张亮亮，朱弟成等：TARIM方解石——公斤级别的巨晶方解石激光U-Pb定年微区分析标样【JAAS】

发布时间：2023-09-20     作者：[科学研究院]陈曦    阅读：269次

方解石是岩石圈中最常见的一种矿物，可以形成于各种地质环境和过程中。方解石含有少量的U，使得它可以成为U-Pb定年矿物而记录各种地质过程的发生时代。近年来，随着LA-ICPMS技术的发展，方解石激光原位U-Pb定年方法得到了广泛应用，对大量地质疑难问题（如哑地层、同构造方解石脉）的年代学标定提供了直接证据。然而，目前已经发表的方解石（碳酸盐矿物）激光原位标样多为国外研发，且这些标样或多或少存在一些问题，如，无ID-TIMS年龄定值、年龄不均一、难以被分享获得等，严重制约了国内方解石（碳酸盐矿物）LA-ICPMS原位U-Pb定年方法的发展和应用。

有潜力成为激光原位微区分析的方解石标样可遇不可求。中国地质大学（北京）朱弟成教授团队的张亮亮副研究员基于所在的矿物激光微区分析实验室（Milma Lab），四年以来开展了大量碳酸盐激光原位U-Pb定年的方法开发及地质应用工作，同时也一直在进行相关标样的研制和开发。

在一次偶然的与同行的交流过程中，该研究团队获得了一块命名为“TARIM”的巨晶方解石，该巨晶方解石重1245克（图1），来自中国新疆塔里木盆地西北缘的阿克苏地区。TARIM巨晶方解石整体呈浅白色，透亮洁净，U含量适中（平均约0.48 ppm）。经过大量测试和同行比对，结果显示TARIM是一块年龄均一的方解石标样，同时也是目前已经发表的全球首个巨晶方解石标样。TARIM巨晶方解石的研发可满足国内外激光实验室长期的使用需求。

图1 （a）产于晶洞的TARIM巨晶方解石的野外特征；（b）TARIM巨晶方解石手标本；（c）被切成小块进行随机均匀性检验的TARIM方解石；（d）被制成靶的TARIM方解石样品

EPMA和LA-ICPMS元素及Mapping分析显示（图2），TARIM巨晶是一块低Mg方解石（MgO含量平均值为0.17 wt.%），不同颗粒具有均一的U、Th和Pb含量（均值分别为0.48 ppm，0.019 ppm和0.003 ppm），以及极低的Th/U比（0.05）。

图2 方解石TARIM微量元素Mapping结果。Mapping区域大小为2毫米×2毫米，纵向比例尺单位为ppm

加拿大多伦多大学Jack Satterly地质年代学实验室采用双稀释剂法对TARIM巨晶方解石进行了ID-TIMS分析，获得的下交点年龄为208.5 ± 0.6 Ma (2S, MSWD = 1.04，图3)，上交点²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb初始值为0.86±0.01。

图3 方解石TARIM的ID-TIMS U-Pb定年结果

中国地质大学（北京）矿物激光微区分析实验室（Milma Lab）采用LA-MC-ICPMS方法对TARIM巨晶方解石进行了均一性检验。在长达两年的时间内，实验室采用不同的激光参数对不同的颗粒进行了分析，结果显示TARIM巨晶方解石具有非常均一的年龄。339个激光原位单点分析结果在Tera-Wasserburg图解中获得的下交点年龄为208.2 ± 0.4/5.2 Ma (2S, MSWD = 2.7，图4），该结果与ID-TIMS年龄在误差范围内一致。

图4 方解石TARIM的LA-MC-ICPMS U-Pb定年结果

 同时，该项研究还在四川创源微谱科技有限公司利用LA-Q-ICPMS方法对TARIM巨晶方解石进行了U-Pb年龄的均一性检验。在肖阳工程师的帮助下，利用不同激光参数对TARIM进行分析，结果显示TARIM巨晶方解石对低灵敏度的四级杆型质谱也有很好的适应性。176个激光原位单点分析结果在Tera-Wasserburg图解中获得的下交点年龄为207.6 ± 0.8/1.7 Ma (2S, MSWD = 3.5，图5），该结果与ID-TIMS年龄和LA-MC-ICPMS方法结果在误差范围内均一致，再次验证了TARIM巨晶方解石的U-Pb年龄具有很好的均一性。

图5 方解石TARIM的LA-Q-ICPMS U-Pb定年结果 

通过对TARIM巨晶方解石进行的多种方法的定值和均一性检验，结果表明TARIM方解石具有均一的年龄，可以作为方解石（碳酸盐矿物）U-Pb定年激光原位微区分析的基体匹配标样。TARIM方解石样品量充足，可以长期分发给国内外激光实验室使用，欢迎国内外同行联系本文作者获取。

中国地质大学（北京）朱弟成教授负责的矿物激光微区分析实验室（Mineral Laser Microprobe Analysis Lab, Milma Lab），目前可以进行LA-Q-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS的碳酸盐岩U-Pb定年工作，具体可与张亮亮副研究员联系。欢迎更多同仁参与讨论，共同为碳酸盐U-Pb定年方法技术的开发和应用贡献力量。

该研究受到国家自然科学基金（41973052、42121002、41602059和41772152）联合资助。发表于分析化学领域国际知名期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》。中国科学院地质与地球物理研究所周锡强副研究员提供了TARIM巨晶方解石；中国地质大学（北京）王天天副研究员在ID-TIMS数据解释上给予的指导和帮助。

论文信息：

Zhang Liang-Liang*（张亮亮）, Zhu Di-Cheng*（朱弟成）, Xie Jin-Cheng（谢锦程）, Wang Qing（王青）, Kamo S., Rochín-Ba？aga H., Xiao Yang（肖阳）. 2023. TARIM Calcite: A potential reference material by Laser ICPMS in situ calcite U–Pb dating, Journal of Analytical Atomic Spectrometry

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ja/d3ja00222e/unauth