一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用，通过对原始扫面数据进行数据分析、提取和增强等处理，实现目标矿物分离与提纯，同时运用噪音数据处理技术，凸显了目标矿物相中定年指标(U含量、Pb含量、Pb

【技术实现步骤摘要】
一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用


[0001]本专利技术属于矿物演化历史研究
，具体涉及一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用。

技术介绍

[0002]在地质学研究过程中，准确测量地质体的形成时代已经成为了解其形成历史不可或缺的方法。但是地质体在形成过程中或者形成之后会受到各种内因和外因作用及影响，从而产生了矿物晶体的成分非均质性变化。如扩散、重结晶、二次生长及溶蚀再沉淀等过程都会影响元素含量及矿物的U
‑
Pb同位素体系的变化。因此如何准确的限定矿物中亚微米尺度上U
‑
Pb同位素所代表的地质意义，对恢复地质体经历的演化历史至关重要。
[0003]随着原位分析技术的进步，激光剥蚀
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电感耦合等离子体质谱(LA
‑
ICP
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MS)在原位微区定年方面发挥重要作用，这种技术简便快捷、运行成本低等特点，但是LA
‑
ICP
‑
MS点分析存在随机性和盲目性，很难精确限定高度不均一性样品的形成过程，从而造成重要定年信息的丢失。元素及同位素成分的空间分布是刻画矿物生长过程及形成历史最关键的步骤，也是确定是否存在多阶段和多其次生长的重要一环。因此，越来越多的学者开始运用LA
‑
ICP
‑
MS技术对矿物等扫面分析(MAPPING)工作，通过这项工作可以很好的获得矿物表面的元素及同位素等的分布情况，但是该技术由于剥蚀深度浅、剥蚀时间短、分析时间短等特点，相比于LA
‑
ICP
‑
MS点分析，精度低，且在收集信号及测试过程中会产生一些噪音数据(例如负值及空值)，此外，扫面分析在测试过程中会将测试矿物的共生矿物、裂隙及包体等都完成分析，这些都会对测试矿物带来干扰。
[0004]因此，需要寻找一种新的、高效的、适合含铀非均质矿物原位微区U
‑
Pb定年的方法，即具有点分析的精度，又可以很好反映矿物元素和同位素在空间上的分布，以精确的反演矿物形成历史，为地质体的形成和演化提供重要限定。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法及应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]本专利技术提供一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法，包括以下具体步骤：
[0008]步骤S1、采集基岩样品，所述基岩样品中富含锆石、金红石或石榴石中的任一种；
[0009]步骤S2、样品岩相学分析
[0010]步骤S21、将采集的基岩样品磨制宽25mm，长30
‑
35mm，厚度0.05mm探针片和宽25mm，长30
‑
35mm，厚度0.08mm激光片，显微镜下观察其对应的矿物特征，详细记录其岩相学及共生组合特征；
[0011]步骤S22、选择晶型好、颗粒完整、无杂质包体的单矿物晶体作为代表性样品；
[0012]步骤S23、在基岩样品上以单矿物晶体为目标设计大于单矿物晶体颗粒大小的矩形区域作为实验测试位置，并使用记号笔进行标记，对选择的实验测试位置开展激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪原位微区元素面扫描MAPPING分析；
[0013]步骤S3、MAPPING数据的矿物相分离与提纯
[0014]将步骤23获得的LA
‑
ICP
‑
MS MAPPING的矩阵数据，采用K
‑
means半自动监督多通道分类方法，实现矿物相分离，提纯单矿物晶体；
[0015]步骤S4、数据清洗和滤波分析
[0016]高U矿物，利用提纯分离的高U矿物数据进行数据清洗，将负数与空值替换，对处理数据进行中值滤波，凸显元素分布规律；
[0017]低U矿物，利用提纯分离的低U矿物数据进行数据清洗，将负值与空值替换，对处理数据进行中值滤波，确定高U
238
低Pb
204
的成分环带；
[0018]步骤S5、期次判别及SPOT点位设计
[0019]高U矿物：利用滤波后的数据进行U
‑
Pb年龄谐和图的制作，确定是否存在多期次及Pb丢失，并计算Th/U与Pb丢失之间的关系，将U
238
元素分布稳定的区域作为设计LA
‑
ICP
‑
MS SPOT分析点位的区域，排除U
238
元素突变或渐变区域，依据上述原则设计LA
‑
ICP
‑
MS SPOT分析点位分布图；
[0020]低U矿物：寻找高U低Pb的成分环带，判断是否存在多期次，对U
238
元素分布稳定且含量大于10ppm的区域设计LA
‑
ICP
‑
MS SPOT分析点位分布图；
[0021]步骤S6、精确限定矿物形成年龄
[0022]高U矿物：运用ICPMSDataCal软件处理并解译定年数据，结合ISOPLOTR软件制作U
‑
Pb年龄谐和图及U
‑
Pb加权平均年龄图；
[0023]低U矿物：运用ICPMSDataCal软件处理并解译数据，若单点Pb
206
/U
238
年龄谐和度均大于80％，可利用ISOPLOTR软件制作U
‑
Pb年龄谐和图及U
‑
Pb加权平均年龄图。若单点Pb
206
/U
238
年龄谐和度大多数小于80％，可利用ISOPLOTR软件制作T
‑
W U
‑
Pb谐和年龄图解。
[0024]进一步的，在步骤S22中，所述单矿物晶体粒径大于0.1mm。
[0025]进一步的，在步骤S2中，所述激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪由Agilent 7900四极杆等离子体质谱、COMPexPro 102ArF 193nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成，以矿物既定标准样品和国际标准物质玻璃标样NIST610为校正标准，进行U
‑
Pb同位素定年和微量元素含量处理，用iolite4软件进行数据还原并导出MAPPING元素的矩阵数据。
