束斑直径和能量密度对锆石U-Pb定年准确度的影响研究

作者：胡子奇; 张德贤^*; 刘磊

来源：现代地质, 2023, 37(03): 722-732.

DOI：10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.040

• 锆石U-Pb定年
• 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)
• 激光能量密度
• 束斑直径
• 定年精度

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是锆石U-Pb定年常用的方法之一。应用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb定年的过程中，束斑直径的大小和能量密度的高低是影响定年准确度的两个关键因素。本文开展了应用LA-ICP-MS在不同束斑直径和能量密度条件下对锆石标样91500和GJ-1 U-Pb定年结果准确度的对比研究，旨在优化LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的方法，提高分析准确度，也为其他实验室开展类似的研究工作提供一定的借鉴。实验结果表明：在剥蚀频率、扫描速度、载气流速保持不变的前提下，当能量密度固定，随着剥蚀束斑直径从25μm增大至65μm的过程中，锆石91500和GJ-1在互为标样和盲样的条件下实测年龄结果与推荐值之间的相对误差(RE)不断减小(RE分别为0.61%、0.41%、0.13%和0.08%),即增加束斑直径降低了相对误差，提高了定年准确度。而当束斑直径固定时，能量密度≤3.5 J/cm2时，随着能量密度不断增大，实测年龄结果与推荐值之间的相对误差逐渐减小(RE分别为8.69%、3.48%、3.95%、4.16%和0.41%),定年准确度逐渐增加；但是当能量密度大于3.5 J/cm2时，能量密度增大导致剥蚀速率显著增大，在深度方向上的分馏效应明显增加，对比3.5 J/cm2条件下，此时的实测年龄结果与推荐值之间的相对误差增大(RE分别为2.40%和0.83%),定年准确度降低。因此，在实际测试中，考虑到样品大小和尽可能少地对样品进行破坏，合理的能量密度和束斑大小可以有效提高定年的准确度。

• 单位
  中南大学; 物理学院