影响锆石放射性损伤测年精度因素的实验研究

The zircon radiation damage age method (closure temperature： 230±25℃)is a newly developed low-temperature one. The samples, made for zircon in-situ U-Pb dating, can be used for the measurement of FWHMs near 1008 cm-1 using Laser Raman microscope. After that, in the same spots, the U-Pb ages can be dated using SIMS or LA-ICPMS. The contents of U and Th, measured during U-Pb dating， and the FWHMs are used for calculating the radiation damage ages. The radiation damage age and U-Pb age for one zircon can be obtained simultaneously when once sample preparation and two different analyses were taken. Because of the simplicity and practicability, this new method attracted the attention of geologist. But the precision of this method needs further improvement. For bettering the precision, the further investigation will use Sri Lankan Zircons to carry out zircon annealing experiment and the study of space matching between FWHM and U, Th content measurement, and the synthesized zircon crystals to evaluate the effects of zircon growing temperature, pressure and some elements in zircon on the FWHM.The improved method will be used to date the radiation damage ages of zircons from Huashan granites for constraining the uplift time and rate of Huanshan Mountain.

锆石放射性损伤年代学（封闭温度为230±25℃）是一种新兴的低温年代学方法。直接采用为锆石原位U-Pb测年制备的样品，用激光拉曼测定锆石1008 cm-1峰处的半高宽，然后在原位采用SIMS或LA-ICPMS进行U-Pb测年。用测年中获得的U、Th含量，结合拉曼测定的半高宽，可计算出锆石放射性损伤年龄。一次制样，两次测试，可同时获得锆石的U-Pb年龄和放射性损伤年龄。鉴于方法的简便性和实用性，引起了地学研究者的关注。但该方法的精度还有待提高。本研究拟采用Sri Lankan Zircons锆石进行退火实验和拉曼峰半高宽测定与U、Th含量测定在空间上的匹配实验；采用人工合成的锆石晶体，考察不同温、压条件下生长的锆石晶体，以及锆石中的不同元素及含量对拉曼测定半高宽的影响。通过这些实验研究，来提高锆石放射性损伤年龄测定的精度。改进的方法将用于华山花岗岩，限定华山的抬升时限和速率。

锆石放射性损伤测年是一种新兴的低温热年代学方法，其原理是依据拉曼半高宽（ν3）计算出锆石所累积的α通量，结合 U、Th含量，得出锆石放射性损伤年龄。相较于其他低温热年代学方法，该方法具有测试简便、高效、低成本、双（多）定年等优势，在地学研究中展现出广泛的应用前景。但该方法的测年精度较差，无疑阻碍其在地球科学领域中更进一步的推广和应用。本项目采用氧化钼-钼酸锂熔剂法合成不同的锆石晶体，通过拉曼光谱（显微激光拉曼光谱仪）和元素含量（激光剥蚀等离子体质谱仪）的测定，查明了不同生长温度不会对锆石拉曼峰位值和半高宽产生影响，明确了锆石中各含量较高的元素（Hf、Th、U、Ti、Dy和P）对拉曼半高宽的影响程度。同时，对几乎未经历放射性损伤的天然锆石样品展开研究，初步厘定了锆石中REE含量与拉曼半高宽的函数关系，为锆石放射性损伤测年方法计算公式的修正提供有力支撑，以期进一步完善和推广该测年方法。此外，基于Sri Lanka锆石高温退火实验研究并对其进行离子探针U-Pb定年分析，揭示了低等辐射损伤程度锆石的退火机制，并且认为高温退火可为改善锆石U-Pb测年标准样品的均匀性提供可能，对提高锆石U-Pb定年结果的精密度和准确度具有重要的借鉴意义。