[0026]进一步的，所述激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪的测试参数包括激光工作参数和ICP
‑
MS工作参数，所述激光工作参数为：激光剥蚀过程中采用高纯氦气作载气、高纯氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入等离子体之前通过一个T型接头混合，前期采用面扫描MAPPING，采样方式为快速点剥蚀，以点连线，以线成面，每个分析点持续3～5s的时间，包括1～2s空白信号、2～3s的样品剥蚀与清洗时间，氦气流量为0.6～0.9L/min，激光能量密度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反演非均质矿物原位微区年代学历史的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤S1、采集基岩样品，所述基岩样品中富含锆石、金红石或石榴石中的任一种；步骤S2、样品岩相学分析步骤S21、将采集的基岩样品磨制25mm宽，30
‑
35mm长，0.05mm厚探针片和25mm宽，30
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35mm长，0.08mm厚激光片，显微镜下观察其对应的矿物特征，详细记录其岩相学及共生组合特征；步骤S22、选择晶型好、颗粒完整、无杂质包体的单矿物晶体作为代表性样品；步骤S23、在基岩样品上以单矿物晶体为目标设计大于单矿物晶体颗粒大小的矩形区域作为实验测试位置，并使用记号笔进行标记，对选择的实验测试位置开展激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪原位微区元素面扫描MAPPING分析；步骤S3、MAPPING数据的矿物相分离与提纯将步骤23获得的LA
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ICP
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MS MAPPING的矩阵数据，采用K
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means半自动监督多通道分类方法，实现矿物相分离，提纯单矿物晶体；步骤S4、数据清洗和滤波分析高U矿物，利用提纯分离的高U矿物数据进行数据清洗，将负数与空值替换，对处理数据进行中值滤波，凸显元素分布规律；低U矿物，利用提纯分离的低U矿物数据进行数据清洗，将负值与空值替换，对处理数据进行中值滤波，确定高U
238
低Pb
204
的成分环带；步骤S5、期次判别及SPOT点位设计高U矿物：利用滤波后的数据进行U
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Pb年龄谐和图的制作，确定是否存在多期次及Pb丢失，并计算Th/U与Pb丢失之间的关系，将U
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元素分布稳定的区域作为设计LA
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ICP
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MS SPOT分析点位的区域，排除U
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元素突变或渐变区域，依据上述原则设计LA
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ICP
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MS SPOT分析点位分布图；低U矿物：寻找高U低Pb的成分环带，判断是否存在多期次，对U
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元素分布稳定且含量大于10ppm的区域设计LA
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ICP
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MS SPOT分析点位分布图；步骤S6、精确限定矿物形成年龄高U矿物：运用ICPMSDataCal软件处理并解译定年数据，结合ISOPLOTR软件制作U
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Pb年龄谐和图及U
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Pb加权平均年龄图；低U矿物：运用ICPMSDataCal软件处理并解译数据，若单点Pb
206
/U
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年龄谐和度均大于80％，可利用ISOPLOTR软件制作U
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Pb年龄谐和图及U
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Pb加权平均年龄图；若单点Pb
206
/U
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年龄谐和度大多数小于80％，可利用ISOPLOTR软件制作T
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W U
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Pb谐和年龄图解。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S22中，所述单矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，姜晓佳，陈鑫，王书存，卫建刚，豆孝芳，舒德福，林道湖，李京京，洛桑尖措，康鹏，索朗卓嘎，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：