考文献Black, L.P., Kamo, S.L., Allen, C.M., Davis, D.W., Aleinikoff, J.N., Valley, J.W., Mundil, R., Campbel, I.H., Korsch, R.J., Williams, I.S., Foudoulis, Chris., 2004.Improved 206Pb/238U microprobe geochronology by the monitoring of atrace-element-related matrix effect; SHRIMP, ID-TIMS, ELA-ICP-MS andoxygen isotope documentation for a series of zircon standards. Chem. Geol.,205: 115-140.Jiří Sláma, Jan Košler, Daniel J. Condon, James L. Crowley, Axel Gerdes, John M.Hanchar, Matthew S.A. Horstwood, George A. Morris, Lutz Nasdala, Nicholas Norberg, Urs Schaltegger, Blair Schoene, Michael N. Tubrett , Martin J.Whitehouse, 2008. Plešovice z ircon —A new natural reference material for U–Pb and Hf isotopic microanalysis. Chemical Geology 249, 1–35Li, Q.L., Li, X.H., Liu, Y., Tang, G.Q., Yang, J.H., Zhu, W.G., 2010. Precise U-Pb and Pb-Pb dating of Phanerozoic baddeleyite by SIMS with oxygen floodingtechnique. Journal of Analytical Atomic Spectrometry 25, 1107-1113.Li, X.-H., Y. Liu, Q.-L. Li, C.-H. Guo, and K. R. Chamberlain (2009), Precise determination of Phanerozoic zircon Pb/Pb ageby multicollector SIMS without external standardization, Geochem. Geophys. Geosyst., 10, Q04010,doi:10.1029/2009GC002400.Ludwig, K.R., 2001. Users manual for Isoplot/Ex rev. 2.49. Berkeley Geochronology Centre Special Publication. No. 1a, 56 pp.Stacey, J.S., Kramers, J.D., 1975. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth Planet. Sci. Lett., 26, 207-221.Wiedenbeck, M., Alle, P., Corfu, F., Griffin, W.L., Meier, M., Oberli, F., V onquadt, A., Roddick, J.C., Speigel, W., 1995. Three natural zircon standards for U-Th-Pb,Lu-Hf, trace-element and REE analyses. Geostand. Newsl. 