电子探针独居石测年的特点和研究进展

                            周剑雄，陈振宇
              (中国地质科学院矿产资源研究所 北京 100037)

1．电子探针独居石测年的特点
    独居石和锆石一样，广泛地分布于各种地质体中。由于独居石富含Th（质量分数w，一般为3~15%，有时达到25%）和U（几百个ppm~5%），所以由放射作用产生的Pb累积得非常快，100个百万年就可达到一个可用电子探针精确测量的水平。因此，独居石的电子探针测年在地学研究中具有重要的意义。已有的分析实践已表明，独居石的电子探针测年还具有以下一些优点：
    ① 独居石的电子探针测年的空间分辨率可达1微米左右，比离子探针通常的20微米小20倍，这对于通常大小约为100~200微米大小的独居石的研究具有重要的意义，可以进行多方面的研究。
    ② 独居石电子探针测年的Th-Pb系统已被证明比U-Pb系统更稳定。多数岩石的独居石中U/Th/Pb的质量比值通常未受到后期地质作用而改变。独居石中非放射性成因铅Pb的含量大多在1ppm以下，通常可以忽略不计，有利于准确测年和许多地质问题的研究。
    ③ 独居石含有多达10多电子探针可测元素，本身既是稀土矿床的矿石矿物，又是一个具有地球化学研究价值的宝库。独居石成分对地质环境的敏感性，使它成为地球化学、矿物成因、岩石学等多方面的研究对象。
    ④ 独居石电子探针测年方法研究和实施的本身，实质是电子探针微量元素分析技术的一个探索，因此，这是提高电子探针实验室的整体分析技术是一个重要的过程。
    正因如此，独居石的电子探针测年近年来已成为国内外的热点，许多研究者从标样研制、测量方法、修正计算以及地质应用研究等方面进行了多方面的研究。独居石的电子探针分析实际上涉及到电子探针中两个重要的分析难题：一个是痕量元素分析问题，一个是稀土元素的分析问题。每个问题中都有许多难点，可能正是由于这些困难，使得国内在独居石电子探针测年方面的进展较为缓慢，发表了很多介绍性的文章，但真正自己建立了方法并发表可靠数据目前还不多。
2．国外研究概况及进展
    电子探针对独居石、锆石、磷钇矿、褐帘石、晶质铀矿等副矿物的Th-U-Pb化学年龄的测定方法最早由日本Nagoya大学的Suzuki等人在20世纪90年代初提出（CHIME，Chemical Th-U-total Pb Isochron Methed），他们利用电子探针对日本一些副片麻岩、花岗岩、变质岩及沉积岩中的独居石、锆石、和磷钇矿中的U-Th-Pb进行了化学年龄测量计算，获得了大量有意义的数据，解决了许多地质体的年代及地质事件问题。由于电子探针化学测年技术的简便易行、高分辨率微区原位、非破坏性等许多显著优点，这种方法很快引起了世界上许多地质工作者的兴趣。其后法国、德国、英国和美国的一些地质学家也纷纷开始对电子探针化学测年方法进行了许多探索、改进和应用，并陆续在 Chemical Geology, Earth Planet Scencei Letter, Geochim Cosmochim Acta, Geology 等国际重要刊物上发表了一系列电子探针测年的文章，美国地质学会则在2002 年10月末召开的年会上专门开辟了一个独居石电子探针定年技术专题研讨会，以普及和推广这种新的定年技术，其会议论文也已在2005年5月的American Mineralogist 杂志上结集出版。而美国麻萨诸塞州州立大学和法国Cameca科学仪器公司目前正在进行一项名为“Ultra-Chron”的合作研究项目，包括对电子探针仪器的硬件和软件的全新设计和研制，使之更适合于独居石的微量元素和化学年龄测定，其部分研究成果也已正式发表。可见国外科研机构以及仪器公司都已经非常重视独居石的电子探针测年工作。
3．国内研究现况
    在国内，周剑雄等人最早对电子探针化学测年方法进行了介绍，并同时开始了独居石、锆石的痕量元素分析和U-Th-Pb电子探针测年方法的探索(周剑雄等，1996)。近几年来，随着该方法在国外的蓬勃开展，也逐渐引起了国内很多研究人员的注意，自2001年以来已有多人撰文对该方法及其应用进行了介绍（如张照志等，2001；周剑雄等，2002；张文兰等，2003；李学军等，2003；彭松柏等，2004；刘树文等，2004）。但在2002年我们发表独居石尝试性测年结果（周剑雄等，2002）以前，国内还没有发表基于国内电子探针实验室测试的数据。此后南京大学的张文兰等（2003）、北京大学的刘树文等（2004，2005，2006）发表多篇基于自己实验室测试结果的应用文章，特别是刘树文等人利用从国外带回来的标样，在其电子探针仪器上建立了独居石测年方法，并连续发表了多篇文章，对国内电子探针独居石测年研究工作起到了积极的推动作用。不过与国外相比，国内目前的研究仍处于起步阶段。在技术方法研究方面，如稀土元素和U、Th、Pb等微量元素的干扰排除和准确测量方面还缺乏深入的研究，在独居石测年专用的稀土元素标样、U、Th、Pb标样及年龄标样等方面也缺乏研究，这些是制约国内电子探针测年方法推广普及的最大困难。因而直至目前，国内也只有一两个电子探针实验室能提供少量研究性数据。
    我国地质系统近年来已经或将要引进十多台电子探针，加上原有的十几台，电子探针仪器的数量已经有很大的突破，如果能将独居石测年的分析技术和地质应用研究推广普及，不仅将充分发挥电子探针投资的效益，使电子探针仪器的应用质量得到突破，还将在地学研究中发生深远的影响。

主要参考文献：（略）