杨双、张亮亮、王瑞等：LA-MC-ICP-MS高分辨率U-Pb定年在具有成分环带的铌钽矿物中的应用——对铌钽矿物基体效应的重新评估【JAAS】

发布时间：2024-08-24     作者：[科学研究院]陈曦    阅读：0次

铌铁矿族矿物（Columbite-group minerals）（CGMs）是最主要的含铌钽经济矿物，主要赋存于稀有金属花岗岩、碱性岩、碳酸盐岩、伟晶岩及热液脉中。由于其具有高U低普通Pb的特性，目前已被广泛应用于稀有金属花岗岩和伟晶岩的U-Pb年代学分析测试。

 目前关于铌钽矿物激光原位U-Pb年代学分析方法仍有一些问题需要解决：

（1）现有的铌钽矿物激光原位U-Pb定年常用束斑直径为20~90 μm，无法对晶粒较小以及具有成分环带的CGMs进行原位U-Pb定年；

（2）在激光原位U-Pb定年中，具有不同Ta/（Nb+Ta）和Mn/（Fe+Mn）值的CGMs之间是否会产生基体效应，目前尚无定论；

（3）前人对于CGMs的成分环带多从地球化学角度进行研究，能否从高分辨率激光原位年代学的角度，探讨具有简单成分环带和振荡环带的CGMs的成因机制。

 针对上述问题，我院博士研究生杨双，在张亮亮副研究员和王瑞教授的指导下，选择了来自新疆东天山造山带镜儿泉Li-Be-Nb-Ta矿床和阿尔泰造山带Be-Nb-Ta矿床的样品，采用中国地质大学（北京）朱弟成教授领导下的矿物激光微区分析实验室（Milma Lab）的LA-MC-ICP-MS仪器进行相关研究，取得进展如下：

 （1）采用LA-MC-ICP-MS仪器建立了高分辨率铌钽矿物激光原位U-Pb定年方法，分辨率可达10 μm。该方法适用于晶粒较小或具有成分环带的铌钽矿物。（图1）

（2）在高分辨率激光原位分析过程中，所观察到的Nb（铌）和Ta（钽）分馏效应的差异尤为明显。表现为当标样与样品之间的Ta/（Nb+Ta）值存在显著差异时，则会产生基体效应。因此，在进行高分辨率铌钽矿物原位U-Pb定年时，推荐使用与样品基体匹配的外标进行校正，即采用铌铁矿标样Coltan139校正富Nb样品，采用重钽铁矿标样CT1和CT3校正富Ta样品（图2，3，4）。

（3）鉴于第（2）条，在对铌钽矿物进行高分辨率U-Pb定年之前，采用BSE观察待测样品是否具有成分分带，采用EPMA测定样品的Ta/（Nb+Ta）值是至关重要的。

（4）对具有成分环带的铌钽矿物进行U-Pb定年，采用铌铁矿Coltan139校正富Nb区域，重钽铁矿CT1校正富Ta区域，结果表明具有振荡环带的铌钽矿物与均质的铌钽矿物均是岩浆同期的产物（图5）。

图1 来自新疆镜儿泉和大喀拉苏矿床的均质铌铁矿样品的U-Pb协和图。采用Coltan139作为外标，在LA-Q-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS仪器的不同激光束斑直径下，获得的年龄在误差范围内一致。

图2 JEQ-2样品的EPMA和U-Pb年代学分析点位示意图

图3 样品JEQ-2的²⁰⁶Pb/²³⁸U均值年龄

图4 采用CT1作为外标校正的样品JEQ-2的协和图

图5 采用Coltan139和CT1校正样品JEQ-2所获年龄示意图（Clb-(Fe) = 铌铁矿; Tpl-(Fe) = 重钽铁矿; Ttl-(Mn) = 钽锰矿; Clb-(Mn) = 铌锰矿）

    上述成果受到国家自然科学基金项目（92162104，42225204），中央高校基本科研业务费专项资金（2652023001）和高等学校学科创新引智“111”计划（B18048）的联合资助，发表于分析化学领域国际知名期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》。

      论文信息：Shuang Yang (杨双), Liang-Liang Zhang* (张亮亮), Rui Wang* (王瑞), Di-Cheng Zhu (朱弟成), Jin-Cheng Xie (谢锦程), Qing Wang (王青), and Wen-Tan Xu (徐文坦). 2024. Application of high-resolution laser multi collector ICP-MS U-Pb dating to columbite-group minerals with compositional zonation: Reassessment of matrix effects among columbite-group minerals, Journal of Analytical Atomic Spectrometry.

      原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ja/d4ja00201f