Изображение на обложке

ИЗУЧЕНИЕ Lu/Hf ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ЦИРКОНОВ С ПОМОЩЬЮ МНОГОКОЛЛЕКТОРНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ NEPTUNE PLUS И ПРИСТАВКИ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ NWR 213

M. V. Chervyakovskaya, S. L. Votyakov, V. S. Chervyakovskiy

Аннотация


Представлены оптимизированная процедура анализа изотопного состава Lu и Hf в цирконах, реализованная на многоколлекторном масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой Neptune Plus (Thermo Fisher) с приставкой для лазерной абляции NWR 213 (ESI), определения изотопных отношений Lu/Hf и Hf/Hf. На примере стандартных образцов циркона Mud Tank, GJ-1, 91500, Plesovice и Temora-2 выполнен анализ неопределенности единичного измерения отношения 176Hf/177Hf, которая составила 0.002-0.008 % в виде 2σ (при диаметре кратера 50 мкм; при его уменьшении до 25 мкм неопределенность измерения отношения 176Hf/177Hf возрастает в 1.5-2 раза). При оптимизированных операционных параметрах масс-спектрометра и приставки для лазерной абляции с целью увеличения локальности последовательного изучения U/Pb и Lu/Hf изотопных систем представлена сравнительная характеристика применения двух подходов: из соседних кратеров (первый подход) и из одного (второй подход). Показаны метрологические характеристики разработанной методики изучения Lu/Hf изотопной системы в цирконе при последовательном измерении U/Pb и Lu/Hf изотопных систем. Проведено факторное планирование эксперимента для установления границ использования разработанной методики. Получено, что при соотношении Lu/Hf как 1/50 и более, методику применять не рекомендуется из-за некорректной компенсации изобарного влияния. Процедуры измерения и расчета изотопных отношений Lu/Hf изотопной системы в цирконе, представленные в работе, опробованы на зернах циркона (пробы NP-46 и NP-47) Неплюевского плутона (Южный Урал), полученные данные удовлетворительно согласуются с данными ЦИИ ВСЕГЕИ.

Ключевые слова: масс-спектрометрия, лазерная абляция, Lu/Hf изотопная система, изотопные отношения, цирконы

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.3.005


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Patchett P.J., Kouvo O., Hedge C.E., Tatsumoto M. Evolution of continental crust and mantle heterogeneity: evidence from Hf isotopes. Contrib. Mineral Petrol., 1981, vol. 78, pp. 279–297. doi: 10.1093/petrology/egm032

Kinny P.D., Maas R. Lu–Hf and Sm–Nd isotope systems in zircon. Zircon: ed. J.M. Hanchar, P.W.O. Hoskin. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. Mineralogical Society of America, 2003, vol. 53, pp. 243–275.

Kinny P.D., Compston W., Williams I.S. A reconnaissance ion-probe study of hafnium isotopes in zircons. Geochim. Cosmochim. Acta, 1991., vol. 55, pp. 849–859. doi: 10.1016/0016-7037(91)90346-7

Salters V.J.M. 176Hf/177Hf determination in small samples by a high-temperature SIMS technique. Analyt. Chem., 1994, vol. 66, pp. 4186–4189. doi: 10.1021/ac00095a012

Thirlwall M., Walder A.J. In situ hafnium isotope ratio analysis of zircon by inductively coupled plasma multiple collector mass spectrometry. Chem. Geol., 1995, vol. 122, pp. 241–247. doi: 10.1016/0009-2541(95)00003-5

Vervoort J.D., Blichert-Toft J. Evolution of the depleted mantle: Hf isotope evidence from juvenile rocks through time. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1999, vol. 63, no. 3–4, pp. 533–556.

