Изучение Lu/Hf изотопного состава цирконов с помощью многоколлекторного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Neptune Plus и приставки для лазерной абляции NWR 213

Abstract

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.

A technique of analyzing the isotopic composition of Lu and Hf and for determining the Lu/Hf and Hf/Hf isotopic ratios in zircons is presented using a Neptune Plus (Thermo Scientific) mass spectrometer with inductively coupled plasma with an NWR 213 (ESI) laser ablation attachment. On the example of Mud Tank, GJ-1, 91500, Plesovice and Temora-2 standard zircon samples, the uncertainty of a single measurement of the 176Hf/177Hf ratio has been obtained in the range of 0.002-0.008% in the form of 2σ (with a crater diameter of 50 μm; when it decreased to 25 μm the measurement uncertainty of the 176Hf/177Hf ratio increased by 1.5-2 times). Under the optimum parameters of the NexION 300S with NWR213 with the aim of increasing the locality of the sequential study of U/Pb and Lu/Hf isotope systems, a comparative characteristic of the application of two approaches has been obtained: in adjacent grain areas (approach 1) and in one crater (approach 2). The metrological characteristics of analyzing the isotopic composition of Lu and Hf and for determining the Lu/Hf and Hf/Hf isotopic ratios in zircons have been determined. To establish the application limits of the developed technique, the factor planning of the experiment has been developed. It was established that with a Lu/Hf ratio of 1/50 or more, the technique is not recommended to be applied due to the incorrect allowance of the isobaric effect. The procedures for measuring and calculating the Lu/Hf isotopic ratios of the isotope system in zircon have been tested on zircon grains (samples NP-46 and NP-47) of the Neplyuevsky pluton (South Urals). The data obtained was in satisfactory agreement with the data of the A. P. Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI).