CN110907477A - 一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法 - Google Patents

一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，该方法包含：(1)将砂岩碎屑进行磁选，获得非磁性矿物；(2)通过重质液体分离技术从非磁性矿物中组分中分离出锆石，并进行表面抛光；(3)观察锆石颗粒的生长环带特征，以检查均匀成分及其岩浆生长模式；(6)采用多重蚀刻技术在锆石颗粒样品上蚀刻；(7)将云母作为外部探测器附在经过蚀刻的锆石颗粒样品上，辐照，进行诱发裂变径迹；(8)在高倍数显微镜下，分析锆石颗粒和标样颗粒的裂变径迹数量，将径迹年龄分布分解为主要年龄峰；(9)锆石U‑Pb年龄测定。本发明的方法能够区分各物源不同时代形成的锆石，分辨不同物源各个时代隆升的锆石，更加精确可信。

Description

一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法
技术领域
本发明涉及一种物源分析的方法，具体涉及一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法。
背景技术
传统的沉积岩物源分析方法主要包括：碎屑岩岩屑成分鉴定法、重矿物法和元素组成判别等。其中，岩屑成分鉴定方法是通过***采集研究层位的碎屑岩沉积物，制成岩石薄片，在镜下观察组成碎屑岩的岩屑成分，从而可以大致推断组成物源区岩石的岩性。对于在不同时代形成的相同岩性的岩石，该方法无法分辨出沉积物具体来自哪个时代的岩石。重矿物法是通过***采集研究层位的碎屑岩重矿物，通过淘选、鉴别，判断其来自何种岩石，可以大致区分物源岩石所属的大类，但是该方法对物源区的判别精度太低。元素组成判别法是采集研究层位的沉积物，通过测试其中的主、微量元素组成，判断其所属的大致物源区，同样该方法的判别精度较低。
传统的沉积岩物源分析方法对目的层物源区的识别精度有限，而且人为主观性太强，不利于客观、准确地判别目的层沉积时的物源区，迫切需要建立一种综合识别方法，能够有效提高识别的精度，客观地对物源区进行识别。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，该方法解决了传统方法不能客观地进行物源识别的问题，能够区分各个物源不同时代形成的锆石，而且能够分辨不同物源各个时代隆升的锆石，使得物源分析更加精确可信。
为了达到上述目的，本发明提供了一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，该方法包含：
(1)将直径为63～400μm的砂岩碎屑进行磁选，获得非磁性矿物；
(2)通过重质液体分离技术从非磁性矿物中组分中分离出锆石，并进行表面抛光；
(3)将锆石颗粒通过带阴极探头的扫描电镜进行阴极发光成像检查，观察锆石颗粒的生长环带特征，以检查均匀成分及其岩浆生长模式；
(6)采用多重蚀刻技术在锆石颗粒样品上蚀刻；
(7)将云母作为外部探测器附在经过蚀刻的锆石颗粒样品上，使用中子流进行辐照，进行诱发裂变径迹，直到产生诱发径迹；
(8)在高倍数显微镜下，分析锆石颗粒和标样颗粒的裂变径迹数量，使用Binomfit程序将径迹数量换算成径迹年龄，并将径迹年龄分布分解为主要年龄峰；
(9)采用准分子激光结合高分辨扇形磁场质谱仪，在点模式下对锆石颗粒进行激光剥蚀铀铅定年，通过每测试若干锆石颗粒测量1个外部标样的方法进行测试；其中，以GJ-1标样作为年代测定的主要参考标准，以Si元素作为内部标样，用Nist610标样计算微量元素组成，计算锆石同位素比率、年龄和元素浓度，通过谐和图和锆石铀铅年龄分布图进行物源分析。
优选地，在步骤(1)中，在0.6A低电流下，将磁性矿物与非磁性矿物分离。
优选地，在步骤(2)中，所述重质液体分离技术为，将碘甲烷灌满锥形漏斗的2/3，把非磁性矿物倒入漏斗中，充分搅拌后放置，再将底部的重矿物组分移出漏斗，干燥后在显微镜下进行锆石挑选。
优选地，在步骤(6)中，所述采用多重蚀刻技术为，在NaOH和KOH共晶熔体中，在锆石颗粒样品上蚀刻。
优选地，所述共晶熔体温度为228℃；所述蚀刻时间为14～21h。
优选地，在步骤(7)中，所述中子流的密度为1x1015n·cm-2。
优选地，在步骤(7)中，所述外部探测器诱发裂变径迹的条件为：21℃的40％氟化氢中蚀刻45min。
优选地，在步骤(8)中，利用Fish Canyon凝灰岩作为Zeta校准的标准。
优选地，所述外部标样包含：Ausz7-5、Plesovice、Temora2、91500和Nist610中任意一种。
优选地，所述锆石同位素比率、年龄和元素浓度通过IOLITE 2.5软件计算；计算得到的锆石同位素比率和年龄通过ISOPLOT 4.0软件处理，获得谐和图和锆石铀铅年龄分布图。
本发明的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，解决了传统方法不能客观地进行物源识别的问题，具有以下优点：
本发明通过综合碎屑锆石定年与裂变径迹定年方法，不仅可以根据碎屑锆石铀铅定年数据与物源区的年龄对比，区分各个物源不同时代形成的锆石，而且能够依据裂变径迹数据，同样与物源区的数据进行对比，辨别出不同物源各个时代隆升的锆石，使得物源分析更加精确可信。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，该方法包含：
(1)使用高压装置将砂岩粉碎成小于或等于1mm的碎片，利用筛网将直径为63～400μm的砂岩碎屑分离出来；
(2)由于锆石属于非磁性的重矿物(>3.4g/cm3)，利用弗兰茨磁选机，在低电流(0.6A)下，将磁性矿物与非磁性矿物分离；
