應(yīng)用SHRIMP U-Pb定年法研究騰沖地區(qū)中更新世英安巖的形成時(shí)代

李琳琳1， 王書(shū)兵2， 石玉若1*

(1.北京離子探針中心， 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所， 北京 100037；

2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院力學(xué)研究所， 北京 100081)

摘要：騰沖火山巖群是我國(guó)著名的年輕火山巖群，前人主要采用K-Ar法、不平衡鈾系等同位素定年方法研究該區(qū)火山巖的年齡并劃分其噴發(fā)期次，采用K-Ar法獲得騰沖火山巖0.013～17.84 Ma的年齡以及0.13～ 2.9 Ma的等時(shí)線年齡，不平衡鈾系法主要用于該地區(qū)0.23 Ma以來(lái)的樣品年齡研究。傳統(tǒng)的同位素定年體系的精確度和定年范圍對(duì)于研究該區(qū)火山巖的年齡存有很大局限性。近年來(lái)，微區(qū)原位離子探針U-Pb定年在年輕地質(zhì)體年代學(xué)研究中表現(xiàn)出巨大潛力，在國(guó)際上已經(jīng)應(yīng)用于中更新世晚期地質(zhì)體的年齡測(cè)定。本文報(bào)道了應(yīng)用鋯石SHRIMP U-Pb定年方法對(duì)騰沖曲石地區(qū)中更新世英安巖的3次測(cè)定結(jié)果，3次實(shí)驗(yàn)的年齡值在誤差范圍內(nèi)一致。在對(duì)一次離子流選擇及其強(qiáng)度、二次離子積分時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件探討的基礎(chǔ)上，綜合分析3次實(shí)驗(yàn)中的二次離子計(jì)數(shù)表明第3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有更高的精確度，年齡值為0.41±0.01 Ma，屬中更新世，代表該英安巖的形成時(shí)代，該年齡結(jié)果是目前我國(guó)獲得的最年輕的高精度鋯石SHRIMP U-Pb年齡。本研究獲得的中更新世鋯石U-Pb年齡為年輕地質(zhì)體的年代學(xué)研究提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：SHRIMP； 鋯石U-Pb定年； 二次離子計(jì)數(shù)； 中更新世； 英安巖； 騰沖曲石地區(qū)

DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.01.003

收稿日期：2014-08-08； 修回時(shí)期： 2014-12-26； 接受時(shí)期： 2015-01-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41173065) ；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011120165)；國(guó)土資源部公益性行業(yè)基金(201311116)

作者簡(jiǎn)介：李琳琳，碩士研究生，地球化學(xué)專業(yè)，研究方向?yàn)橥凰氐刭|(zhì)年代學(xué)。E-mail: lilinlinxs@163.com。

通訊作者：石玉若，博士，研究員，從事同位素地質(zhì)年代學(xué)及巖石學(xué)研究。E-mail: shiyuruo@bjshrimp.cn。

中圖分類號(hào)：O657.63; P618.85; P597.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract:K-Ar and U series disequilibria methods have been applied to geochronology research of young volcanic rocks in Tengchong, China. Previous K-Ar dating methods yielded ages of 0.013 to 17.84 Ma and isochron ages of 0.13 to 2.9 Ma in this area. The U series disequilibria method was applied mainly to volcanic rocks that erupted over the past 0.23 Ma. These traditional dating methods could not constrain ages of the volcanic rocks because of their limited accuracy. In recent years, a U-Pb dating method using ion microprobe has shown great potential in geochronology of very young geological bodies, and has been performed on the late Mid-Pleistocene geological bodies abroad. Three dacite samples of Mid-Pleistocene ages from Qushi in Tengchong were obtained by SHRIMP in Beijing SHRIMP Center and they are consistent within uncertainties. After discussing the analytical condition of three tests, such as choice of primary ion species and their intensity, collecting time of secondary ions and some other secondary ion extraction conditions, synthetical analysis on secondary ion counts of all three tests were conducted, indicating that Test 3 (T3) yields the most precise zircon U-Pb age of 0.41±0.01 Ma, which is currently the youngest high precise zircon U-Pb age known in China.

