shrimp鋯石定年過程中的交叉污染

shrimp鋯石定年過程中的交叉污染

1粉碎粒度的制備鋯的選法已經(jīng)知道，但很難將所選的鋯晶體變質(zhì)，并對巖石中不同粒度的鋯進行分類。然而，在制備過程中，很難避免交叉污染。筆者所接觸到的不同選礦實驗室分選出的鋯石,幾乎都存在交叉污染。根據(jù)經(jīng)驗來看,非鋯石年代學實驗室附屬的選礦實驗室人員,或者接觸鋯石年代學較少的人員,對避免樣品間交叉污染的重要性一般認識不足。分選出的鋯石顆粒不完整,是因為巖石的粒度破碎得過細,只要將巖石的粒度加以調(diào)整,就可以解決。確定巖石粉碎的粒度,最好根據(jù)薄片中發(fā)現(xiàn)的最大鋯石的粒徑大小確定。交叉污染則不易杜絕,主要原因:一是目前中國選礦實驗室使用的設備不易拆開清洗,許多部件不能用水沖洗,而僅僅用空氣吹是遠遠不夠的;二是選礦環(huán)境不潔凈,如空氣不潔、塵埃不易清除。另外,選礦人員的認識不足,也是重要原因。避免污染的最好的辦法是更換現(xiàn)有選礦設備,新選礦設備要能夠完全拆開,并可以用水沖洗,另外要改善選礦環(huán)境,墻壁和地面要用不掉粉末的材料裝修,保持空氣浮塵較少。在現(xiàn)有的選礦條件下,盡量避免交叉污染的辦法:①將能夠拆卸的選礦設備的部件拆卸后,用水沖洗,并用衛(wèi)生紙擦凈,直至衛(wèi)生紙上沒有巖石碎渣為止;對于不能用水沖洗的部件,可用衛(wèi)生紙蘸水擦拭;②對于鱷式粉碎機,經(jīng)過如此處理后,在出樣口鋪上白紙,空轉(zhuǎn)15～30min,以使殘留的碎渣被震落,當白紙上無殘渣掉落時為止;③如果樣品易于采集,則可用樣品來清洗設備,即將樣品的一部分先破碎、粉碎并丟棄,然后再處理該樣品其余待用部分。一般而言,用較大的巖石樣品來分選鋯石,交叉污染混入的鋯石比例就會降低;④對于特別重要的樣品,可以用鱷式粉碎機將樣品粉碎成1～2cm大小,用刷子和清水清洗表面,干燥后用鋼缽搗碎至所需粒度。在將巖石粉末進行粒度分選時,要用一次性篩網(wǎng)。鋯石進行淘選時,洗滌劑加清水就可清洗干凈以前使用的器皿,以避免污染。使用搖床時,要將能夠拆卸的部件拆卸并清洗干凈,其他部位用清水盡量清洗干凈。重新安裝后,在水流的條件下,不加樣品使搖床運轉(zhuǎn)15～30min,直至接樣器皿中沒有發(fā)現(xiàn)殘存巖石顆粒為止,否則,需要重新拆卸清洗。2樣品對象模型或目標的制備2.1樣品的安裝和安裝將雙面膠紙粘貼在平坦的玻璃板上,在粘貼雙面膠時要將其與玻璃板之間的空氣驅(qū)趕干凈,以使將要粘貼鋯石的雙面膠表面所有部位都能處于同一平面,以利于粘貼鋯石和拋光。制作的樣品靶為圓柱形,其底面直徑為1英寸(2.54cm),由于進行SHRIMP測定時固定靶需要占據(jù)靶邊緣3mm寬的一個圓環(huán),再考慮到測定中離子流的最佳位置,故鋯石應該粘貼在靶中心1cm的圓周范圍內(nèi)(可預先在雙面膠上劃出)。一般將一個樣品的鋯石粘貼成長條狀,可用雙面膠上取下的白紙,在其中切割出所需要的小長條空洞,放置在雙面膠紙上,將鋯石顆粒放置其中。粘貼下一個樣品時,需要仔細檢查其他部位是否粘有剛才的鋯石,可將此片白紙(在顯微鏡下確認沒有粘有鋯石)移動到合適位置進行,一個樣品要基本按照粒度大小依次排列鋯石顆粒。如果粒度相差不很大,最好將各個長條平行排列。要將各樣品粒度大的一端置于一側(cè),粒度小的一端置于另一側(cè)。不同樣品的粒度最好接近,否則,各個長條之間也要按照鋯石粒度大小的順序排列。以上的這種排列,便于將來打磨和拋光。在粘貼中,要將鋯石平放,不能直立或傾斜,并略用力向下壓,使其粘貼牢固。每粘貼完一個樣品,要在筆記本上做出記錄,并畫出示意圖。