U-Pb датирование цирконов с помощью квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой NexION 300S и приставки для лазерной абляции NWR 213

Abstract

A procedure of U-Pb dating of zircons using the NexION 300S (PerkinElmer) quadrupole mass spectrometer with inductively coupled plasma and NWR213 (ESI) attachment for laser ablation has been developed. The optimum parameters for measuring Pb/U, Pb/Th, and Pb/Pb isotopic ratios by NexION 300S with NWR213 such as plasma costs, auxiliary gas flows Ar, carrier gas He, power radiofrequency generation, and the temporal parameters of the signal registration have been obtained. The contribution of the elemental fractionation effect on the measurement results of standard natural zircons with various parameters of attachment for laser ablation has been examined. The analysis of the isotope ratios uncertainty measurement and the correction of mass bias have been performed. The developed scheme for determining the Pb/U, Pb/ Th and Pb/Pb isotope ratios of zircons with subsequent calculation of the age has been applied to the U-Pb dating of standard natural Mud Tank, 91500, GJ-1 and Plesovice zircons with differences in the degree of radiation damage. The age of the accessory zircon from the granitoid of the Novousmanovskii massif (Urals) has been calculated using the proposed data processing algorithm. A satisfactory agreement with earlier data has been shown. The comparative analysis between the use of quadrupole and multicollector mass spectrometers for the U-Pb dating of zircons by laser ablation has been performed.

Представлены оптимизированная процедура анализа изотопного состава Pb и U в цирконах, реализованная на квадрупольном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой NexION 300S (PerkinElmer) и приставке для лазерной абляции NWR 213 (ESI), и процедура определения изотопных отношений Pb/U, Pb/Th и Pb/Pb с последующим расчетом возраста цирконов. На приме- ре цирконов Mud Tank и Plesovice изучено влияние операционных параметров лазерной приставки на величину элементного фракционирования. Показано различие значений данной характеристи- ки для цирконов Mud Tank, 91500, GJ-1 и Plesovice. При оптимизированных параметрах приборов проведено сопоставление неопределенности измерения изотопных отношений с использованием многоколлекторного и квадрупольного масс-спектрометров. Выполнен сравнительный анализ воз- можности использования квадрупольного и многоколлекторного масс-спектрометров для U-Pb да- тирования цирконов с помощью лазерной абляции. С использованием квадрупольного масс-спек- трометра проведены измерения и рассчитан возраст стандартных образцов циркона: Mud Tank 719 ± 17 млн. лет (СКВО = 0.91, 2σ = 2.4 %), 91500 – 1065 ± 14 млн. лет (СКВО = 1.19, 2σ = 1.3 %), GJ–1 – 600.8 ± 8.8 млн. лет (СКВО = 0.017, 2σ = 1.5 %) и Plesovice – 336.6 ± 7.7 млн. лет (СКВО = 0.24, 2σ = 2.3 %)). Полученное значение возраста цирконов согласуется с литературными данными. Выпол- нены измерения и по конкордии рассчитан U-Pb возраст акцессорного циркона из гранитоидов Но- воусмановского массива (Урал) – 543 ± 18 млн. лет (СКВО = 2.7, 2σ = 3.3 %), что удовлетворитель- но согласуется с данными SHRIMP.