用激光烧蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)测定锡多金属矿床中的锡石微区原位U-Pb同位素及微量元素一个关键问题的思考

摘要

锡石是锡多金属矿床中重要的矿石矿物，属于金红石族，当其含有较高的铀-钍含量时，可以作为U-Th-Pb和Pb-Pb同位素测年的对象。因此利用锡石U-Pb同位素测年直接测定锡多金属矿床的成矿(锡矿化)时代，是非常有潜力的一种直接测定矿床成矿时代的技术方法。rn 锡石中各种微量元素的测定则是研究矿床地球化学的一种重要技术方法。早在1992年便已有人尝试利用热电离质谱(TIMS)法进行锡石U-Pb同位素年龄测定，以确定锡多金属矿床的成矿(锡矿化)时代。热电离质谱(TIMS)法是进行矿物U-Pb同位素年龄测定的经典方法，测定精度较高，是比较可靠的锡石U-Pb同位素测年方法。但是，用传统的(TIMS)法进行锡石U-Pb同位素测定需要进行非常复杂费时的化学前处理工作，效率很低，而且对于普通铅含量较高的锡石，其测定误差较大，直接影响了这一方法的推广应用。近年来陆续有文献报道了利用新发展起来的激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)技术直接进行锡石的微区原位U-Pb同位素及微量元素测定的新方法，并对这一新方法的优点和局限性进行了初步的探讨。在用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)直接进行锡石的微区原位U-Pb同位素及微量元素测定的若干关键问题中，激光烧蚀的方式，即采用单点(single spot)烧蚀还是线扫描(raster)烧蚀，对测定的灵敏度及准确性有很大的影响。本文拟对这一关键问题进行深入研究和讨论，并以此为例，进一步探讨在用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)直接进行地质样品的微区原位U-Pb同位素及微量元素测定时，激光烧蚀的方式对测定的灵敏度及准确性的影响。rn 我们的初步研究结果表明，用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)直接进行锡石的原位U-Pb同位素及微量元素测定是完全可能的。与经典的热电离质谱(TIMS)法相比，激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)法的优点是快速简便，准确可靠，成本低廉。这一方法只需要对待测的锡石样品进行制靶及照像等前期处理，根据锡石样品的显微照片选择需要进行测定的矿物颗粒，同时避开矿物中含有影响测定的包裹体及其它杂质的部位，即可进行测定。这不但可以省去传统TIMS方法中复杂且费时的样品溶解、铀-铅及各种微量元素分离等前期化学处理程序，而且对待测样品进行微区原位测定，极大地提高了测定工作的效率以及测定结果的准确性。其局限性是对铀-铅及各种微量元素含量较低的锡石，测定精度稍差，而且目前仍然缺乏理想的锡石标准样品，如果采用其他矿物标准进行外部校正，则不同矿物的基体效应影响较大，必须注意同时用其它方法进行校正。rn 我们的初步研究结果表明，用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)直接进行锡石的微区原位U-Pb同位素及微量元素测定时采用的激光烧蚀方式，即采用单点烧蚀还是线扫描烧蚀，对测定的灵敏度及准确性有很大的影响。而这两种烧蚀方式各有其特点和局限性。通常采用线扫描烧蚀方式可以获得较高的测定灵敏度，因而也容易获得较高的测定精度。rn 但是线扫描烧蚀方式只适合于粒度较大(粒径至少大于100微米)的锡石，粒度较小(粒径小于100微米)的锡石难以采用线扫描烧蚀方式。单点烧蚀方式虽然测定灵敏度稍低，但是可以应用于不同粒度锡石样品的微区原位测定，而且便于根据锡石内部的具体情况选择需要进行测定的微区，从而更准确全面地获取锡石内部的微区原位U-Pb同位素及微量元素含量信息，提高测定的空间分辨率。在实际测定工作中，根据从具体样品中分选得到的锡石样品数量多少、粒度大小、需要测定的同位素及微量元素种类及含量、测定精度要求等因素，灵活地选择激光烧蚀方式，对于获得比较理想的结果是非常重要的。rn 用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)直接进行锡石的原位U-Pb同位素及微量元素测定是完全可能的，但今后仍需进一步完善其测定方法流程，建立相应的锡石标准样品校正体系，从而建立起快速简便而又精确的针对锡石样品的LA-ICPMS微区原位U-Pb同位素及微量元素测定新方法。