需要注意的是,粘貼時要選擇與研究目的相協(xié)調(diào)的鋯石顆粒(例如,要測定花崗巖的年齡,就要選擇花崗巖結(jié)晶時形成的鋯石)。在不能排除污染的情況下,對于同一個樣品中外觀明顯不同的鋯石顆粒,選取時要慎重,以避免測定的數(shù)據(jù)難以解釋。樣品鋯石粘貼完畢后,需要粘貼標準鋯石,一般要粘貼兩個標準——SL13和TEM,前者用于校正U含量,后者用于校正年齡(標準值分別為238×10-6和417Ma)。標準鋯石不止這兩個,只要合適都可以使用。標準鋯石要粘貼在樣品鋯石的空間地帶,離中心不要太遠。2.2雙膠紙下的環(huán)氧樹脂將內(nèi)徑為1英寸(2.54cm)的聚四氟乙烯空心柱一端的內(nèi)表面抹上凡士林油,垂直放置在已粘貼了鋯石的雙面膠表面,使鋯石位于空心柱中心,然后略加壓實,將空心柱粘貼在雙面膠紙上,以避免環(huán)氧樹脂流出。環(huán)氧樹脂由EPIREZHARDENER(產(chǎn)品號:991404H)和EPIREZCOMPOUND(產(chǎn)品號:991404C)兩種物質(zhì)配制而成,其比例為1.4:10。一般稱取EPIREZHARDENER約0.5g,這樣得到的樣品靶浪費較少。將兩種物質(zhì)放在同一容器中,用小木棍將其輕輕攪拌(攪拌時始終保持同一方向,并盡量避免引入空氣),然后灌注在聚四氟乙烯的空心柱中,并注意驅(qū)趕樹脂中的氣泡,放置在電熱板上過夜。電熱板的溫度50℃左右(最高溫度不能高于70℃)。2.3樣品研磨和研磨將擱置一夜的樣品靶從玻璃板上取下,放到溫度為70～80℃的烘箱中干燥約30～60min。用衛(wèi)生紙蘸取無水乙醇擦洗樣品靶,以去掉雙面膠殘余物和凡士林油。因SHRIMP要求樣品靶的厚度為5～6mm,按照前述的環(huán)氧樹脂量(總量約4g)制出的樣品靶正好符合這個標準;如果樣品靶的厚度大于6mm,則需要將多余的部分切割掉。在打磨鋯石之前,要將沒有粘貼鋯石的另一面打磨成平面,并盡量使其與粘貼鋯石的另一面保持平行,以便將來易于用透射光觀察鋯石,也便于在顯微鏡載物臺上放置。打磨鋯石時,要使用防水細砂紙(P2000),粗砂紙既容易將鋯石打磨掉,又易于產(chǎn)生較深的擦痕而不利于拋光。打磨樣品靶時手的動作要輕,不要在垂直于砂紙的方向上用較大的力。樣品靶的運動軌跡要呈“8”字形,以使樣品靶在各個方向上都受力。要邊打磨邊用水沖,這樣可以在砂紙表面形成薄薄的水膜,減少鋯石與砂紙間的摩擦力,既減少了將鋯石從環(huán)氧樹脂中脫落的機會,又使鋯石不會很快就被磨損,同時又可將打磨下的碎渣從砂紙表面清除。要略微打磨,就用顯微鏡觀察(樣品靶要擦干凈水),寧可慢,不可打磨過頭。否則,需要重新制作樣品靶,欲速不達。若大部分鋯石顆粒打磨出中心(大致一半),表明打磨得正合適。此時,在顯微鏡下,同一顆粒的反射光和透射光顯示的面積大小相同,即埋藏在樹脂下的陰影部分很細小。當然,由于一個樣品靶上的樣品不止一個,粒度可能相差較大,不能要求所有顆粒都打磨到一半,此時只要大部分顆粒打磨出中心即可,以免打磨得過頭,將較小的鋯石打磨掉。另外,打磨時可以將樣品靶表面與砂紙呈一小角度,與砂紙不完全接觸,使粒度較小的部位離開砂紙,粒度較大的部位先打磨,在粒度較大的顆粒打磨了一定程度后,再將樣品靶平置在砂紙上,使各個部位均勻打磨。拋光時,因拋光的效果與拋光砂的粒度(一般使用1和3micro的拋光砂)、多少有關(guān),也與轉(zhuǎn)速和時間、樣品靶固定臂上壓錠的重量有關(guān),所以,沒有統(tǒng)一參數(shù)設置。當在顯微鏡下觀察時,鋯石表面呈現(xiàn)光潔、平滑時,拋光已達到要求,此時環(huán)氧樹脂上的擦痕亦較少、淺。對于放射性損傷強烈的鋯石,拋光后的表面也可能有麻點。