锐钛矿U-Pb同位素定年方法及其在桂西那豆铝土矿矿床中的应用

Dating sedimentary strata and low-temperature deposits has long been one of the outstanding difficulties in isotopic geochronology. As an authigenic mineral, anatase (TiO2) is commonly found in low-temperature deposits and sedimentary strata; due to high degree of isomorphism among elements Ti, U and Th in this mineral, it has the potential to be applied in high-precision dating by U-Pb isotope system. Analytical methods of U-Pb single minerals using LA-MC-ICP-MS and TIMS measurements have been essentially matured, which provides a technical guarantee for the study of anatase U-Pb dating. The Nadou bauxite deposit of the Pingguo County is one of the most typical bauxitic ores distributed in western Guangxi, it will be selected as the study objects of this proposal. The aim of this proposal is to establish the high-precision analytical methods of anatase U-Pb dating using LA-MC-ICP-MS and ID-TIMS measurements. This works will provide new insights into the geochronology of sedimentary strata and low-temperature ores, which is critical for the geochronological development of exogenetic deposits.

沉积地层和低温矿床定年是同位素年代学长期面临的突出困难问题，而锐钛矿(TiO2)在低温矿床和部分沉积地层中是一种常见的自生矿物，由于锐钛矿中Ti可与U、Th等元素发生类质同像替换，因而具有应用于高精度U-Pb同位素定年的潜力。激光剥蚀-多接收-电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)和高精度热电离质谱(TIMS)对单矿物进行U-Pb同位素定年的技术已趋于成熟，为开展锐钛矿U-Pb同位素年代学研究提供了分析保障。本项目拟以位于桂西平果县的那豆铝土矿矿床为研究对象，开展系统的锐钛矿U-Pb年代学研究，以建立锐钛矿U-Pb同位素定年方法；将采用LA-MC-ICP-MS和ID-TIMS两项分析技术，分别获得锐钛矿微区原位的U-Pb体系年龄和TIMS方法的高精度年龄。本项目拟建立的同位素年代学新方法将为研究部分沉积地层和低温矿床形成时代提供新的探索途径，具有突出的科学意义和广阔的应用前景。

本项目以桂西那豆铝土矿矿床为研究对象，通过开展系统的锐钛矿矿物学研究，建立了锐钛矿U-Pb同位素定年新方法，该年代学新方法为研究部分沉积地层和低温矿床的形成时代提供新的途径。对那豆铝土矿矿床中锐钛矿样品GX19M1分别以锡石标样AY-4和金红石标样R10、RMJG为外标进行锐钛矿LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素定年，获得了较为满意的结果。以锡石标样AY-4为外标获得锐钛矿U-Pb年龄为251±10Ma，MSWD=5.0；以金红石标样R10作为外标获得锐钛矿U-Pb年龄为266±16Ma，MSWD=10.3；以金红石标准样品RMJG作为外标获得锐钛矿U-Pb年龄为248±17Ma，MSWD=10.1；以上获得的年龄结果在误差范围内基本一致，均在250Ma左右，与研究区成矿年龄一致。通过本次研究发现，研究区大部分锐钛矿矿物具有普通铅含量太高，而放射成因铅含量太低，且矿物颗粒较小的特征，因此导致测试误差相对较大，在以后的研究中选择普通铅含量相对较低，放射成因铅含量较高,矿物颗粒较大的锐钛矿样品，是获得高精度U-Pb同位素年龄的关键。