19: 1-23.SIMS U-Pb dating methodsSamples XXX for U-Pb analysis were processed by conventional magnetic and density techniques to concentrate non-magnetic, heavy fractions. Zircon grains, together with zircon standard 91500 were mounted in epoxy mounts which were then polished to section the crystals in half for analysis. All zircons were documented with transmitted and reflected light micrographs as well as cathodoluminescence (CL) images to reveal their internal structures, and the mount was vacuum-coated with high-purity gold prior to secondary ion mass spectrometry (SIMS) analysis.Measurements of U, Th and Pb were conducted using the Cameca IMS-1280 SIMS at the Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences in Beijing. U-Th-Pb ratios and absolute abundances were determined relative to the standard zircon 91500 (Wiedenbeck et al., 1995), analyses of which were interspersed with those of unknown grains, using operating and data processing procedures similar to those described by Li et al. (2009). A long-term uncertainty of 1.5% (1 RSD) for 206Pb/238U measurements of the standard zircons was propagated to the unknowns (Li et al., 2010), despite that the measured 206Pb/238U error in a specific session is generally around 1% (1 RSD) or less. Measured compositions were corrected for common Pb using non-radiogenic 204Pb. Corrections are sufficiently small to be insensitive to the choice of common Pb composition, and an average of present-day crustal composition (Stacey and Kramers, 1975) is used for the common Pb assuming that the common Pb is largely surface contamination introduced during sample preparation. Uncertainties on individual analyses in data tables are reported at a 1 level; mean ages for pooled U/Pb (and Pb/Pb) analyses are quoted with 95% confidence interval. Data reduction was carried out using the Isoplot/Ex v. 2.49 program (Ludwig, 2001).。
锆石SHRIMP定年原理和方法
锆石SHRIMP定年原理和方法锆石分选采用常规重力分选和显微镜下手工挑选的方法进行，具体是将岩石样品粉碎成60目左右，通过淘洗和使用重液等物理方法分离锆石，然后在双目镜下精选、剔除杂质。
然后将其与标准锆石（TEM，417 Ma）一起粘贴，制成环氧树脂样品靶，打磨抛光并使其露出中心部位，进行反射光透射光和阴极发光显微照相，阴极发光图像用以确定单颗粒锆石晶体的形态、结构特征以及标定测年点。
最后，用超声波在去离子水中清洗约10分钟后，镀金膜并上机测年。