2.4顯微照像的加工顯微照相的目的是為了在用SHRIMP測定時,選擇合適的顆粒和標注測定點的位置——點號。在有些情況(如經(jīng)歷了復雜的地質(zhì)演化,中高級變質(zhì)作用等)下,需要拍攝樣品靶的陰極發(fā)光圖像(CL)。用鏡頭紙(或其他不掉毛且柔軟的紙),沾取無水乙醇擦洗已拋光的樣品靶表面2～3次,以便清除拋光砂和其他污物。照相時,應根據(jù)目的和鋯石顆粒的大小選擇合適放大倍數(shù),并且最好將某一樣品鋯石顆粒的整體排列方向與顯微鏡的水平或垂直方向一致,這樣便于視域的移動,且在照像時不易遺漏。注意,一般不要旋轉(zhuǎn)顯微鏡的載物臺。(1)拍攝較小放大倍數(shù)的一組照片,將其拼接起來成為一張反映樣品靶的全貌圖(澳大利亞人稱其為Map),目的是為了確定各樣品,包括標準鋯石在樣品靶上的位置。(2)拍攝較大放大倍數(shù)的系列照片——依次將樣品靶上所有顆粒拍照,相鄰視域要略有重疊。每個視域要照反射光和透射光各1張,以便在進行SHRIMP測定時,判斷顆粒是否合適測定和標注點號。(3)將樣品靶全貌圖(Map)劃分出若干區(qū)域并編號,每個區(qū)域要與上述(2)的每張照片相對應,與(4)協(xié)調(diào)。(4)照完畢后,將其輸入到計算機中。將數(shù)碼相機給出文件夾名稱修改為樣品號或靶號,照片文件名順序依次為AAA—O1r、AAA—01t、……,其中“AAA”為樣品號,“r”和“t”分別代表反射光和透射光,這樣為圖像起名便于以后識別。2.5鍍層和樣品清洗鍍膜厚度約為5nm,使用的金絲的純度為99.999%。鍍金前,需要對樣品靶仔細清洗,以除去其表面的普通鉛(如果樣品靶曾拍攝陰極發(fā)光圖像,則更要仔細清洗)。鍍金必須在進行了顯微照像之后。做CL的需要鍍金的厚度為2.5nm。樣品靶清洗辦法:將樣品靶放到玻璃培養(yǎng)皿中,將高純的石油醚(PETROLEUMSPRIT)倒入玻璃燒杯中,用鏡頭紙(或其他不掉毛的軟紙)蘸取石油醚擦洗樣品靶表面,以便去除樣品靶表面的油污。用化學清洗劑,兌入溫水,用紙蘸取擦洗樣品靶。用高純水(MilliQH2O)洗去殘留的化學物質(zhì)。清洗完畢后,在60℃烘箱中干燥30min就可以放到鍍膜機中鍍膜。鍍金后,要盡快測定(清洗時要戴手套)。2.6其他樣品的生產(chǎn)其他礦物(如獨居石、硫化物)樣品靶的制作,與鋯石相似,只是因其硬度和韌性較低,打磨和拋光時更要小心,用力要輕。3鋯樣品的測定SHRIMP狀態(tài)正常時,才能進行以下操作。3.1次離子源清洗后plagrange(1)注冊(Login)。在計算機屏幕上雙擊SHRIMPⅡ圖標,在注冊欄中,輸入測定者、靶號(Mount)、樣品號等參數(shù)。測定數(shù)據(jù)將存儲于測定者名下。然后,計算機對儀器進行檢查,通過的顯示綠色方塊,未通過的顯示紅色方塊。(2)開啟一次離子源。打開氣體源(氧氣)閥門至一定位置(氧氣壓力的大小,可參考最近一次測定的記錄。氣壓的大小和一次離子源清洗后運行時間的長短有關(guān)——清洗完畢運行一段時間后,通過離子的微孔會在一定程度上被堵塞,導致需要較高的氣壓。剛剛清洗后,氧氣壓力表的讀數(shù)為200～250就可),待氣壓穩(wěn)定后,打開一次離子源電源(ARCSupply),旋轉(zhuǎn)按鈕,使plasmacurrent表頭的讀數(shù)為180。(3)開啟顯示器,并旋轉(zhuǎn)亮度調(diào)節(jié)鈕到合適位置。(4)開啟SampleStage程序,將要測定的樣品靶移到視域中心。若顯示器的圖像顯示不很清晰,可通過改變X(調(diào)焦)。Y、Z分別用于水平和垂直方向的移動控制按鈕。將鋯石顆粒移到斑點位置之外(前次離子流打到樣品靶上的位置)。