(3)通过重质液体分离技术从非磁性矿物中组分中分离出锆石：将碘甲烷(d＝3.32g/cm3)灌满锥形漏斗的2/3，把非磁性矿物倒入漏斗中，充分搅拌后放置数分钟，再将底部的重矿物组分移出漏斗，冲洗风干后在显微镜下进行锆石挑选；
(4)锆英石颗粒被挑选并固定到特氟隆垫，抛光暴露内表面；
(5)将锆石颗粒通过带阴极探头的扫描电镜进行阴极发光成像检查，观察锆石颗粒的生长环带特征，以检查均匀成分及其岩浆生长模式；
(6)采用多重蚀刻技术在228℃的NaOH和KOH共晶熔体中，在每个样品上蚀刻14或21h；
(7)将云母薄片作为外部探测器附在样品上，然后送去辐射，使用中子流1x1015n·cm-2进行辐照，通过在21℃的40％氟化氢中蚀刻45min，直到产生诱发径迹；
(8)利用Fish Canyon凝灰岩作为Zeta校准的标准，在高倍数显微镜下，分析锆石颗粒和标样颗粒的裂变径迹数量，然后使用Binomfit程序将径迹数量换算成径迹年龄，并将所有的径迹年龄分布分解为主要年龄峰；
(9)锆石U-Pb年龄测定：采用准分子激光(ARF 193nm)结合高分辨扇形磁场质谱仪(ICP-MS，Thermo ElementXR)，在直径为30μm的点模式下对碎屑锆石进行激光剥蚀铀铅定年，使用气流输送烧蚀材料(He，流速1，0.5L/min)，激光脉冲重复频率为5Hz，能量密度/注量为2.0J·cm-2，测量背景30s，消融持续时间约40s，通过每测试10个锆石颗粒测量1个外部标样(Ausz7-5，Plesovice，Temora2，91500，Nist610，外部标样，作为年龄参考标准)的方法进行测试；以GJ-1(重点外部标样)作为年代测定的主要参考标准，以Si元素(15.2wt.％)作为内部标样，用Nist610标样计算微量元素组成，使用IOLITE 2.5软件计算锆石同位素比率、年龄和元素浓度；利用ISOPLOT 4.0(Ludwig 2012)处理计算的锆石同位素比率和年龄，获得谐和图和锆石铀铅年龄分布图，通过谐和图和锆石铀铅年龄分布图进行物源分析。
传统的碎屑锆石定年方法只能识别碎屑锆石的形成年龄，对于不同物源的同一时代形成的锆石无法区分，传统的裂变径迹定年只能区分碎屑锆石的隆升年龄，无法识别不同物源的同一时代隆升的锆石。本发明通过综合碎屑锆石定年与裂变径迹定年方法，不仅可区分各个物源不同时代形成的锆石，而且能够分辨不同物源各个时代隆升的锆石，使得物源分析更加精确可信。
综上所述，本发明的方法有效克服了传统单一方法的局限性和人为主观性，从而提高物源区识别的客观性和精度。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，该方法包含：
(1)将直径为63～400μm的砂岩碎屑进行磁选，获得非磁性矿物；
(2)通过重质液体分离技术从非磁性矿物中组分中分离出锆石，并进行表面抛光；
(3)将锆石颗粒通过带阴极探头的扫描电镜进行阴极发光成像检查，观察锆石颗粒的生长环带特征，以检查均匀成分及其岩浆生长模式；
(6)采用多重蚀刻技术在锆石颗粒样品上蚀刻；
(7)将云母作为外部探测器附在经过蚀刻的锆石颗粒样品上，使用中子流进行辐照，进行诱发裂变径迹，直到产生诱发径迹；
(8)在高倍数显微镜下，分析锆石颗粒和标准样品的裂变径迹数量，使用Binomfit程序将径迹数量换算成径迹年龄，并将径迹年龄分布分解为主要年龄峰；
(9)采用准分子激光结合高分辨扇形磁场质谱仪，在点模式下对锆石颗粒进行激光剥蚀铀铅定年，通过每测试若干锆石颗粒测量1个外部标样的方法进行测试；其中，以GJ-1标样作为年代测定的主要参考标准，以Si元素作为内部标样，用Nist610标样计算微量元素组成，计算锆石同位素比率、年龄和元素浓度，通过谐和图和锆石铀铅年龄分布图进行物源分析。
2.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在0.6A低电流下，将磁性矿物与非磁性矿物分离。
3.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述重质液体分离技术为，将碘甲烷灌满锥形漏斗的2/3，把非磁性矿物倒入漏斗中，充分搅拌后放置，再将底部的重矿物组分移出漏斗，干燥后在显微镜下进行锆石挑选。
4.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述采用多重蚀刻技术为，在NaOH和KOH共晶熔体中，在锆石颗粒样品上蚀刻。
5.根据权利要求4所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，所述共晶熔体温度为228℃；所述蚀刻时间为14～21h。
6.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述中子流的密度为1x1015n·cm-2。
7.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述外部探测器诱发裂变径迹的条件为：21℃的40％氟化氢中蚀刻45min。
8.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，在步骤(8)中，利用Fish Canyon凝灰岩作为Zeta校准的标准。
9.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，所述外部标样包含：Ausz7-5、Plesovice、Temora2、91500和Nist610中任意一种。
10.根据权利要求1所述的利用锆石铀铅与裂变径迹双定年进行物源分析的方法，其特征在于，所述锆石同位素比率、年龄和元素浓度通过IOLITE 2.5软件计算；计算得到的锆石同位素比率和年龄通过ISOPLOT 4.0软件处理，获得谐和图和锆石铀铅年龄分布图。
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