文章編號(hào)：0254-5357(2015)01-0028-12

騰沖火山巖群是我國(guó)著名的年輕火山巖群，火山的噴發(fā)始于新近紀(jì)，終止于第四紀(jì)[1]。前人主要采用K-Ar法、不平衡鈾系等同位素定年方法研究騰沖火山巖的噴發(fā)時(shí)間并確定其噴發(fā)期次[2-11]。傳統(tǒng)的同位素定年方法在定年精度和適用范圍上的局限性使得其對(duì)騰沖地區(qū)中更新世火山巖年齡的精確測(cè)定存在較大困難。李大明等[7]發(fā)現(xiàn)騰沖火山巖中斜長(zhǎng)石含有過(guò)剩氬，而過(guò)剩氬的存在對(duì)于年輕地質(zhì)體的K-Ar年齡測(cè)定影響較大，對(duì)中更新世以來(lái)的樣品年齡影響尤為顯著，往往導(dǎo)致年齡測(cè)定值比真實(shí)值偏大。采用K-Ar法測(cè)定騰沖地區(qū)中更新世以來(lái)火山巖獲得了0.013～17.84 Ma的年齡以及0.13～ 2.9 Ma的等時(shí)線年齡，大多存在10%以上的誤差。另外，由于230Th半衰期較短，鈾系不平衡法主要應(yīng)用于晚更新世以來(lái)的年輕地質(zhì)體年代學(xué)研究中[12-15]，前人應(yīng)用該方法獲得了騰沖地區(qū)火山巖樣品227～7.5 ka的年齡[3,6,9-11]。

離子探針微區(qū)原位U-Pb定年方法具有高精度、高靈敏度的特點(diǎn)，在古老地質(zhì)體年代學(xué)研究中已經(jīng)取得豐碩的成果[16-17]，隨著研究的深入和廣泛應(yīng)用，在年輕地質(zhì)體定年中也表現(xiàn)出巨大的潛力[14,18-21]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用SHRIMP獲得了早更新世的實(shí)測(cè)鋯石U-Pb年齡[19-20]，Lowenstern等[14]應(yīng)用該方法獲得中更新世晚期的花崗巖年齡。年輕地質(zhì)體定年難的最重要原因之一是放射成因子體含量較低，使得巖漿作用過(guò)程中的U、Th分餾對(duì)年齡結(jié)果造成較大影響，并具有較大的實(shí)驗(yàn)誤差。本研究對(duì)騰沖曲石地區(qū)中更新世英安巖樣品進(jìn)行了3次SHRIMP鋯石U-Pb年齡測(cè)定。在對(duì)實(shí)驗(yàn)中一次離子的種類和強(qiáng)度以及二次離子積分時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件探討的基礎(chǔ)上，將3次分析結(jié)果與相應(yīng)的230Th不平衡校正后的單點(diǎn)年齡結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，選擇鈾和相應(yīng)的放射成因鉛二次離子計(jì)數(shù)較高且穩(wěn)定的第3次實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)年齡結(jié)果作為該英安巖的形成時(shí)代，并試圖對(duì)年輕地質(zhì)體進(jìn)行鋯石SHRIMP U-Pb定年方法的可行性和條件進(jìn)行探討，從而為年輕地質(zhì)體年代學(xué)研究提供新思路。

1樣品采集和測(cè)定選點(diǎn)

本次研究的樣品(TC7)采自云南省騰沖縣曲石鄉(xiāng)，坐標(biāo)為：N25°11′55.4″、E98°34′32.5″，巖石樣品新鮮，經(jīng)鑒定為英安巖。從樣品中分選出的鋯石分為形態(tài)不同的兩群，一種為無(wú)色，長(zhǎng)柱狀、雙錐短柱狀，長(zhǎng)寬比一般為2∶1～7∶1，顆粒長(zhǎng)100～300 μm，最大可達(dá)500 μm，無(wú)退晶質(zhì)化現(xiàn)象；另一種為淡黃色，粒狀，表面不干凈，有些顆粒發(fā)育環(huán)帶，同一顆粒各部位發(fā)光性不均一，有些中間發(fā)育有直徑約為50～100 μm的繼承核，顆粒大小一般為200 μm。測(cè)定時(shí)選擇柱狀鋯石顆粒，代表火山巖新形成的鋯石，能夠反映火山巖的年齡。