Blichert-Toft J., Albarède F. The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantle-crust system. Earth and Planetary Science Letters, 1997, vol. 148, no. 1–2, pp. 243–258. doi: 10.1016/S0012-821X(97)00040-X

Gerdes А., Zeh A. Combined U-Pb and Hf isotope LA-(MC)-ICP-MS analyses of detrital zircons: comparison with SHRIMP and new constraints for the provenance and age of an Armorican metasediment in Central Germany. Earth Planet. Sc. Lett., 2006, vol. 249, pp. 47–61. doi: 10.1016/j.epsl.2006.06.039

Gerdes A., Zeh A. Zircon formation versus zircon alteration — New insights from combined U-Pb and Lu-Hf in-situ LA-ICP-MS analyses, and consequences for the interpretation of Archean zircon from the Central Zone of the Limpopo Belt. Chemical Geology, 2009, vol. 261, pp. 230–243. doi: 10.1016/j.chemgeo.2008.03.005

Griffin W.L., Pearson N.J., Belousova E., Jackson S.E., O’reilly S.Y., Van Achterberg E., Hee S.R. The Hf isotope composition of cratonic mantle: LAM-MC-ICPMS analysis of zircon megacrysts in kimberlites. Geochim. Cosmochim. Acta, 2000, vol. 64, pp. 133–147. doi: 10.1016/S0016-7037(99)00343-9

Griffin W.L., Wang X., Jackson S.E., Pearson S.E., O’reilly S.Y,, Xu X.S., Zhou X.M. Zircon chemistry and magma genesis, SE China: in-situ analysis of Hf isotopes, Tonglu and PingtanIgneous Complexes. Lithos, 2002, vol. 61, pp. 237–269. doi: 10.1016/S0024-4937(02)00082-8

Hawkesworth C.J., Kemp A.I.S. Using hafnium and oxygen isotopes in zircons to unravel the record of crustal evolution. Chem. Geol., 2006, vol. 226, no. 3–4, pp. 144–162. doi: 10.1016/j.chemgeo.2005.09.018

Woodhead J., Hergt J. S, Helley M., Eggins S., Kemp R. Zircon Hf-isotope analysis with an excimer laser, depth profiing, ablation of complex geometries and concomitant age estimation. Chem. Geol., 2004, vol. 209, pp. 121–135. doi: 10.1016/j.chemgeo.2004.04.026

Zeh A., Gerdes A., Klemd R., Jackson M, Barton J.R. Archaean to Proterozoic Crustal Evolution in the Central Zone of the Limpopo Belt (South Africa-Botswana): Constraints from Combined U-Pb and Lu-Hf Isotope Analyses of Zircon. J Petrol, 2007, vol. 48, pp. 1605–1639. doi: 10.1093/petrology/egm032

Knudsen T.-L., Griffin W.L., Hart E.H., Andresen A., Jackson S.E. In situ hafnium and lead isotope analysis of detrital zircons from the Devonian sedimentary basin of NE Greenland: a record of repeated crustal reworking. Contributions to Mineralogy and Petrology, 2001, vol. 141, pp. 83–94. doi: 10.1007/s004100000220

Griffin W.L., Belousova E.A., Shee S.R., Pearson N.J., O ' Reilly S.Y. Archean crustal evolution in the northern Yilgarn Craton: U–Pb and Hf-isotope evidence from detrital zircons. Precambrian Research, 2004, vol. 131, pp. 231–282. doi: 10.1016/j.precamres.2003.12.011

Kemp A.I.S., Foster G.L., Schersten A., Whitehouse M.J., Darling J., Storey C. Concurrent Pb–Hf isotope analysis of zircon by laser ablation multi-collector ICP-MS, with implications for the crustal evolution of Greenland and the Himalayas. Chemical Geology, 2009, vol. 261, pp. 244–260. doi: 10.1016/j.chemgeo.2008.06.019

Iizuka Т., Hirata T. Improvements of precision and accuracy in in situ Hf isotope microanalysis of zircon using the laser ablation-MC- ICPMS technique. Chemical Geology, 2005, vol. 220, pp. 121–137. doi: 10.1016/j.chemgeo.2005.03.010

Black L.P., Gulson B.L. The age of the Mud Tank carbonatite, Strangways Range, Northern Territory. J.Aust. Geol.Geophys., 1978, vol. 3, pp. 227–232.

