一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法技术

本发明专利技术公开了一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，包括：将第一锡石标准物质排成第一排、第二锡石标准物质排成第二排、锡石样品排成第三排，分别都嵌入到同一环氧树脂中，从而制成样品靶；在第一时间，获得第一检测信号；在第二时间，获得第二检测信号；在第三时间，获得第三检测信号；根据第一检测信号来获得第一锡石标准物质中的初始铪同位素，根据第二检测信号来获得第二锡石标准物质中的初始铪同位素，根据第三检测信号来获得锡石样品中的初始铪同位素；以及利用第一锡石标准物质中的初始铪同位素、第二锡石标准物质中的初始铪同位素来校正锡石样品中的初始铪同位素，以便获得锡石样品中初始铪同位素测定的校正结果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法


[0001]本专利技术涉及同位素地球化学铪同位素
，特别涉及一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法。

技术介绍

[0002]锡石(SnO2)属于金红石矿物族，是一种四方晶系的氧化物型含铀矿物，它不仅是各类锡多金属矿床中的主要矿石矿物，同时也是一种常见的副矿物，伴生于花岗岩有关的钨矿床、伟晶岩有关的锂铍铌钽矿及火山成因块状硫化物矿床。
[0003]早期关于锡矿床成矿年龄的确定，主要是以测定与锡有关的花岗岩的结晶年龄(如锆石铀
‑
铅、云母氩
‑
氩、全岩铷
‑
锶等)或者借助脉石矿物的同位素年龄数据等来获得。由于不同研究者选择的测试矿物对象及测试方法不同，所得同一矿床的成矿年龄有时会存在很大差异，从而导致对矿床成因的不同认识。
[0004]锡石的封闭温度高，其结晶年龄可以直接代表成矿年龄，是直接获取锡矿形成时间的最有效手段。由于锡石具有相对较高的铀/铅比值及较低铅含量，是进行铀
‑
铅同位素定年的理想对象。为了更好地限制锡矿矿床的形成时代，需要对它的地质成因有深入的了解。而它的形成年代就是一个重要的成因要素。精确获得锡石年龄是研究成矿背景，对比已知地质事件的前提条件。
[0005]除了锡矿成矿时代，锡矿物质来源是其同位素地球化学中另外一个非常重要的参数。锡石含有一定铪(100～600微克/克)，是进行铪同位素测定的潜在对象，从而为锡矿成矿物质源区的同位素地球化学示踪提供了一种新的手段，为锡矿年代学与物质源区成因研究提供新的认识与思考。
[0006]目前，铪同位素测定的仪器是多接收等离子质谱仪。由于锡石是一种固态粒状的矿物，因此必须把整个锡石颗粒在高温下用酸溶解，然后经过化学分离技术，除去杂质和干扰元素，得到纯铪溶液，最后测试锡石铪同位素。该方法得到的是整个锡石颗粒(颗粒大约10
‑3克)的信息，由于采集的样品量大，所以得到的铪同位素精度很高，一般小于0.001％，比如可以得到锡石铪同位素是0.282190
±
0.000010，是目前最精确的方法。
[0007]以上化学方法，由于需要把锡石颗粒进行溶解，因此得到的是锡石样品铪同位素的平均值，而实际上，由于锡石的生长地质过程非常复杂，如可能经历蚀变，另外，大量包裹体或者与高铪矿物(如锆石、铌钽铁矿等)与锡石共生或伴生，因此锡石在大尺度上可能并不具有相同的铪同位素。如果仅采用化学方法来获取锡石铪同位素，其所测得的铪同位素平均值并不能真正反映锡石在微区尺度(～100微米)的真实铪同位素，因此化学方法仅适合生长过程简单、均一的锡石样品开展铪同位素测定，如锡石铪同位素标准物质的定值和标定工作。此外，当前化学方法最大的困难是锡石很难溶解，20～30毫克锡石需要高温高压溶解三十天，这也是没有化学方法进行锡石铪同位素的根本原因。
[0008]近二十年来，随着技术的快速发展，激光微区铪同位素方法(锆石等)已经得到广泛应用，成为探讨地球演化和各类地质作用过程的重要手段。相对化学方法而言，激光微区
方法具有制样简便、分析快速、较高空间分辨率等明显优势，同时也避免了繁琐的化学实验。因此，激光微区铪同位素技术发展快速，极大促进了铪同位素地球化学应用研究。
[0009]但是，激光微区铪同位素技术主要集中在锆石等铪含量(大于1000微克/克)高的矿物，而锡石铪含量通常为100～600微克/克，目前还没有相关文献详细报道锡石铪同位素的工作。激光微区锆石铪同位素测定方法是否适合锡石，锆石与锡石之间是否存在基体效应，同质异位素(
176
Lu和
176
Yb会干扰
176
Hf)干扰校正如何计算等关键技术问题也没有进行详细的讨论和研究。
[0010]此外，激光微区方法是一种相对分析技术，离不开同种矿物作为激光微区分析的标准物质。根据专利技术人对所属
的研究和了解，目前还没有锡石铪同位素的激光微区标准物质，因此，只有从根本上解决以上技术难题，激光微区锡石铪同位素技术才能真正进入实际应用阶段。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，以解决以上技术问题以及其他潜在技术问题中的至少一个技术问题。