測(cè)定之前比對(duì)鋯石的反射光、透射光以及陰極發(fā)光圖像(圖1)以確定進(jìn)行SHRIMP微區(qū)U-Pb定年的樣品點(diǎn)，選擇表面潔凈、透明度好、無(wú)裂紋、無(wú)包裹體的柱狀鋯石顆粒進(jìn)行測(cè)定。

圖 1　騰沖曲石火山巖樣品TC7中所測(cè)鋯石陰極發(fā)光圖像 Fig.1　Cathodoluminescence images of the tested zircons in TC7 from Qushi in Tengchong

2SHRIMP U-Pb年齡測(cè)試方法

鋯石SHRIMP U-Pb年齡分析是在北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ上完成的。具體原理和分析流程見(jiàn)文獻(xiàn)[22-23]。測(cè)定時(shí)儀器質(zhì)量分辨率約為5000(1%峰高)。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)測(cè)定由5次掃描對(duì)9個(gè)質(zhì)量峰進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，9個(gè)質(zhì)量峰為：90Zr216O+、204Pb+、背景值(Background)、206Pb+、207Pb+、208Pb+、238U+、232Th16O+、238U16O+。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋯石M257(年齡值561.3 Ma，U含量840 μg/g)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM和鋯石樣品的U、Th和Pb含量，并在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)一次M257的測(cè)定，確定一個(gè)初步的Pb/U校正系數(shù)(A值)，用于初步計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM和樣品的年齡，便于監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)并指導(dǎo)測(cè)試[24]；應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(年齡值417 Ma)校正樣品年齡值，Pb/U校正公式為Pb/U=A(UO/U)2[22]。SHRIMP U-Pb定年在十分年輕的火山巖樣品年代學(xué)研究中還不多見(jiàn)，在假定年輕火山巖年齡諧和的情況下一般采用207Pb進(jìn)行普通鉛年齡校正的206Pb/238U年齡作為真實(shí)年齡[20]，該年齡的獲得主要依據(jù)二次離子206Pb+、207Pb+和238U+的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要盡量降低204Pb+的計(jì)數(shù)。在年齡測(cè)定過(guò)程中，相對(duì)于常規(guī)的測(cè)定進(jìn)行了一些調(diào)整以得到更加精確的年齡值。

(1)測(cè)定前對(duì)樣品點(diǎn)表面的鍍金清洗了較長(zhǎng)時(shí)間，清洗時(shí)間為240 s，更徹底地去除樣品處理過(guò)程中帶入的普通鉛。

(2)在SHRIMP測(cè)試中，二次離子的產(chǎn)生主要依賴于一次離子流產(chǎn)生的含氧負(fù)離子對(duì)樣品的轟擊，這些離子主要有O-、OH-、O2-、NO2-，每種離子所占比例隨著儀器的雙等離子管設(shè)計(jì)、原料氣純度等參數(shù)的不同而不同，一般O-數(shù)量最多、強(qiáng)度最大(圖2)，通常采用O2-作為二次流的離子源[20]。本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嘗試采用強(qiáng)度最大的O-作為離子源轟擊樣品試圖得到更多的二次離子從而減小實(shí)驗(yàn)誤差，但因其強(qiáng)度太大，造成測(cè)點(diǎn)深度和寬度較大，嚴(yán)重影響二次離子的提取，計(jì)數(shù)衰減明顯，效果不理想。最終采用常規(guī)的O2-作為一次流的離子源進(jìn)行測(cè)試。

(3)測(cè)定了較多的TEM標(biāo)準(zhǔn)鋯石，以準(zhǔn)確標(biāo)定鋯石年齡，標(biāo)準(zhǔn)鋯石樣品與待測(cè)樣品比例為1∶2～1∶3。

(4)增加206Pb+、207Pb+的積分時(shí)間為30 s(是平時(shí)測(cè)量的3倍)，208Pb+的積分時(shí)間為20 s。

(5)設(shè)置206Pb+、207Pb+、208Pb+的質(zhì)量峰檢測(cè)處于關(guān)閉狀態(tài)，防止它們的質(zhì)量峰偏離其設(shè)定峰值，從而造成數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，得到更加可靠的結(jié)果，先后對(duì)同一批樣品中的不同鋯石進(jìn)行3次分析，3次實(shí)驗(yàn)得到了一致的年齡，下面將分別探討。