(5)開啟高壓。將高壓鑰匙旋轉(zhuǎn)至ON位置,并設置聯(lián)動——在IVMS(IntelligentVacuumManagementSystem)面板上,將設置為:MainHV的Interlock=on。(6)察看一次離子流。打開Primary窗口,用WIEN程序做消磁(Degauss)處理。然后,打開Monitor,激活表頭顯示。此時可對一次離子流進行微調(diào),使其達到最佳狀態(tài)。3.2u3000結(jié)論(1)察看二次離子流。打開Acquisition程序,調(diào)出最近一次測定時采用的參數(shù)值。窗口中黑點位置代表當前質(zhì)量峰,通過改變黑點的位置改變當前峰,默認質(zhì)量峰為254(UO)。鋯石年齡測定時一般采用的積分時間為:Zr2O(196)為2s,204Pb、Bkgrnd、206Pb均為10s、207Pb為20s,208Pb和238U為5s,232Th16O(248)和238U16O(254)為5s。根據(jù)離子流的強弱,可以適當減少或增加積分時間。(2)關(guān)閉離子流(Beamoff),然后將樣品(鋯石可用于校正除204Pb和背景值外所有的質(zhì)量峰,長石可用于校正Pb的所有質(zhì)量峰,特別是準確校正204Pb峰)移到斑點處。開啟一次離子流(BeamOn)。(3)調(diào)出MassScan程序,對質(zhì)量峰進行掃描(通過選擇步長來確定掃描的質(zhì)量范圍),察看質(zhì)量峰實際位置和機器目前認定位置的差異。(4)移動紅色指針(Cursor)到峰中心,按其位置代表的質(zhì)量數(shù)取代Acquisition程序中對應的質(zhì)量數(shù)。(5)對所有的質(zhì)量峰都做如上的操作,即校正質(zhì)量峰中心。(6)值得注意的是,204Pb、207Pb和208Pb三個峰各自的左側(cè),存在其他峰的于擾,故正確的峰位置應該比峰中心略微偏右(質(zhì)量數(shù)比峰中心值略大)。峰中心調(diào)整完畢后,就可進行測定。因為剛啟動的儀器還未達到平衡,故也可以先將SHRIMP運行一段時間后,再校正峰中心?！业揭涣Ｓ媱澆粶y定的鋯石,將二次離子流調(diào)整后,先不進行質(zhì)量峰校正,直接測定十幾組數(shù)據(jù),使儀器預熱。3.3測點位置和點號步驟:(1)BeamOff—將所要測定的鋯石移動到斑點位置;(2)聚焦,顯示器中鋯石的圖像最清楚,且與上次的斑點的位置基本相同;(3)BeamOn,Raster(清洗表面)2min;(4)在Secondary程序中,微調(diào),使得離子流最大;(5)修改樣品號,將點的位置儲存;(6)測定SL13。如果測定的SL13(或其他標準鋯石),用于校正其他鋯石,則需要Acquisition中Set-up做相應的改變。測定鋯石時,204Pb平均計數(shù)最好小于2.5Hz(1Hz=1cps,cps=countpersecond);(7)重復上述步驟,測定TEM;(8)重復步驟(1)～(6),測定樣品。每測定一個點,都要在照片上標注點位置和點號。測定一個TEM點后,可測定3～5個待測樣品點,一般使用一次儀器所測定的TEM的數(shù)據(jù)個數(shù)最好不小于10。在測定中,要避開鋯石裂縫和包裹體部位。有時,為了測定鋯石邊緣的年齡,為避免與較內(nèi)邊成分混合,可以將斑點的一部分落到樹脂上,只要普通鉛不高就可。4點的測定可能產(chǎn)生的影響雖然筆者以前也使用過SHRIMP,但真正接觸SHRIMP的時間并不長。就SHRIMP測定中的一些現(xiàn)象,筆者有一些思考,現(xiàn)提供給大家參考,也希望讀者將來使用SHRIMP時提出更