一种新的稀有金属矿床定年技术:微区原位Sm-Nd定年

147Sm-143Nd放射性同位素体系在地球科学研究中得到了广泛的应用,经典的同位素稀释-热表面电离质谱法(ID-TIMS)一直是Sm-Nd同位素高精度测定的基准技术,但具有耗时长、成本高、样品需求量大等缺点,并且难以揭示微观尺度单矿物所蕴含的地球化学信息.近年来兴起的微区原位分析,具有简单、快速、高空间分辨率的特点,可以从微米尺度示踪岩浆和热液的起源及演化过程.本文通过同时测定Sm和Nd同位素质量分馏系数,实现144Sm对144Nd干扰的准确校正,获得了人造玻璃、磷灰石、榍石、独居石等几种不同基体标准样品(NIST610、Durango、MAD-2、BLR-1、117531)精确的143Nd/144Nd比值,与推荐值在误差范围内一致.然而,由于Sm和Nd元素性质的差异,在激光剥蚀和质谱电离过程中会产生明显的元素分馏,导致147Sm/144Nd很难进行精确校正,本文通过在进样系统中引入液态气溶胶,有效克服了基体效应的影响,虽然硅酸盐矿物(人造玻璃、榍石)和磷酸盐矿物(磷灰石、独居石)两者之间Sm、Nd元素分馏系数差异明显,但是同一类型的不同矿物具有稳定的、一致的元素分馏系数,因此采用外标法能够获得精确的147Sm/144Nd,进而使得微区原位147Sm-143Nd定年成为了可能.采用新建立的飞秒激光-多接收等离子体联用微区原位Sm-Nd同位素分析技术(fs-LA-MC-ICPMS),获得了河北麻地稀有金属矿床中独居石、氟碳铈矿原位Sm-Nd年龄为177.2±6.3Ma,与独居石微区原位U-Pb年龄175.6±1.1Ma在误差范围内一致,证实了该方法的准确性和有效性.结果表明,独居石、氟碳铈矿原位Sm-Nd同位素分析能够作为一种有力的技术工具,不仅能够直接厘定稀有金属矿床的形成时代,同时还能够利用初始143Nd/144Nd比值揭示成矿物质来源的有效信息.