在分析中，采用跳峰扫描记录Zr2O+、204Pb+、背景值、206Pb+、207Pb+、208Pb+、U+、ThO+和UO+等9个离子束峰值，每5次扫描记录一次平均值：一次离子为4.5nA，10kV的O-2，离子束直径约25~30um：质量分辨率约5400（1％峰高）：应用SL13（572Ma，U=238×10-6）标定样品的U、Th及Pb含量，用TEM（417Ma）标定样品的年龄。
为了尽量降低锆石表面普通Pb和镀金过程中的污染，测定过程中先将束斑在120um 范围内扫描 5 分钟，具体测试条件及流程见Compston等（1992）、Williams（1998）、宋彪（2002）等。
数据处理采用SQUID1.0和ISOPLOT 程序，普通Pb一般根据实测204Pb及Cumming等(1975)模式铅成分校正：单个测试数据误差和206Pb/238U 年龄的加权平均值误差均为95％置信度误差(1σ)，对年轻的岩浆锆石，采用206Pb/238U 年龄；对较老的继承锆石，采用207Pb/206Pb 年龄。
206Pb/238U 年龄的加权平均值,即谐和年龄，用谐和图表示，谐和图是锆石同位素地质年代学最常用的图解，它是以207Pb／235U 和206Pb/238U 为坐标，t为参数的超越方程(207Pb/235U=te*λ－1和206Pb/238U =t eλ－1，其中λ*和λ分别是235U 和238U的衰变常数)的轨迹――谐和线。
工作笔记——锆石定年
工作笔记——锆石定年工作笔记—锆石定年2014年4月4日，于中国地质科学院地质所，经与多接受等离子质谱实验室联系，老师安排我做两天LA-MC-ICP-MS锆石U- P b 定年实验。
一、工作内容整个锆石定年过程大致包括锆石分选、样品制靶、锆石U-P b 测年、分析测试数据。
我们的实验工作主要为锆石U-P b测年，包括装靶/换靶→定位→吹气→打点→调数据→吹气→打点。
仪器运行几乎是全自动控制，我们的主要任务就是选好要测试的锆石颗粒以及每颗锆石要测试的年龄位置。
此次实验样品采自塔里木盆地前寒武纪基底的碎屑岩、变质岩、岩浆岩，测试时使用锆石标样GJ1、SRM610/620和91500作为参考物质。
二、工作流程方法（一）锆石分选锆石采集之前要对采样区的岩石出露情况、风化、剥蚀程度，岩浆活动的期次、成分，变质作用的程度、期次以及岩石成因机制等进行比较全面的了解。
锆石的主要成分是硅酸锆，由于岩石酸性不同，不同类型岩石一般采集重量不同。
偏酸性的岩类一般含锆石相对多一些，而偏基性岩类含锆石则相对较少。
对于花岗岩、流纹岩等偏酸性岩石，采集3~4kg重的样品就行；对于闪长岩、安山岩等中性岩石，通常采集7~10kg；而对辉长岩、玄武岩等偏基性岩石，一般采集40~50kg。
对采集样品进行机械粉碎（以不破坏锆石晶体形态为标准）、淘洗、重力分选或磁选、双目镜下把锆石分选开来。
（二）样品制靶在双目显微镜下挑选锆石颗粒粘到双面胶上，加注环氧树脂，待固化后，将靶内锆石打磨至原尺寸一半大小。
样品靶抛光后在显微镜下拍摄锆石反射光和折射光照片，在等离子质谱实验室拍摄阴极发光（CL）照片。
（三）锆石U-P b测年实验根据锆石CL照片、反射光和折射光照片选择锆石测试位置，利用激光器对锆石进行剥蚀。
每个实验样靶一般粘有6~8个样品，每个样品可以根据情况测试不同数量的样点，而样点多时一般分成几组进行打点。
样点分组时，每组前后都有四个标样，即两个GJ1、一个SRM610/620和一个91500，其中SRM620不能出现在总体样点的首位位置且只出现一次。
锆石U-Pb定年new
一致曲线ConcordiaFra bibliotek谐和图
锆石的优势
而且具有非常强的抗侵蚀能力，锆石中的U-Pb体系 封闭温度>750 oC, 形成后Pb的扩散封闭温度可以高 达900 oC，锆石形成广，所以锆石是目前测定岩浆结 晶和峰期变质作用年龄最理想的矿物。
锆石形成时有少量初始（普通）Pb的存在，在年龄计算 中需要扣除。但由于锆石中普通Pb很低，则只需测定 204Pb的含量，再根据地球Pb演化模式获得206Pb/204Pb、 207Pb/204Pb比值，估算出普通Pb并进行扣除即可获得放 射成因铅。
TIMS and SHRIMP
Glastonbury Complex, USA (Aleinikoff et al, 2002) 450.5 ± 1.6 Ma (MSWD = 1.11) TIMS 448.2 ± 2.7 Ma (MSWD = 1.3) SHRIMP 单个的分析点精度更高(Pidgeon et al, 1996)，如 207/206年龄是2635~2691 ± 1~4 Ma; 平均值 2655 ± 3 Ma (6.8). SHRIMP 2644~2681 ± 4~16 Ma, 2654 ± 5 Ma 又如国内的数据：北秦岭德河黑云二长花岗片麻岩： 924.3~1030.6 ± 1.8~8.0 Ma, 平均值964.4 ± 5.2 Ma (TIMS); 207/206 905~999 ± 19~47 Ma，平均值943 ± 18 Ma (SHRIMP)
