氟碳铈矿原位微区U-Th-Pb定年的标准参考物质研制

The same type mineral is usually used as reference material in microanalysis and in situ technique, which has been considered as the indispensable premise and optimum selection for U-Th-Pb geochronology. Therefore various kinds of standard materials for microanalysis and in situ techniques are needed to meet the growing demands in scientific research. Bastnaesite, which has relatively high U and Th content and regarded as a potential target for in situ U-Th-Pb analysis, is an important rare earth ore minerals, and its formation age represents the actual mineralization epoch of REE deposits, thus has vast importance to the metallogenic chronology of REE deposits. Nevertheless, related research is still in its infancy due to short of appropriate bastnaesite standards. The goal of this proposal is to develop bastnaesite standard materials for in situ U-Th-Pb analysis using EPMA, LA-ICP-MS and SIMS. Based on existing research results, we plan to develop two suitable bastnaesite standard materials for in situ U-Th-Pb analysis and calibrate its U-Th-Pb age by ID-TIMS, and domestic and foreign researchers can use them for free. Meanwhile, this program is significant to the theoretical research and practical applications for the study of alkalic rock, carbonatite and associated REE deposits containing bastnaesite.

采用同一种矿物作为标准参考物质，是原位微区U-Th-Pb年代学分析的基本前提和最佳选择。因此，需要不断研制各种各样的原位微区分析标准物质才能满足日益增长的科研需求。最近研究表明，氟碳铈矿通常富含U和Th，是原位微区U-Th-Pb定年的潜在对象。作为稀土矿床中的重要矿物，其年龄通常能够代表矿床真正的形成时代，因而在稀土矿床的成矿年代学研究中具有重要意义。然而，氟碳铈矿成矿年代学研究目前尚处于起步阶段，缺乏合适的原位微区标准物质是制约这一问题的关键所在。本项目拟利用电子探针、激光探针和离子探针技术，开展原位微区氟碳铈矿U-Th-Pb定年标准物质的研发，在已有工作基础上，重点研发2个合适的氟碳铈矿原位微区U-Th-Pb定年标准参考物质，并完成其相关ID-TIMS年龄定值，最终免费供国内外同行使用。该项目对于常含有氟碳铈矿的碱性岩、碳酸岩以及伴生的稀土矿床研究具有重要的理论意义和应用价值。

精准测定成矿年龄对于厘清内生型矿床的起源和成矿过程具有重要意义，目前已经建立起多套同位素定年体系，其中U-Pb定年由于具有两个独立的衰变体系且具有谐和一致性，因而被认为是最可靠的定年方法。但是对于包括经济型稀土矿床在内的大多数金属内生型矿床而言，由于U含量很低，U-Pb定年难以有效。而广泛出露于与碱性岩和碳酸岩相关的轻稀土矿床中的氟碳铈矿则可以规避上述问题。..作为轻稀土矿床中的主要矿物，氟碳铈矿能够记录与成矿过程特点相关的主要的地球化学特征和同位素特征。尽管氟碳铈矿在残余流体中并不稳定，但是在侵蚀过程中却具有较好的抗风化能力，所以当其他矿物被强烈侵蚀的时候，氟碳铈矿却能够较好地保持原始同位素特征。本次研究项目通过测定氟碳铈矿的地球化学数据和同位素特征，结果显示氟碳铈矿含有适量的U, Th和轻稀土元素，这使得氟碳铈矿非常适合进行U-Th-Pb 地质年代学研究。..我们以氟碳铈矿内部参考标样K-9为标准，对来自中国、巴基斯坦、瑞典、蒙古、美国、马拉维和马达加斯加等稀土矿床中的46个氟碳铈矿样品进行了电子探针和激光剥蚀等离子体质谱仪测试，其年龄结果表明在经过普通铅校正后（207Pb校正）能够获得精准的U-Th-Pb同位素年龄。根据测试结果分析发现，相较于U-Pb年龄而言，Th-Pb年龄的精确度更高，这主要是因为氟碳铈矿的Th含量一般远大于U含量，因此会产生较高的放射成因208Pb和较低的f208值。综合分析测试结果后发现，氟碳铈矿样品K-9化学成分均一，Th大于U含量，所获得的原位微区U-Th-Pb年龄与同位素稀释法的结果一致，是一个较为理想的氟碳铈矿U-Th-Pb定年参考物质。此外，氟碳铈矿样品LZ1384和MAD809也可以作为辅助标准用于原位微区氟碳铈矿U-Th-Pb定年测试工作。这些结果对于厘清与成矿地质年代学相关的内生型矿床的起源和形成过程等研究有重要意义。