瀝青鈾礦（GBW04420）的微區原位U-Pb定年分析

肖志斌 ，張然 ，葉麗娟 ，涂家潤 ，耿建珍 ，郭虎 ，許雅雯 ，周紅英 ，李惠民

（1.中國地質調查局天津地質調查中心，天津300170；2.中國地質調查局華北地質科技創新中心，天津300170；3.中國地質調查局鈾礦地質重點實驗室，天津300170）

由于基體效應和元素間的分餾效應，外標物質成為影響微區原位U-Pb定年分析準確度和精密度的關鍵因素[1-9]。在實際研究需求中，合適的微區U-Pb定年標準物質極其匱乏，在鈾礦物定年工作中更甚。GBW04420[10]是瀝青鈾礦鈾鉛同位素年齡國家標準物質，是TIMS法分析鈾礦物鈾鉛含量和年齡的標準，最近在國內被大量應用于微區原位U-Pb定年分析[11-20]。作者近年來致力于研制合適的鈾礦物標準物質，也對其進行了大量分析，發現其不適合于作為鈾礦物微區原位U-Pb定年的標準物質。

1 電子探針化學定年法（EPMA CHIME）分析

這是最早用來對鈾礦物進行微區原位U-Pb定年的方法，其優點是可以進行快速的原位微區無損分析，但是受限于電子探針的分析精度，還無法區分普通鉛和放射成因鉛。對含普通鉛、體系不封閉及存在多個年齡域等原因，有不同數據處理方法或經驗公式；這導致所分析的35個GBW04420數據點（數據作者另文發表）得到了不同的結果；Ranchin法[21]結果為 65.9±1.1 Ma、C-S 法[22]結果為 62.6±1.0 Ma、Bowles法[23]結果為70.5±1.2 Ma。

2 電子探針與質譜儀聯用法（EMPA&SIMS/LA-MC-ICPMS）分析

Fayek等[24]于2000年建立了電子探針與二次離子探針聯合使用U-Pb定年分析方法，并在阿薩巴斯卡盆地較老年齡的不整合型鈾礦中獲得了很好的結果。在次基礎上，作者建立了電子探針與激光剝蝕多接受等離子質譜儀聯合法[25]，并對GBW04420進行了分析（圖1，數據作者另文發表）。此法從原理上避開了激光分析中的需要外部標準物質來校準同位素比值，解決了基體匹配的外標缺乏問題；但是受到電子探針分析極限的影響，適合老年齡或者鈾礦這種高鈾含量樣品。

3 二次離子質譜法（SIMS）分析

圖1 聯用法GBW04420 U-Pb年齡諧和圖Fig.1 U-Pb Concordia plot of GBW04420 by EMPA&SIMS/LA-MC-ICPMS

Sharpe and Fayek[26,27]利用TIMS對三個鈾礦物標樣進行定值，針對PbO含量引起的基體效應，并基于U-Pb同位素比值與PbO含量之間的協變關系，建立有了三個鈾礦物標樣序列的SIMSU-Pb定年法。此法可以利用不同標樣的U-Pb同位素比值與標樣PbO百分含量之間的函數關系，來校正不同PbO含量的鈾礦物定年結果；是目前非常完善的原位微區分析方法。駱金誠等[17]在加拿大曼尼托巴大學鈾礦定年實驗室利用此法對GBW04420進行了分析（圖2a）。作者也利用此實驗室的此法對其進行了分析（圖2b，數據作者另文發表）?？梢钥吹絻纱谓Y果差距較大，幾乎是倍數的關系；可能是因為年齡比較年輕，很小程度的Pb同位素誤差就會帶來很大的年齡誤差。

4 激光剝蝕電感耦合等離子體質譜法（ns/fsLA-MC/HR/Q-ICPMS）分析

此類方法是目前單礦物定年微區原位U-Pb定年中應用最廣泛和最成熟的方法，Chipley et al.[28]和鄒東風等[29]嘗試了利用鋯石標準91500來對鈾礦物進行定年，但效果不甚理想。宗克清等[11]對此法進行了升級和優化，并采用了飛秒激光剝蝕系統，并加裝了信號勻化裝置，并認為GBW04420是一個可以用于鈾礦原位微區U-Pb同位素準確分析的標準物質。作者對此法進一步升級優化[20]，在飛秒激光剝蝕系統的基礎上，采用了多接收電感耦合等離子體質譜儀。飛秒系統的分析結果（圖3）[20]明顯優于納秒系統的結果（圖2）；但是顆粒之間存在年齡不均勻的現象。

圖2 SIMS法GBW04420 U-Pb年齡諧和圖（據參考文獻[17]）Fig.2 U-Pb Concordia plot of GBW04420 by SIMS

圖3 fsLA-MC-ICPMS法GBW04420 U-Pb年齡諧和圖（據參考文獻[20]）Fig.3 U-Pb Concordia plot of GBW04420 by fsLA-MC-ICPMS

5 同位素稀釋熱電離質譜法（IDTIMS）分析

這個標準在1995年[10]最初的定值和2013年的復核中使用的都是傳統的ID-TIMS法，進行多顆粒溶解，實際上是不同顆粒間的平均數據；為此，作者建立了單顆粒鈾礦物同位素稀釋熱電離質譜法[30]。分析結果顯示顆粒之間均一性較差（圖4），但是存在一定程度集中現象。

圖4 單顆粒ID-TIMS法GBW04420 U-Pb年齡諧和圖（據參考文獻[30]）Fig.4 U-Pb Concordia plot of GBW04420 by single-grain ID-TIMS

6 結論

（1）GBW04420的U-Pb年齡存在兩種可能性：一是大多數顆粒U-Pb年齡集中在～70 Ma；二是由于鉛丟失的原因，落在一條不一致線上，其U-Pb年齡大于100 Ma。

（2）通過TIMS法的結果可以得出，如果用GBW04420作為標準物質，我們卻不知道具體分析時選擇的顆粒的真值，無法對顆粒年齡溯源，這就給結果帶來了很大的的不確定性。

（3）通過以上分析，可以看出在使用GBW04420作為鈾礦原位微區U-Pb同位素準確分析的標準物質時要慎重，數據結果需要進行詳細分析；研制新的標準物質迫在眉睫。