208
Pb 204 Pb i
208
等时线方程
理论上, 上述等时线也能象Rb-Sr和Sm-Nd体系一样 进行岩石定年。但是，U、Th、Pb的活动性相当大， 使得U-Pb等时线定年受到很大的限制。
锆石定年原理锆石U-Pb定年
蒸发法Pb丢失的判断
207Pb/206Pb表面年龄始终一致，表明没有Pb丢失， U-Pb体系是封闭的； 207Pb/206Pb表面年龄逐渐增大，显示外部Pb丢失明 显；如果在某一时刻后年龄不变了，说明内部是封 闭的。经高压气体磨蚀后可以提高谐和性。
目前(95以来), 此方法已很少被人们使用. 因为没有 突出的优点.
206 Pb*
e 238t
×
1
238U
238U
= 137.88
即为谐和线某年龄点（通 过原点）的斜率的倒数 10
三个年龄的关系
11
蒸发法
所以, 对于没有Pb丢失的样品, 此方法获得的年龄是 准确的; 又由于207Pb总比206Pb少, 所以对老年龄的锆石的定 年更加可靠; 由于老锆石常常会发生Pb丢失, 所以此方法得到的 年龄一般小于或等于锆石的结晶年龄。
15
表明年龄的取舍
206Pb/238U, 207Pb/235U, 207Pb/206Pb表面年龄。 对单个样品的分析，如果三个表明年龄不一致， 即不谐和年龄，一般取舍标准是： 年轻的锆石以206Pb/238U表面年龄为准， 老锆石则以207Pb/206Pb表面年龄作为形成时代。 但是，界线在哪里？
东部斑岩
分析 次数
15
SHRIMP 均方差 35.2±0.4 2.77
分析 LA-ICP-MS 均方差 次数
68 34.6±0.2 3.29
西部斑岩 10 34.0±0.3 1.00 73 33.5±0.2 1.96
中部斑岩 13 34.1±0.3 1.15 83 33.3±0.3 7.92
智利斑岩铜矿区的斑岩时代
13
么么么么方面
• Sds绝对是假的
锆石定年原理 锆石U-Pb定年(1)
锆石一般无色透明，但常具浅棕，粉红，
有时深棕色。一般颜色深成因复杂，多为
老锆石或U、Th含量高的。其比重达 4.5-
4.6，无磁性，是分选的有利条件。
h
2
锆石的结构
锆石是四方晶系矿物
h
3
单偏光下
h
4
正交偏光下
h
5
常 呈 矿 物 包 裹 体
h
6
锆 石 的 晶 面
h
7
Zircon typological classification Pupin (1980)
h
8
锆石的形成
岩浆结晶形成：超基性－酸性，形成温度 很广，（锆石饱和温度计）。
变质作用：
• 深熔锆石； • 变质重结晶； • 变质增生； • 热液沉淀锆石； • 热液蚀变锆石。
h
9
锆石内部结构的观察
Smiling zircon 背散射电子图像（BSE imaging)
HF酸蚀刻法
阴极发光电子成相（CL imaging)
h
10
岩浆成因锆石
h
11
变质成因
岩浆结晶的
变质结晶的
岩浆结晶的on Geochronology
h
1
锆石的组成
锆石(zircon)是一个极其常见的副矿物。 它的化学成分是ZrSiO4，在Zr位置会有Hf, U, Th, Y等置换，Si位置会有少量P的置换。
一般锆石中含ZrO2 = 65.9%, SiO2 = 32%, HfO2 =1.0 2.0%, Th, U, HREE, P微量。
锆石
图10 混合岩化过程中的深融深变质增生锆石 (a)无分带增生锆石， (b)面型分带增生锆石 左边为CL图像，右边为二次电子照片，
图11 锆石表面的溶蚀结构 (a)变质增生锆石的边部的溶蚀结构， (b)核部原岩锆石的周围出现溶蚀结构， (c)锆石边部出现较宽的蚀变边
锆石变质重结晶作用是指结构上不稳定的锆石， 在一定温压条件下(一般温度>400 ℃ ), 锆石晶格进 行重新愈合和调整，使锆石在结构上更加稳定。所 以锆石发生变质重结晶作用时并没有新的锆石生成， 只是对原有锆石进行了不同程度的改造。 锆石的 重结晶作用一般优先发生在锆石边部以及锆石内部 矿物包裹体周围等结构不稳定的区域。微量元素含 量较高的锆石的稳定性低于微量元素含量较低的锆 石，因此，在同一样品的锆石中微量元素较高的颗 粒和、或区域更易于发生重结晶作用。受蜕晶化作 用影响的锆石区域由于其结构上的不稳定性，最容 易发生变质重结晶作用。己有实验结果表明，在有 流体存在的情况下，在温度≥ 400℃时，严重蜕晶 化锆石可以很快发生重结晶作用。
