磷灰石作为可靠的地质时钟和地球化学示踪剂，已被广泛应用于岩石和矿床成因以及物源示踪研究。当前，国际上常用的磷灰石标样，主要包括Durango、MAD、401和OD306。这些标样的年龄分布在新生代、早古生代和古元古代。多数标样的U含量低于50 ppm（图1a）。由于产自国外，储量有限，多数标样已消耗殆尽。其中，分布最广的MAD磷灰石，单颗粒通常在1-2cm，但不同颗粒的年龄差异可达13.3 Ma。因此，不同颗粒需要被重新标定才能使用，费时费力。因此，亟需开发年龄均一、储量丰富的磷灰石标准物质。近日，中国科学院地球化学研究所激光微区分析团队，通过对比国内外常用磷灰石标样，提出使用中国广西清湖二长岩中的磷灰石作为磷灰石原位U-Pb定年的主标样。相关研究成果发表于国际光谱学专业期刊《Atomic Spectroscopy》（Atomic Spectroscopy, 2025, 46(5), 536-548. https://doi.org/10.46770/AS.2025.096）上，第一作者为北京科技大学夏加明博士，中国科学院地球化学研究所唐燕文正高级工程师和蓝廷广研究员为共同通讯作者。
图1. (a) 常用磷灰石U-Pb定年标样年龄分布-U含量-普通铅(f206值)联合图；(b) 使用OD306为主标样，清湖磷灰石获得的U-Pb年龄，与理论年龄（159.5 Ma）误差范围内一致
广西南岭西部著名的清湖二长岩已通过ID-TIMS锆石U-Pb定年(159.5±0.2 Ma)和SIMS锆石U-Pb定年(159.5±0.7 Ma)，获得精确年龄结果。在本实验室充当质量监控样五年多，以OD306为主要标样，清湖磷灰石获得U-Pb年龄为161.3±0.8 Ma (图1b，N=110，MSWD=1.1)。该年龄，与已发表锆石U-Pb年龄，在误差范围内一致。清湖磷灰石赋存于清湖二长岩中，与榍石、锆石共生，多呈自形晶位于长石和角闪石粒间（图2a，b），储量十分丰富。清湖二长岩中分选出来的磷灰石大多数呈自形晶，粒径均在300 μm以上，最大粒径可达1 mm，短长轴比例在1:1到1:2.5之间（图2c-f）。清湖磷灰石颗粒呈无色透明状（图2d），表面干净，未见或少见包裹体以及矿物包体，整体无蚀变（图2c，f），阴极发光下显示出较为清晰的振荡环带（图2e）。
图2. 清湖磷灰石的赋存状态以及显微特征；(a)和(b)分别为清湖二长岩中与磷灰石共生的榍石和锆石的透射光和反射光照片；(c-f)分别为典型清湖磷灰石的发射光、透射光、阴极发光和背散射照片
本次实验使用清湖(QH)磷灰石作为U-Pb定年主要标样，采用两阶段矫正法，使用SRM NIST 612和清湖磷灰石分别校正207Pb/206Pb和238U/206Pb比值，并在Tera-Wasserburg图上通过固定初始铅比值，从而计算出精确的下交点年龄和U/Pb比值。校正所用的初始207Pb/206Pb比值是用LA-SF-ICP-MS对清湖二长岩中与磷灰石共生的长石进行Pb同位素分析获得，其比值为0.837±0.008，与Stacey和Kramers(1975)模型计算值(0.836)一致，故最终使用的初始207Pb/206Pb比值为0.84±0.01。综合年龄数据及岩石中共生矿物的镜下观察结果，最终采用锆石ID-TIMS U-Pb年龄159.5 Ma作为清湖磷灰石的标准参考年龄。
160个清湖磷灰石分析点的普通铅含量(f206值)介于4.2%-38.4%，在Tera-Wasserburg图解上呈现良好线性趋势（图3a）。本次实验分别使用QH、OD306、401、MAD1、MM和Otter Lake六种磷灰石作为磷灰石主要参考物质来校准年龄，并对所获得的年龄结果进行对比。使用QH磷灰石作为定年主要标样时，除Otter Lake外，其他四种已知磷灰石标样的年龄偏差为-0.7%至1.2%（图3b-e），其校准效果与OD306 (-1.1%-0.1%)、MAD1 (-1.2%至-0.1%)和MM (-1.1%-0.1%)相当，且显著优于401 (0.3%-1.4%)和Otter Lake (-3.4%至-2.2%)（见图4）。在方法验证中，MRC-1磷灰石获得的下交点年龄为154.1±5.3 Ma（见图5），与已发表ID-TIMS U-Pb年龄(153.3±0.2 Ma)，在误差范围内一致。凭借高U（平均含量137.30 μg/g）、高Pb（平均含量7.82 μg/g）、低U/Th比值（约为2.6）和形成时代优势，清湖磷灰石可能是目前侏罗纪-白垩纪，最理想的U-Pb定年标样。
图3. 采用两阶段校正法，清湖磷灰石校正几种常用磷灰石标样，获得的年龄与理论年龄误差范围内一致（Otter Lake因已报道的年龄范围大，不适合做标样）
图4. 常用磷灰石标样校正效果对比图（清湖磷灰石校正效果与多数标样相当，且优于401和Otter Lake）
图5. 应用研究中，清湖磷灰石校正MRC-1，获得年龄与理论值（153.3±0.2 Ma），在误差范围内一致（特别是，清湖磷灰石单点误差明显小于MRC-1）
该研究得到了中央引导地方科技发展资金（Guizhou【2024】043）、国家自然科学基金（批准号:42472133）和中国科学院2023年度技术支撑人才项目的资助。
[原文]
Jia-Ming Xia, Jian-Feng Gao, Yan-Wen Tang*, Kai Cui, Ting-Guang Lan*, and Jun-Jie Han, Evaluate Qinghu and Other Known Apatite Samples as the Reference Materials for In-situ U-Pb Dating. Atomic Spectroscopy, 2025, 46(5), 536–548. https://10.46770/AS.2025.096
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