[发明专利]一种无稀释剂测定磷灰石(U-Th)/He定年方法

说明书

本发明提供一种无稀释剂测定磷灰石(U‑Th)/He定年方法，所述方法先对测试磷灰石颗粒进尺寸、体积和质量进行测量和计算，然后在气体质谱上测试其中⁴He的含量，再用硝酸溶解样品制成溶液，配置不同浓度的铀和钍的标准溶液，在电感耦合等离子质谱上测试并绘制工作曲线，结合工作曲线计算溶液中U,Th的浓度，最后用铀钍的浓度和颗粒的质量计算铀钍的含量，和⁴He的含量一起计算获得待测矿物的年龄，与以往的定年方法相比，本发明解决了稀释剂的限制问题；通过本发明所述方法计算，获得待测矿物的年龄，从而应用于地质过程的研究。

技术领域

本发明属于矿物同位素年代学技术领域，具体涉及一种无稀释剂测定磷灰石(U-Th)/He定年方法。

背景技术

磷灰石(U-Th)/He年代学是近几十年来快速发展起来的低温(热) 年代学方法，由于其极低的封闭温度(～75℃)和He扩散的可模拟性，大大延伸了中低温热年代学(如⁴⁰Ar/³⁹Ar,FT等)的温度下限，使其在新构造、地貌演化、环境变迁等重大地质地理问题研究中具有广阔的应用前景。磷灰石(U-Th)/He年龄的测定要分别在惰性气体质谱仪上测试子体同位素(⁴He)和电感耦合等离子质谱仪上测试母体同位素(²³⁸U，²³²Th)。目前，在磷灰石(U-Th)/He同位素定年领域中，国内外的技术人员主要应用同位素稀释法测试铀和钍的同位素，这种方法尽管有较高的精度，但是由于稀释剂主要来源于国外，放射性同位素的获取受到各种条件的限制。国内近几年相继筹建了多家 (U-Th)/He定年实验室，但是稀释剂的价格昂贵并且获取渠道有限，面临这种问题，急需一种无稀释剂的(U-Th)/He年龄测定方法。因此，目前技术中存在的上述问题，极大制约了磷灰石(U-Th)/He定年技术在地质研究中的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种无稀释剂测定磷灰石 (U-Th)/He定年方法，所述方法先对测试磷灰石颗粒进尺寸、体积和质量进行测量和计算，然后在气体质谱上测试其中⁴He的含量，再用硝酸溶解样品制成溶液，配置不同浓度的铀和钍的标准溶液，在电感耦合等离子质谱上测试并绘制工作曲线，结合工作曲线计算溶液中 U,Th的浓度，最后用铀钍的浓度和颗粒的质量计算铀钍的含量，和⁴He的含量一起计算获得待测矿物的年龄；

进一步地，所述方法包括以下步骤：

步骤1：挑选样品测量尺寸：在160倍体式显微镜下挑选晶形完整、纯净、无包裹体及裂隙的磷灰石颗粒，拍照并测颗粒的三维尺寸信息；根据磷灰石的形状、尺寸和密度计算其质量；

步骤2：子体⁴He的测试：将步骤1中的颗粒用1毫米直径、1 毫米长度的铂金筒包裹封口，装载到Alphachron MK II惰性气体质谱仪中测试样品中的⁴He含量；

步骤3：矿物颗粒的溶解：将步骤2中测试完⁴He含量的颗粒和铂金筒一起转移到溶样瓶中，加入25微升硝酸溶解样品，之后加入 325微升Milli-Q纯净水；

步骤4：配置不同浓度的U,Th标准溶液；

步骤5：将电感耦合等离子质谱仪做质量校正，用调谐溶液调谐质谱仪获得最佳信号，测试不同浓度的U,Th溶液，作出工作曲线；

步骤6：将步骤3中溶液测引入到电感耦合等离子质谱仪中测试，利用步骤5中得到的工作曲线计算磷灰石颗粒中铀和钍的浓度；

步骤7：利用步骤1中得到的磷灰石颗粒的质量计算绝对铀和的钍绝对含量；

步骤8：利用放射性衰变公式计算磷灰石颗粒的年龄；

进一步地，步骤8中所应用的放射性衰变公式为：