锆石U—Pb测年
锆石是最理想的测年对象 最常见副矿物，广泛存在于不同地质体中 抗风化能力强 无或很低的普通铅，而U含量适当 U-Pb同位素体系保存良好 可判断体系是否封闭 应用CL等方法，可对锆石进行成因研究 SHRIMP等原位分析方法应用 年龄测定从<1百万年到44亿年 一个样品中的锆石群几乎都是复成因的，由于不同 成因、不同世代的锆石可能具有相同的形态、大小和 磁性，因而单晶锆石U-Pb测年法应运而生，但该方法 要求极低的实验室铅本底。
图3 不同类型变质锆石内部结构特点 (a)完全变质新生锆石， (b)变质增生边， (c)原有锆石改造形成的变质锆石
2180±17Ma
1272±16M （可能为变质年龄）
锆石微区原位U-Pb定年的测定位置选择方法
第38卷第3期地质调查与研究Vol.38No.32015年09月GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCHSep.2015锆石微区原位U-Pb 定年的测定位置选择方法张永清，王国明，许雅雯，叶丽娟（中国地质调查局天津地质调查中心，天津300170）摘要：锆石微区原位U-Pb 定年时，测定位置的选择至关重要，直接影响锆石测年结果。
锆石内部结构研究是锆石测定位置选择的重要依据，本文结合不同成因锆石的内部结构特征及其年代学意义，总结了岩浆锆石、变质锆石、热液锆石以及蜕晶化锆石的测定位置选择方法，认为组成单一的岩浆锆石是理想的U-Pb 定年对象，对于成因复杂的锆石尽量选取单一成因的颗粒或晶域，避免跨晶域选择测定位置。
对于跨晶域选择测定位置测定得到的年龄结果必须做适当的（如不一致线的方法）校正，才可以用于地质成因的解释，否则得到的是没有地质意义的混合年龄。
关键词：微区原位；锆石U-Pb 定年；选点方法中图分类号：P597+.1文献标识码：A文章编号：1672－4135（2015）03－0233-06收稿日期：2015-1-14基金项目:中国地质调查“锆石、磷灰石微区原位U-Pb 同位素测试方法研究（12120114001701）”作者简介：张永清（1982-），女，硕士，高级工程师，从事同位素地球化学和地质年代学研究，E-mail:zhangyq823@。
锆石具有较强的抵抗风化、蚀变和变质作用影响的能力，封闭温度高，分布广泛，普通铅含量低，是U-Pb 定年的理想对象[1-2]。
微区原位定年技术由于避免了常规方法中冗长、烦琐的化学处理过程，能对固体样品直接进行微区原位的同位素分析，可以揭示单颗粒尺度或者颗粒不同部位的年龄信息，效率明显提高，被广泛应用于锆石U-Pb 定年[3-5]。
常用的锆石微区原位U-Pb 定年方法包括二次离子质谱法（SIMS ）及激光剥蚀等离子体质谱法（LA-ICPMS ）[6-9]。
锆石UPb定年new
2. ID TIMS方法
将一个或几颗锆石溶解于氢氟酸或/硝酸，加入208Pb-235U 混合稀释剂，蒸干，再用硅胶－磷酸溶液溶解，过离子 交换柱分离U, Pb，将溶液滴在单铼带丝上，在VG354型 热电离质谱仪上用高灵敏度Daly检测器进行U, Pb同位素 分析。
ID TIMS U-Pb定年分析可以给出206Pb/204Pb, 208Pb/206Pb, 以及普通铅校正过的206Pb/238U，207Pb/235U，207Pb/206Pb 比值。
一致方程
206Pb=238U(e238t -1)； 207Pb=235U(e235t -1)
由上式可得： 206Pb / 238U = e238t -1 207Pb / 235U = e235t -1
如果测定的锆石在形成后对U-Pb同位素是封闭的， 则可以得到两个相同的年龄。
在207Pb/235U为横坐标，206Pb/238U为纵坐标的二 维图上，不同的年龄点构成了一条一致曲线。
SHRIMP分析分析出206Pb/204Pb，206Pb/238U， 207Pb/235U, 207Pb/206Pb和208Pb/232Th比值。
SHRIMP成果
第一代SHRIMP I的工作主要是在八十年代，揭示了最老 的地壳物质是形成于4.1~4.2Ga，早于以前认为的3.8Ga。 后来在2001年这一年龄又提前到4.4Ga(Wilde et al, 2001)。 在我国华北，TIMS和蒸发法得到的是3.3~3.5 Ga, SHRIMP研究发现了≥3.8 Ga的地壳物质(Liu, 1992)。
为了减少Pb丢失的影响和吸附的普通Pb, 通常在锆石溶 解前利用高压气体进行磨蚀或用酸浸滤处理.