Jackson S.E., Norman J.P., William L.G., Belousova E.A. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 2004, vol. 211, pp. 47–69. doi: 10.1016/j.chemgeo.2004.06.017

Wiedenbeck M., Alle P., Corfu F., Griffin W.L., Meier M., Oberli F., Vonquadt A., Roddick, J.C., Speigel W. Three natural zircon standards for U‐Th‐Pb, Lu‐Hf, trace element and REE analyses. Geostandards Newsletter, 1995, vol. 19, no. 1, pp. 1–23. doi: 10.1111/j.1751-908X.1995.tb00147.x

Wiedenbeck M., Hanchar J.M., Peck W.H., Sylvester P., Valley J., Whitehouse M., Franchi I. Further characterisation of the 91500 zircon crystal. Geostandards and Geoanalytical Research, 2004, vol. 28, no. 1, pp. 9–39. doi: 10.1111/j.1751-908X.2004.tb01041.x

Slama J., Kosler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerdes A., Hanchar J.M., Horstwood M.S.A, Morris G.A., Nasdala L., Norberg N., Schaltegger U., Schoene B., Tubrett M.N., Whitehouse M.J. Plesovice zircon - a new natural reference material for U-Pb and Hf-isotopic microanalysis. Chem. Geol., 2008, vol. 239, pp. 1–35. doi: 10.1016/j.chemgeo.2007.11.005

Black L. P., Kamo S. L., Allen C. M., Davis D. W., Aleinikoff J. N., Valley J. W., Mundil R., Campbell I. H, Korsch R. J., Williams I. S., Foudoulis Ch. Improved 206Pb/238U microprobe geochronology by the monitoring of a trace-element-related matrix effect; SHRIMP, ID–TIMS, ELA–ICP–MS and oxygen isotope documentation for a series of zircon standards. Chemical Geology, 2004, vol. 205, no. 1–2, pp. 115–140. doi: 10.1016/j.chemgeo.2004.01.003

Giovanardi T., Lugli F. The Hf-INATOR: A free data reduction spreadsheet for Lu/Hf isotope analysis. Earth Science Informatics, 2017, vol. 10, no. 4, pp. 517–523. doi: 10.1007/s12145-017-0303-9

Chu N-C., Taylor R.N., Chavagnac V., Nesbitt R.W., Boella R.M., Milton J.A., German C.R., Bayon G., Burton K. Hf isotope ratio analysis using multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry: an evaluation of isobaric interference corrections. J. Anal. Atom. Spectrom., 2002, vol 17, no. 12, pp. 1567–1574. doi: 10.1039/b206707b

Vervoort J.D., Patchett P.J., Söderlund U., Baker M. Isotopic composition of Yb and the determination of Lu concentrations and Lu/Hf ratios by isotope dilution using MC-ICPMS. Geochem Geophys. Geosys., 2004, vol. 5, no. 11, pp. 1–15. doi: 10.1029/2004GC000721

Berglun M., Wieser M.E. Isotopic compositions of the elements 2009 (IUPAC technical report). Pure Appl Chem, 2011, vol. 83, no. 2, pp. 397–410. doi: 10.1351/PAC-REP-10-06-02

Iizuka T., Hirata T. Improvements of precision and accuracy in in situ Hf isotope microanalysis of zircon using the laser ablation-MC-ICPMS technique. Chemical Geology, 2005, vol. 220, pp. 121–137. doi: 10.1016/j.chemgeo.2005.03.010

Фор Г. Osnovy izotopnoi geologii [Principles of isotope geology]. Moscow, Mir Publ., 1989. 590 p. (in Russian).

Sherer E., Munker C., Mezger K. Calibration of the lutetium-hafnium clock. Science, 2001, vol. 293, pp. 683–687. doi: 10.1126/science.1061372

Chauvel C., Blichert-Toft J. A hafnium isotope and trace element perspective on melting of the depleted mantle. Earth and Planetary Science Letters, 2001, vol. 190, no. 3–4, pp. 137–151. doi: 10.1016/S0012-821X(01)00379-X

Osipova T.A ., Zaitseva M.V., Votyakov S.L. U–Pb Age and Analysis of the Lu–Hf Isotope System of Zircon from Granitoids of the Final Phases of Neplyuev Pluton (Southern Urals). Doklady Earth Sciences, 2018, vol. 481, part 2, pp. 1045–1049. doi: 10.1134/S1028334X18080172

Zaitceva M.V., Pupyshev A.A., Shchapova J.V, Votyakov S.L. [Dating of zircons using quadrupole mass spectrometer with inductively coupled plasma NexION 300S with NWR 213 attachment for laser ablation]. Analitika i kontrol’ [Analytics and Control], 2016, vol. 20, no. 4, pp. 294-306. doi: 10.15826/analitika.2016.20.4.006




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2021.25.3.005

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.