[0012]本专利技术各示例性实施例提出了一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，包括：
[0013]将颗粒状的第一锡石标准物质排成第一排、颗粒状的第二锡石标准物质排成第二排、颗粒状的锡石样品排成第三排，分别都嵌入到同一环氧树脂中，从而制成直径为1英寸～2英寸的样品靶，并将所述样品靶放入激光剥蚀池样品腔中。
[0014]在第一时间，采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述第一锡石标准物质进行激光微区剥蚀，以便产生所述第一锡石标准物质的气溶胶颗粒；其中，所述第一锡石标准物质的气溶胶颗粒经过多接收电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统，从而获得第一检测信号。
[0015]在第二时间，采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述第二锡石标准物质进行激光微区剥蚀，以便产生所述第二锡石标准物质的气溶胶颗粒；其中，所述第二锡石标准物质的气溶胶颗粒经过多接收电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统，从而获得第二检测信号。
[0016]在第三时间，采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述锡石样品进行激光微区剥蚀，以便产生所述锡石样品的气溶胶颗粒；其中，所述锡石样品的气溶胶颗粒经过多接收电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统，从而获得第三检测信号。
[0017]根据所述第一检测信号来获得所述第一锡石标准物质中的初始铪同位素，根据所述第二检测信号来获得所述第二锡石标准物质中的初始铪同位素，根据所述第三检测信号来获得所述锡石样品中的初始铪同位素。
[0018]利用所述第一锡石标准物质中的初始铪同位素、所述第二锡石标准物质中的初始铪同位素来校正所述锡石样品中的初始铪同位素，以便获得所述锡石样品中初始铪同位素测定的校正结果。
[0019]根据本公开的实施例，所述第一锡石标准物质的颗粒总数为X，所述第二锡石标准
物质的颗粒总数为Y，所述锡石样品的颗粒总数为Z，其中X、Y、Z为大于等于1的自然数。
[0020]根据本公开的实施例，当X和Y为偶数且Z为5的倍数时，在第一时间有2颗所述第一锡石标准物质被聚焦并进行激光微区剥蚀，在第二时间有2颗所述第二锡石标准物质被聚焦并进行激光微区剥蚀，在第三时间有5颗所述锡石样品被聚焦并进行激光微区剥蚀，并依次循环直到完成所有颗粒的检测。
[0021]根据本公开的实施例，所述离子信号检测系统是法拉第杯；所述磁场的磁场强度能够被调节以使得一次离子中的
172
Yb，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，其特征在于，包括：将颗粒状的第一锡石标准物质排成第一排、颗粒状的第二锡石标准物质排成第二排、颗粒状的锡石样品排成第三排，分别都嵌入到同一环氧树脂中，从而制成直径为1英寸～2英寸的样品靶，并将所述样品靶放入激光剥蚀池样品腔中；在第一时间，采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述第一锡石标准物质进行激光微区剥蚀，以便产生所述第一锡石标准物质的气溶胶颗粒；其中，所述第一锡石标准物质的气溶胶颗粒经过多接收电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统，从而获得第一检测信号；在第二时间，采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述第二锡石标准物质进行激光微区剥蚀，以便产生所述第二锡石标准物质的气溶胶颗粒；其中，所述第二锡石标准物质的气溶胶颗粒经过多接收电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统，从而获得第二检测信号；在第三时间，采用准分子激光源并以平行光方式聚焦至所述样品靶上的所述锡石样品进行激光微区剥蚀，以便产生所述锡石样品的气溶胶颗粒；其中，所述锡石样品的气溶胶颗粒经过多接收电感耦合等离子体质谱仪中的电场和磁场，以实现角度和速度双聚焦并到达离子信号检测系统，从而获得第三检测信号；根据所述第一检测信号来获得所述第一锡石标准物质中的初始铪同位素，根据所述第二检测信号来获得所述第二锡石标准物质中的初始铪同位素，根据所述第三检测信号来获得所述锡石样品中的初始铪同位素；以及利用所述第一锡石标准物质中的初始铪同位素、所述第二锡石标准物质中的初始铪同位素来校正所述锡石样品中的初始铪同位素，以便获得所述锡石样品中初始铪同位素测定的校正结果。2.