圖 2一次離子流各離子的峰圖

Fig.2Peak diagram for ions of the primary ion beam

3SHRIMP U-Pb年齡結(jié)果分析

本研究對(duì)樣品進(jìn)行了3次SHRIMP鋯石U-Pb年齡測(cè)定。測(cè)試過(guò)程中二次離子計(jì)數(shù)高低和穩(wěn)定性決定了測(cè)定結(jié)果的質(zhì)量，下面著重分析3次實(shí)驗(yàn)(T1、T2、T3)中特征的二次離子計(jì)數(shù)的差別及其對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

對(duì)比3次實(shí)驗(yàn)中二次離子90Zr216O+、238U+的變化(圖3)發(fā)現(xiàn)：3次實(shí)驗(yàn)中90Zr216O+的計(jì)數(shù)變化不大，分別為20000～35000、10000～35000、40000～45000，第3次實(shí)驗(yàn)(T3)中變化最小，并且計(jì)數(shù)較高；3次實(shí)驗(yàn)中238U+的計(jì)數(shù)變化較大，分別為8000～120000、8000～250000、12000～260000，其中第3次實(shí)驗(yàn)(T3)中238U+的計(jì)數(shù)普遍較高。

圖 3　三次實(shí)驗(yàn)(T1、T2、T3)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的 90 Zr 2 16O +、 238U +變化圖 Fig.3　 90 Zr 2 16O +, 238U + variation of data points in three tests (T1, T2, T3)

然后對(duì)比3次實(shí)驗(yàn)中代表性數(shù)據(jù)點(diǎn)在5組掃描中二次離子90Zr216O+、238U+、204Pb+、206Pb+、207Pb+的變化(圖4)發(fā)現(xiàn)：第1次實(shí)驗(yàn)中(T1)，238U+存在衰減；206Pb+、207Pb+計(jì)數(shù)普遍較低，一般小于100，最高達(dá)150，存在明顯衰減；204Pb+計(jì)數(shù)很低。第2次實(shí)驗(yàn)中(T2)，90Zr216O+變化不穩(wěn)定；238U+計(jì)數(shù)一般較低；206Pb+、207Pb+計(jì)數(shù)較少，一般也小于100，并發(fā)生明顯衰減；204Pb+計(jì)數(shù)很低。第3次實(shí)驗(yàn)中(T3)，一般保持90Zr216O+穩(wěn)定增加；238U+計(jì)數(shù)較高并且遞增；206Pb+計(jì)數(shù)較大，一般在100以上，最高可達(dá)900，在5次掃描中206Pb+、207Pb+基本上不存在衰減；204Pb+計(jì)數(shù)很低。

圖 4　三次實(shí)驗(yàn)(T1、T2、T3)中代表性數(shù)據(jù)點(diǎn)5組掃描中特征的二次離子計(jì)數(shù) Fig.4　Counts of characteristic secondary ions in five scans of representative data points in three tests (T1, T2, T3)

綜上可知，第3次實(shí)驗(yàn)所測(cè)鋯石顆粒90Zr216O+、238U+計(jì)數(shù)比較穩(wěn)定，總體較高；206Pb+計(jì)數(shù)較高，在5組掃描中206Pb+、207Pb+的計(jì)數(shù)基本上不存在衰減；普通204Pb+計(jì)數(shù)較低。從二次離子的計(jì)數(shù)的變化來(lái)看，本次實(shí)驗(yàn)可以最大程度地降低實(shí)驗(yàn)的誤差，獲得比較精確的年齡，因此采用第3次測(cè)年結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。

3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和圖5。第1次實(shí)驗(yàn)的加權(quán)平均年齡為0.40±0.03 Ma，交點(diǎn)年齡為0.43±0.03 Ma；第2次實(shí)驗(yàn)的加權(quán)平均年齡為0.42±0.01 Ma，交點(diǎn)年齡為0.43±0.03 Ma；第3次實(shí)驗(yàn)的加權(quán)平均年齡為0.41±0.01 Ma，交點(diǎn)年齡為0.42±0.01 Ma?？梢?jiàn)3次實(shí)驗(yàn)得到的年齡值在誤差范圍內(nèi)一致，第3次實(shí)驗(yàn)獲得的年齡值精確度較高。

