资源所建立了石榴石U-Pb定年方法

　　近期，自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所（以下简称“资源所”）同位素室，利用飞秒激光-高分辨等离子体质谱对我国矽卡岩型铁、铜、金、钨等矿床中钙铁榴石开展了U-Pb年龄测试工作，获得部分矿床中石榴石形成的精确年龄数据。 

　　石榴石是一种较为常见的造岩矿物，广泛分布于变质岩（麻粒岩、榴辉岩等）、侵入岩（花岗岩、伟晶岩、正长岩、煌斑岩等）及火山岩中。2017年以钙铁系列石榴石为代表的微区原位U-Pb同位素分析方法，首次在自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室利用飞秒激光剥蚀系统-高分辨电感耦合等离子体质谱（fs-LA-HR-ICP-MS）开始建立(图1)。飞秒激光剥蚀系统为 Applied Spectra 公司的 J200，由激光器、飞秒激光光学传输系统、观察系统和剥蚀池等组成。激光输出波长为 343 nm，激光脉冲宽度为＜480 fs。分析石榴石的激光能量设定为 50%，束斑为 60 mm，频率为8 Hz。高分辨电感耦合等离子质谱为 Thermo Element XR。飞秒激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入 ICP 之前通过一个 T 型接头混合。每个点测试的时间包括大约 15–20s 的空白信号和 50 s 的样品信号。对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及 U–Th–Pb 同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal完成。利用此方法对山西义兴寨金矿床角砾岩筒内的矽卡岩角砾中石榴石进行微区原位U-Pb同位素分析，精确限定了角砾岩筒的形成时代，而金矿化很可能与同时代岩浆释放的热液流体直接相关。2018年2月，该成果《石榴石U-Pb定年对山西义兴寨金矿床角砾岩筒时间的限定和金矿成因的指示》发表在《地球科学》杂志上（图2），7月，陈蕾博士在澳大利亚麦考瑞大学召开的第十届国际地质微束分析大会上做了《U-Pb geochronology of grandite by femtosecond laser ablation high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry》口头报告交流，并得到很好反响。

　　矿床中石榴石的U-Pb同位素定年法，能精确限定变质和岩浆活动的时间，对矿床成因研究具有重要的指示意义。

 图1  飞秒激光-高分辨等离子体质谱

 图2 钙榴石、锆石U-Pb谐和图和²⁰⁶Pb/²³⁸U 加权平均年龄图