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1、独居石电子探针定年理论、方法和应用,北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室,刘树文,独居石电子探针定年理论、方法和应用,电子探针化学定年法的研究历史与现状电子探针化学定年法的优势和限度独居石的基本特性基本原理实验技术和分析方法计算方法应用范围和应用实例,一.电子探针化学定年法研究历史与现状,最早是由日本名古屋（Nagoya）大学年代测试中心铃木和博（K. Suzuki）教授于1985年首先提出并于1988年获得锆石测试数据，该方法不被接受，其论文直到1991年才被首次发表在Geochemical Journal（Suzuki et al., 1991）,一.电子探针化学定年法研究历史与现状,
2、Parrish (1990)首次提出独居石定年应用的可能性，列出了独居石的光学特征、识别方法，文章发表在 Canadian Journal of Earth Sciences从此以后独居石被较为广泛的应用于ThUPb同位素定年,一.电子探针化学定年法研究历史与现状,Montel,1996, Electron microprobe dating of monazite, Chemical Geology, 131:35-53此时的测试技术，样品从3003100 Ma，测试误差为45120Ma1998，较多的文章发表,一.电子探针化学定年法研究历史与现状,Williams, 1999, Age m
3、apping and dating of monazite, on the electron microprobe: deconvoluting multistage tectonic histories, Geology, 27:1023-1026.这篇文章的发表，引起了各国地质学家的高度重视,一.电子探针化学定年法研究历史与现状,2002.10, G.S.A 年会,主要是交流和推广电子探针独居石定年2005，American Mineralogist, vol90,发表了独居石专栏Cocherie et al. 2001 and 2005, 改善的计算方法，可以使3003000Ma 样品的
4、计算误差控制在510Ma,二.电子探针化学定年优势和限度,真正的原位定年极高的空间分辨率样品制备简单、方便不破坏样品测试速度快成本低,二.电子探针化学定年优势和限度,对于年轻样品（尤其100Ma），误差过大最大的问题是探测精度问题，通常的电子探针仪是放射性铅150ppm，与其它ThUPb同位素定年方法相比，测试精度较低对于富钙岩石，由于独居石的较少，寻找独居石非常困难由于研究程度不够，难以区分岩浆成因、变质成因的独居石现在缺少成熟的计算软件,三.独居石的基本特性,独居石具有与锆石相似的光学特征，显微镜下与锆石难以区分规则晶形是柱体单锥（粮仓状）通常为不规则晶形，高突起，糙面明显，较为明显的解理
5、（与锆石区分）在背散色图像上表现为最高亮度,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,三.独居石的基本特性,大量实验表明，独居石一旦形成，基本没有体积扩散，只有溶解、沉淀和再结晶（再生长）普通铅含量远低于电子探针的测试误差Th-U-Pb-Y体系封闭温度高于700度溶解、沉淀温度可低达200度同心环状环带、树枝状和补片状环带,四.基本原理,(Pb)=(Pb0) +(208Pb)
6、 +(207Pb) +(206Pb).(1)(Pb)=(Pb0) +(232Th ) exp (232)-1 +(235) exp (235) -1+(238)exp(238t)-1 .(2),四.基本原理,2 3 24.947510 -11/a2 3 5= 9.848510-10/a2 3 8=1.5512510 -1 0/a,四.基本原理,(2 0 8) =(2 3 2Th) exp(2 3 2) 1 (2 0 7) =(2 3 5) exp (2 3 5) -1 (2 0 6) =(2 3 8) exp (2 3 8) -1 ,四.基本原理,M(238/235)=137.88235U=U
7、/138.88238U=U137.88/138.88,四.基本原理,(Pb)=(Pb0)+(Th) exp(232)-1+()exp (235)+137.88exp(238t) /138.88 -1 .(3),四.基本原理,(PbO) =224(ThO2) =264(UO2) =270,四.基本原理,w(PbO)/M(PbO)=w(ThO2)/(ThO2)exp(232t)-1+(UO2)/(UO2)exp(235 t)+137.88exp (238) /138.88 -1 (4),四.基本原理,w(ThO2*) =(ThO2) +(UO2)(ThO2) / (UO2)(exp(232t )
8、1) exp(235t)+137.88exp(238t) /138.88 1 (5),四.基本原理,W(PbO)=a(ThO2* ) .(5),五.实验技术和分析方法,根据JXA8100型电子探针仪的设计，调整栅缝宽度和工作电流，进行Th-U-Pb-Y 四种成分探测的显著性检验和灵敏度检验确定加速电压为15Kv，工作电流为1.010-7A和合适的探测时间，以获得最高的峰背比和最好的空间分辨率, 束斑直径1m，使ZAF校正因子达到最小,五.实验技术和分析方法,使用PETJ晶体测定Th和Pb ,使用PETH晶体测量和使用TAP晶体测定。使用X射线谱线是测定Th和Pb ,测定,L测定对Th、U、Pb
9、和四种元素的峰位计数时间分别为 120秒, 180秒, 270秒和180秒，即一个测试点大约在 13分钟内完成,五.实验技术和分析方法,使用PETJ晶体测定Th和Pb ,使用PETH晶体测量和使用TAP晶体测定。使用X射线谱线是测定Th和Pb ,测定,L测定对Th、U、Pb和四种元素的峰位计数时间分别为 120秒, 180秒, 270秒和180秒，即一个测试点大约在 13分钟内完成,五.实验技术和分析方法,关于L对Pb峰的叠加，采用不含Pb的石榴石 (YAG)人工合成晶体国际标样(有标准参考值 )的L/L计数比和被测样品L计数计算出被测样品的L计数,通过Online校正Pb的计数 进行了Th-
10、M对U-M叠加的校正,再计算输出Th、U校正后的Pb浓度,五.实验技术和分析方法,采用具有明确参考值的国际标样ThO2、金属和PbCrO4分别作为ThO2, UO2 和PbO标样ThO2、金属和PbO标准偏差分别是: ThO2为 1.72% , UO2为0.336%，PbO为0.27%最后设定标准样品的参考成分, 并进行重复性检验, 使其稳定在设定的参考值误差范围内误差传播导致的年龄误差不大于1.3%，仅次于SHRIMP的年龄误差,五.实验技术和分析方法,独居石定年样品制备主要有两种方式: 超级剖光光薄片 分离独居石，然后做成台子,六.计算方法,权重平均年龄（Isoplot）通常的等时线（Suzuki，1991）三维等时线法（Cochieri,2001）,六.计算方法,权重平均年龄（Isoplot）通常的等时线（Suzuki，1991）三维等时线法（Cochieri,2001）,六.计算方法,六.计算方法,六.计算方法,六.计算方法,七.应用范围和应用实例,可以应用于大于100Ma含独居石各类地质样品的定年原位确定各矿物组合的形成时代环带状生长矿物不同环带的年龄不同变质、变形阶段，尤其是韧性剪切带定年相关的成矿作用的时代沉积盆地的成岩时代,