4騰沖地區(qū)中更新世火山巖年齡的精確測(cè)定

4.1騰沖火山巖的K-Ar年齡

騰沖火山巖群是我國(guó)著名的年輕火山巖群，穆治國(guó)等[2]、郭光裕等[5]、李大明等[8]分析大量騰沖火山巖樣品獲得了中新世-晚更新世的K-Ar年齡，并從不同角度對(duì)其進(jìn)行活動(dòng)分期的劃分。K-Ar 等同位素年齡測(cè)定值時(shí)代越新誤差越大[24]，造成這種現(xiàn)象的原因可能是受到過(guò)剩Ar的影響[7]。李大明等[7]分析馬鞍山火山巖樣品的K-Ar年齡發(fā)現(xiàn)，富含過(guò)剩氬的斜長(zhǎng)石斑晶會(huì)使全巖樣品K-Ar表面年齡明顯增大，尤其是對(duì)于中更新世以來(lái)的火山巖樣品年齡會(huì)造成顯著影響。等時(shí)線年齡可以有效地消除樣品初始?xì)鍖?duì)年齡的影響，但是對(duì)于十分年輕的樣品往往由于放射成因40Ar含量太低或者測(cè)試時(shí)提取Ar樣品量不足而導(dǎo)致較大的定年誤差[25]。

4.2騰沖火山巖的鈾系不平衡年齡

年輕地質(zhì)體年代學(xué)研究的另一重要的方法是鈾系不平衡法，該方法主要是根據(jù)U、Th在巖漿作用過(guò)程中不同結(jié)晶相中具有不同的分配系數(shù)，從而導(dǎo)致各結(jié)晶相具有不同的Th/U比值和相同的Th同位素組成(230Th/232Th)，熔巖由這種不平衡態(tài)向平衡態(tài)的恢復(fù)衰變作用導(dǎo)致子體230Th在原來(lái)已有初始(230Th)0的基礎(chǔ)上開(kāi)始增加，從而形成鈾系不平衡地質(zhì)時(shí)鐘，構(gòu)成230Th/232Th-238U/232Th等時(shí)線[15]。作為238U衰變的中間子體，230Th半衰期較短約為75 ka，巖漿作用過(guò)程造成的U、Th分餾在經(jīng)歷約5個(gè)半衰期后會(huì)再次達(dá)到平衡，因而該方法只適用于該時(shí)間段內(nèi)的年輕地質(zhì)體年齡測(cè)定[13]，特別是適用于晚更新世-全新世地質(zhì)體年代學(xué)研究[15]。王非等[6]首次應(yīng)用鈾系TIMS法測(cè)定了騰沖地區(qū)3個(gè)最年輕火山(黑空山、打鷹山和馬鞍山)的年齡，得到了227～7.5 ka的U-Th等時(shí)線年齡。

4.3騰沖火山巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡

本文報(bào)道的騰沖中更新世英安巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡是一次很有意義的嘗試。應(yīng)用離子探針?lè)治鍪帜贻p地質(zhì)體的年齡在國(guó)內(nèi)外均已有先例。在我國(guó)，Wan等[20]應(yīng)用SHRIMP測(cè)定臺(tái)灣北部基隆山安山巖中鋯石206Pb/238U年齡為1.04±0.06 Ma；國(guó)際上， Dalrymple等[18]應(yīng)用CAMECA ims 1270測(cè)定Geysers地區(qū)花崗巖中鋯石206Pb/238U年齡

表 1三次實(shí)驗(yàn)(T1、T2、T3)中鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析結(jié)果

Table 1SHRIMP zircon U-Pb dating of zircons in three tests (T1, T2, T3)