TIMS and SHRIMP
东昆仑中段沙松乌拉地区花岗闪长岩锆石U-Pb年龄及其地质意义
第42卷 第4期 化工 矿 产 地 质 V ol.42 No.42020年12月 GEOLOGY OF CHEMICAL MINERALS Dec. 2020东昆仑中段沙松乌拉地区花岗闪长岩锆石U-Pb 年龄及其地质意义❶付军 董进生 孙宏亮 白建海青海省地质调查院 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，青海 西宁 810012摘 要 沙松乌拉地区地处北昆仑岩浆弧和南昆仑结合带的结合部位；通过LA-ICP-MS 方法对研究区的花岗闪长岩进行锆石的U-Pb 同位素年龄测试，结果表明206Pb/238U年龄加权平均值为Mean=246.7±1.2Ma ，即花岗闪长岩的结晶年龄，该花岗闪长岩形成的地质时期为早三叠世；花岗闪长岩产于中生代岩浆弧环境，成岩时代的确定对于在该区寻找构造蚀变型金矿具有重要的地质意义。
关键词 沙松乌拉地区 锆石U-Pb 年龄 花岗闪长岩 地质意义中图分类号：P588.12；P597 文献标识码：A 文章编号：1006–5296（2020）04–0298–05沙松乌拉地区位于青藏高原北部，柴达木盆地南缘，东昆仑山脉中段。
东昆仑造山带位于华北板块的南缘，东昆仑造山带沿东昆仑-鄂拉山一线分布，呈近东西向展布（图1），南端以昆南缝合带为界，南邻巴颜喀拉，北端以昆北断裂为界与柴达木地块分界，西端延入新疆被阿尔金大型走滑断裂所截，东端大体以唐格木断裂和赛什塘-苦海断裂为界与秦岭弧盆系分界。
潘桂棠等以昆中断裂为界将东昆仑划分为祁漫塔格地块、昆北地块、昆南结合带三个构造单元，该区基底集中分布[1,2]。
笔者以沙松乌拉地区花岗闪长岩的地质特征、岩石学及年代学研究为基础，进而讨论了研究区早三叠世花岗闪长岩的地质意义。
1 区域地质背景大地构造位置属东昆仑造山带的中东段，是北昆仑岩浆弧和南昆仑结合带的结合部位（图1）。
出露地层有古元古界金水口岩群、新元古界万保沟群，下寒武统沙松乌拉组，奥陶-志留系纳赤台群，志留系赛什腾组，上泥盆统牦牛山组、下三叠统洪水川组、下-中三叠统闹仓坚沟组、中三叠统希里可特组及上三叠统八宝山组。
锆石U-Pb同位素定年的原理、方法及应用
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高少 华 ， 赵红格 ， 鱼 磊， 刘 钊 ， 王海然
（ 西北大学地质学系 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ９ ）
Hale Waihona Puke 摘要 ： 通过查 阅大量 中外文献 ， 结合 作者 实验 经过 ， 对锆石 的地球 化 学特征 和 内部 结构 ， 锆石 Ｕ — Ｐ ｂ同位素定 年 的原理 、 定年方法的优 缺点及 地质应用等 问题进行 了讨论 。结果表 明， 岩 浆锆 石与 变质锆石 在地 化和 内部 结构方面具有 不同的特征 ； 定年 的原理是 利用 Ｕ Ｐ ｂ衰变方程得 到Ⅻ Ｐ ｂ ／ 。 Ｕ、 ２ ０ ７ Ｐ ｂ ／ ”Ｕ和 Ｐ ｂ ／ 。 ６ Ｐ ｂ ３个独
LA-ICP-MS锆石年代学数据处理
优点：样品制备简单，低空白，分析时间<3分钟）。
ICP-MS Data Cal
ICP-MS Data Cal 是LA-ICP-MS数 据处理的专用软件，主要包括微量元 素组成，U-Th-Pb同位素，Pb同位素 以及Hf同位素等数据的处理。
Isoplot 软件
1，各元素背景值峰值的检查
2，检查锆石点的有效区间
3，先锆石标样（91500），后所测的锆石样品
报告中比较重要的部分
锆石U-Pb协和曲线
锆石年龄直方分布图
锆石U-Pb平均年龄
锆石U-Pb年代学最终结果
谢谢大家！
包括 文件
ICP-MS CAL 数据处理的界面 NISTDATA SRM 610 ：人造硅酸盐玻璃标样
91500：锆石标样，年龄在1062±4Ma GJ-1：锆石标样，年龄在603 ±3Ma
各个元素 背景值 各种U、 Pb比值
年龄数据 U-Pb协和图 锆石稀土特征
1，检查各元素背景值的峰值 2，检查锆石点的有效区间 3，先调整锆石标样（91500），然后调整所测的锆石样品
LA-ICP-MS锆石年代学 数据处理
报 告 人：蒋 幸 福 指导老师： 彭 松 柏 教授 Kusky T M教授
时间：2012年03月03日
提 纲
1）LA-ICP-MS技术介绍
2）ICP-MS Data Cal软件 3）isoplot软件
《锆石UPb定年》课件