根据权利要求1所述的激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，其特征在于，所述第一锡石标准物质的颗粒总数为X，所述第二锡石标准物质的颗粒总数为Y，所述锡石样品的颗粒总数为Z，其中X、Y、Z为大于等于1的自然数。3.根据权利要求2所述的激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，其特征在于，当X和Y为偶数且Z为5的倍数时，在第一时间有2颗所述第一锡石标准物质被聚焦并进行激光微区剥蚀，在第二时间有2颗所述第二锡石标准物质被聚焦并进行激光微区剥蚀，在第三时间有5颗所述锡石样品被聚焦并进行激光微区剥蚀，并依次循环直到完成所有颗粒的检测。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，其特征在于，所述离子信号检测系统是法拉第杯；所述磁场的磁场强度能够被调节以使得一次离子中的
172
Yb，
173
Yb，
175
Lu，
176
Yb+
176
Lu+
176
Hf，
177
Hf，
178
Hf，
179
Hf和
180
Hf依次通过电场和磁场到达所述离子信号检测系统；其中Yb是镱，Lu是镥，Hf是铪；其中，所述一次离子在第一时间为所述第一锡石标准物质的一次离子并被检测为所述第一检测信号，在第二时间为所述第二锡石标准物质的一次离子并被检测为所述第二检测信号，在第三时间为所述锡石样品的一次离子并被检测为所述第三检测信号。5.根据权利要求4所述的激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，其特征在于，所述根据所述第一检测信号来获得所述第一锡石标准物质中的初始铪同位素，包括根据以下公式(1)至公式(4)来进行计算：
176
Yb
测
＝
172
Yb
测
×
(
176
Yb/
172
Yb)
真
×
(M
176
/M
172
)
βYb
(1)
176
Lu
测
＝
175
Lu
测
×
(
176
Lu/
175
Lu)
真
×
(M
176
/M
175
)
βLu
(2)
176
Hf
测
＝(
176
Yb
测
+
176
Lu
测
+
176
Hf
测
)
‑
176
Yb
测
‑
176
Lu
测
(3)[
176
Hf/
177
Hf]
测量
＝[
176
Hf/
177
Hf]
初始
+[
176
Lu/
177
Hf]
测量
*(e
λ176t
‑
1)(4)其中，公式(1)用于计算
176
Yb
测
；公式(1)中(
176
Yb/
172
Yb)
真
为所述第一锡石标准物质中已知的
176
Yb/
172
Yb理论真值，M
176
/M
172
为
176
Yb的质量数与
172
Yb的质量数之比，
βYb
为所述第一锡石标准物质中的Yb分馏因子；
172
Yb
测
为所述第一检测信号中检测到的
172
Yb测量值；其中，公式(2)用于计算
176
Lu
测
；公式(1)中(
176
Lu/
175
Lu)
真
为所述第一锡石标准物质中已知的
176
Lu/
175
Lu理论真值，M
176
/M
175
为
176
Lu的质量数与
175
Lu的质量数之比，
βLu
为所述第一锡石标准物质中的Lu分馏因子；
175
Lu
测
为所述第一检测信号中检测到的
175
Lu测量值；其中，公式(3)为根据公式(1)和公式(2)的结果来计算出
176
Hf
测
；而
176
Yb
测
+
176
Lu
测
+
176
Hf
测
为所述第一检测信号中检测到的
176
Yb+
176
Lu+
176
Hf测量值；其中，公式(4)是在公式(1)
‑
公式(3)获得
176
Lu
测
和
176
Hf
测
之后，结合所述第一检测信号中检测到的
177
Hf的测量值，来获得所述第一锡石标准物质中的初始铪同位素[
176
Hf/
177
Hf]
初始
；公式(4)中衰变常数λ
176
＝1.867*10
‑
11
是已知的常数，t是已知的所述第一锡石标准物质的年龄时间。6.根据权利要求4所述的激光微区锡石样品铪同位素测定的校正方法，其特征在于，所述根据所述第二检测信号来获得所述第二锡石标准物质中的初始铪同位素，包括根据以下公式(5)至公式(8)来进行计算：
176
Yb
测
＝
172
Yb
测
×
(
176
Yb/
172
Yb)
真
×
(M
176
/M
172
)
βYb
(5)
176
Lu
测
＝
175
Lu
测
×
(
176
Lu/
175
Lu)
真
×
(M
176
/M
175
)
βLu
(6)
176
Hf
测
＝(
176
Yb
测
+
176
Lu
测
+
176
Hf
测
)
‑
176
Yb
测
‑
176
Lu
测
(7)[
176
Hf/
177
Hf]
测量
＝[
176
Hf/
177
Hf]
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨岳衡，杨明，吴石头，黄超，谢烈文，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：