測(cè)定點(diǎn)位206Pbc(%)U(10-6)Th(10-6)232Th238U206Pb*(10-6)206Pb/238U年齡(Ma)總238U206Pb±%總207Pb206Pb±%230Th校正年齡(Ma)第1次實(shí)驗(yàn)(T1)T1-1.136.660021193.70.0480.38±0.05107608.70.335150.59T1-2.187.01253192.60.0150.120.11718811.00.733130.86T1-3.143.92497573.10.0240.410.10885611.00.392250.71T1-4.172.41965322.80.0240.250.11714912.00.618150.86T1-5.122.4126447723.90.0910.420.03120005.80.223130.54T1-6.134.652220644.10.0400.380.07112218.30.319270.57T1-7.168.14377901.90.0430.240.08873110.00.584140.73T1-8.161.533811553.50.0340.290.0885208.80.531150.73T1-9.149.02585302.10.0260.380.09856710.00.433180.74T1-10.113.8194154092.90.1440.480.03115825.20.155140.56T1-11.158.3125038473.20.1510.380.0570914.80.50680.86T1-12.169.42225382.50.0230.230.10841711.00.594160.75T1-13.120.9139552413.90.0990.420.03121595.90.211130.53T1-14.130.4176768494.00.1270.370.04119915.30.286190.54T1-15.159.532410103.20.0490.460.1557278.20.520201.05T1-16.124.7141936572.70.1060.420.03115335.30.241120.57T1-17.129.275012631.70.0560.400.05114857.70.276210.58T1-18.116.1222779763.70.1310.370.03145635.10.173190.45T1-19.165.086919962.40.1030.310.0772745.70.560100.85T1-20.191.42205782.70.0750.220.2025186.70.768122.30測(cè)定點(diǎn)位第2次實(shí)驗(yàn)(T2)T2-1.118.0171663423.80.1160.42±0.04127386.90.188190.51T2-2.150.937112133.40.0350.35±0.0790079.20.448150.69T2-3.139.953013792.70.0550.47±0.0682657.50.361140.76T2-4.120.0142852393.80.1050.440.03116875.60.204160.55T2-5.125.4113536153.30.0760.370.03129196.20.246140.51T2-6.131.084519582.40.0660.400.05110556.70.290200.59T2-7.120.296445094.80.0780.480.06106716.40.205320.58T2-8.127.657922824.10.0530.500.089390120.264230.66T2-9.155.82607593.00.0250.320.129010120.490270.70T2-10.132.672823323.30.0650.450.0496436.50.304110.65T2-11.157.32668473.30.0340.400.0868188.50.498130.89T2-12.149.539415824.10.0430.410.0678937.60.437120.77T2-13.150.630312004.10.0350.430.0774368.30.446130.82T2-14.158.91833311.90.0260.440.116060110.511141.01T2-15.158.12146553.20.0290.420.106368110.505130.95T2-16.155.638114073.80.0500.440.0765907.50.485110.92T2-17.143.668521783.30.0630.390.0593847.60.390110.67T2-18.155.72086183.10.0290.470.186125100.490260.99T2-19.156.92176703.20.0280.410.126780180.496150.90T2-20.132.675915942.20.0650.430.07100117.30.303230.64T2-21.156.734510883.30.0410.390.0871668.10.494120.86T2-22.139.234511823.50.0390.520.0775818.40.355140.81T2-23.132.71303542.80.0120.450.089680120.304240.66T2-24.145.734111093.40.0370.440.0779666.50.407150.78T2-25.146.22095802.90.0200.380.0790708.30.411150.70T2-26.117.741914833.70.0280.410.04128797.40.186200.51T2-27.153.62126723.30.0290.480.0863057.10.469120.96T2-28.124.669725993.90.0660.540.0590746.60.240130.69T2-29.136.92708053.10.0280.480.0684207.00.338160.74T2-30.129.289327013.10.0700.420.03109575.40.2769.40.59

(續(xù)表1)

注：分析誤差為1σ；Pbcand Pb*分別代表普通鉛和放射成因鉛；206Pb/238U年齡為用207Pb進(jìn)行普通鉛年齡校正的年齡，此時(shí)假設(shè)206Pb/238U-207Pb/235U年齡諧和；230Th校正方法見(jiàn)文獻(xiàn)[26]。