锆石UPb定年是一种重要的地质年代学方法，在矿床成矿和油气勘探等方面 有着广泛的应用。
定义锆石UPb定年
什么是锆石UPb定年？
基于锆石中的铀（U）与铅 （Pb）元素的放射性衰变 原理，通过测量其中含量 比例获得的锆石年龄。
为什么选择锆石？
锆石具有高温高压稳定， 容易形成和富集等特点， 非常适合用于地质年代学 研究。
1
放射性衰变原理
铀系元素中的铀（U）会衰变成稳定的铅（Pb），衰变过程中会释放出放射性粒 子。
2
锆石中的U和Pb
在锆石形成时，会吸收周围的铀元素并固化成晶体内结构，铀元素衰变形成的铅 元素也会被封闭在晶体内部。
3
计算年龄公式
根据锆石中的U和Pb含量比值，运用不同的计算公式得出锆石的年龄。
锆石UPb定年方法的流程
问题与展望
1 锆石UPb定年的局限性有哪些？
2 锆石UPb定年方法的未来发展？
如无法确定系统中的铅是否完全为晶体内 部锆石衰变生成，使用的公式和假定条件 是否准确等。
将锆石UPb定年与其他技术相结合应用， 以及开发新的采样、分离、测量精度的提 升等。
锆石UPb定年的优势？
测量精度高，可进行高精 度和高分辨率研究，为地 质学研究提供了有力支持。
锆石的基本知识
颜色
锆石的颜色因地质条件、元素含量不同而有所 差异，通常见于透明或半透明的晶体中。
形态
锆石呈典型的四面体形态，晶体形状规整。
大小
锆石晶体大小通常在10-200微米之间，大小差 异较大。
锆石UPb定年的原理
• I电CP离-M质S谱） （MC-ICPMS）
锆石年龄解释
• 根据实验得 到的数据， 计算锆石的
锆石U-Pb协和图及协和年龄加权平均值计算方法
➢数据协和度较低， 则将该组数据加上 删除线，该组数据 在进行作图时，就 不会参与作图。
精品
选择该组数据， 不要选择标题
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1-选择Isoplot下拉菜单中的开始 （计算与作图）
精品
2-弹出初始化设置对话框，按照 下图选择相应内容-确定
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3-弹出Weighted Average对话框， 点击OK
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2-选择Isoplot下拉菜单中的开始 （计算与作图）
精品
3-弹出初始化设置对话框，按照 下图选择相应内容-OK
精品
4-弹出X-Y Weighted Mean对话框， 点击OK
精品
5-弹出Concordia Age对话框，点 击确认
精品
6-协和图OK了，里面的线条等等， 需要自己修改调整
精品
出图了，剩下的自己编辑图标吧！
精品
进行锆石U-Pb年龄的协和图处理
精品
怎样获得锆石U-Pb协和图
精品
你需要处理好的锆石数据
➢这五个数据， ➢Ratio=摩尔比值 ➢1sigma=1σ=误差 ➢rho代表协和图中单点 误差红圈的半径，如果 数据中没有，一般选取 0.6~0.8。 ➢这五个数据按照这个 顺序进行排列，进行作 图
精品
1-选择数据区，不要选择标题
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怎样ห้องสมุดไป่ตู้得年龄平均值
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➢使用
206Pb/238U年 龄 ➢需及要其关注误差作图
206Pb/238U年龄及 其所对应的协和度， 一➢每般一协个和度小于 9200%6P的b/数23据8U不年使龄用对。 应了该激光剥蚀点 所对应的锆石年龄， 可写为133±3.5Ma。 这在做单点锆石年 龄时很重要
锆石定年原理锆石U-Pb定年327页PPT
锆石晶体在船形灯丝上加热到<1600K，此时锆石尚 未蒸发，但可以去掉杂质和吸附的普通Pb；然后升高 样品带温度，使锆石蒸发并沉积到沉积带上，30分钟 后将样品带电流降低，升温电离带对沉积物进行 207Pb/206Pb比值测定。测定完成，将沉积带升温至 1900K，挥发掉沉积物。再重复开始，蒸发逐渐往核 部发展，可以获得不同层的年龄。 用MAT261质谱仪分析
对分析结果的解释
1. 单一年龄且在谐和线上 加权平均值→结晶年龄 2. 一组年龄，谐和线附近，与不一致线相交的年龄 3. 一组年龄，等时线分布，上交点→结晶年龄 4. 一组年龄，等时线分布，谐和年龄→沉积年龄 6. 低于上述最年轻谐和年龄的→变质年龄
206Pb/238U? 207Pb/206Pb?