圖 5　騰沖曲石火山巖樣品在三次實(shí)驗(yàn)(T1、T2、T3)中鋯石 206Pb/ 238U年齡結(jié)果 Fig.5　 206Pb/ 238U ages of three tests (T1, T2, T3) on zircons from Qushi in Tengchong

為1.13±0.04 Ma，Bacon等[19]應(yīng)用SHRIMP分析同樣的樣品獲得 1.11±0.06 Ma的鋯石206Pb/238U年齡，兩次分析的年齡結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致。Lowenstern等[14]應(yīng)用SHRIMP RG分析了Medicine火山湖的花崗巖樣品中鋯石206Pb/238U年齡值為254±9 ka，進(jìn)行230Th虧損校正后的年齡加權(quán)平均值為319±8 ka。巖漿作用過(guò)程中Th、U分餾會(huì)對(duì)年輕地質(zhì)體的鋯石U-Pb年齡造成一定程度的影響。U相對(duì)于Th在鋯石中具有更高的分配系數(shù)[14,26]，結(jié)晶鋯石相對(duì)于熔體Th/U偏低而230Th/232Th相同，會(huì)表現(xiàn)出230Th的虧損，從而導(dǎo)致206Pb的測(cè)定值以及相應(yīng)的206Pb/238U年齡值偏低，因而在對(duì)十分年輕鋯石進(jìn)行U-Pb定年時(shí)，要對(duì)230Th進(jìn)行校正。校正公式[26]為：

f=(Th/U)mineral/(Th/U)magma

206Pb=238U[(eλ238T -1)+λ238/λ230(f-1)]

式中：f代表定年礦物和巖漿源區(qū)的Th-U分餾系數(shù)；(Th/U)mineral為各鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)測(cè)比值；(Th/U)magma=10.7，為全巖樣品實(shí)測(cè)比值；λ238、λ230分別為238U、230Th的衰變常數(shù)。

本文對(duì)騰沖曲石地區(qū)英安巖樣品進(jìn)行的3次SHRIMP實(shí)驗(yàn)中各數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行230Th虧損校正得到的單點(diǎn)年齡為0.40～2.30 Ma，變化較大，其中根據(jù)第3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行230Th虧損校正獲得的年齡為0.40～1.88 Ma，主要集中在0.40～0.50 Ma(數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)。

5結(jié)語(yǔ)

微區(qū)離子探針U-Pb定年方法具有高精度、高靈敏的特點(diǎn)，能靈敏地檢測(cè)到微量的離子，已廣泛應(yīng)用于早更新世地質(zhì)體的年代學(xué)研究中，并逐漸應(yīng)用于更加年輕的地質(zhì)體，該方法對(duì)于研究騰沖中更新世及之前的火山巖的年齡具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

本研究對(duì)騰沖曲石地區(qū)英安巖樣品中鋯石進(jìn)行的3次SHRIMP 鋯石U-Pb定年獲得了一致的年齡。對(duì)3次實(shí)驗(yàn)中單個(gè)鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行230Th不平衡校正的年齡結(jié)果變化較大，總體上接近未校正的實(shí)測(cè)年齡值。第3次實(shí)驗(yàn)所測(cè)鋯石顆粒具有較高且穩(wěn)定的90Zr216O+、238U+和206Pb+計(jì)數(shù)，并且206Pb+、207Pb+計(jì)數(shù)在5次掃描中基本上不存在衰減，普通204Pb+計(jì)數(shù)較低，獲得高精度的加權(quán)平均206Pb/238U年齡為0.41±0.01 Ma，屬中更新世。選用第3次207Pb進(jìn)行普通鉛校正的206Pb/238U年齡的實(shí)測(cè)結(jié)果代表該英安巖形成的時(shí)代。這一精確的年輕火山巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡的獲得為年輕地質(zhì)體年代學(xué)研究提供了新的思路。

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SHRIMP Zircon U-Pb Dating of Mid-Pleistocene Dacite and Discussion of Relative Problems

LILin-lin1,WANGShu-bing2,SHIYu-ruo1*

(1.Beijing SHRIMP Center, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;

2.Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China)

Key words: SHRIMP; zircon U-Pb age; counts of secondary ions; Mid-Pleistocene; dacite; Qushi in Tengchong