加权平均年龄
161.8±1.5 Ma (MSWD=1.4)
上交点年龄
上交点年龄
Jack Hills, Yilgarn Craton, W Aus (S.A. Wilde et al, 2019, Nature)
下交点年龄
安徽大龙山花岗岩
（Zhao ZF et al, 2019)
206Pb*
e23t8
×
1
238U
235U
= 137.88
238U
即为谐和线某年龄点（通 过原点）的斜率的倒数
三个年龄的关系
蒸发法
所以, 对于没有Pb丢失的样品, 此方法获得的年龄是 准确的; 又由于207Pb总比206Pb少, 所以对老年龄的锆石的定 年更加可靠; 由于老锆石常常会发生Pb丢失, 所以此方法得到的 年龄一般小于或等于锆石的结晶年龄。
锆石U-Pb协和图及协和年龄加权平均值计算方法
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2019/6/13
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据协和度较低， 则将该组数据加上删 除线，该组数据在进 行作图时，就不会参 与作图。
选择该组数据， 不要选择标题
1-选择Isoplot下拉菜单中的开始 （计算与作图）
2-弹出初始化设置对话框，按照下 图选择相应内容-确定
3-弹出Weighted Average对话框， 点击OK
出图了，剩下的自己编辑图标吧！
2019/6/13
怎样获得年龄平均值
使用206Pb/238U 年龄及其误差作
图
需要关注206Pb/238U 年龄及其所对应的协和 度，一般协和度小于 90%的数据不使用。
每一个206Pb/238U年 龄对应了该激光剥蚀点 所对应的锆石年龄，可 写为133±3.5Ma。这在 做单点锆石年龄时很重 要
进行锆石U-Pb年龄的协和图处理
怎样获得锆石U-Pb协和图
你需要处理好的锆石数据
这五个数据， Ratio=摩尔比值 1sigma=1σ=误差 rho代表协和图中单点 误差红圈的半径，如果 数据中没有，一般选取 0.6~0.8。 这五个数据按照这个 顺序进行排列，进行作 图
1-选择数据区，不要选择标题
2-选择Isoplot下拉菜单中的开始 （计算与作图）
3-弹出初始化设置对话框，按照下 图选择相应内容-OK
4-弹出X-Y Weighted Mean对话框， 点击OK
5-弹出Concordia Age对话框，点击 确认
6-协和图OK了，里面的线条等等， 需要自己修改调整
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你需要处理好的锆石数据
➢这五个数据， ➢Ratio=摩尔比值 ➢1sigma=1σ=误差 ➢rho代表协和图中单点 误差红圈的半径，如果 数据中没有，一般选取 0.6~0.8。 ➢这五个数据按照这个 顺序进行排列，进行作 图
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2-选择Isoplot下拉菜单中的开始（计算与作图）
3-弹出初始化设置对话框，按照下 图选择相应内容-OK
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怎样获得年龄平均值
➢使用
选择该组数据，不要选 择标题
1-选择Isoplot下拉菜单中的开始（计算与作图）
2-弹出初始化设置对话框，按照下图选择相应内 容-确定
3-弹出Weighted Average对话框，点击OK
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206Pb/238U年 龄及其误差作图
➢需要关注 206Pb/238U年龄及其 所对应的协和度，一般 协和度小于90%的数据 不使用。
➢每一个206Pb/238U 年龄对应了该激光剥蚀 点所对应的锆石年龄， 可写为133±3.5Ma。 这在做单点锆石年龄时 很重要
➢数据协和度较低， 则将该组数据加上删 除线，该组数据在进 行作图时，就不会参 与作图。