High spatial resolution analysis of Pb and U isotopes for geochronology by laser ablation multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-MC-ICP-MS)

Abstract

A determinação de idades através do decaimento dos isótopos radioativos 235U e 238U para os isótopos radiogênicos 207Pb e 206Pb, respectivamente, utilizando o mineral zircão (ZrSiO4), é amplamente aplicada para decifrar processos geológicos. Um novo método tem sido desenvolvido nos últimos anos, a ablação a laser multi-coletor espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (LA-MC-ICP-MS), superando o laborioso trabalho anteriormente necessário em outros métodos, na preparação de amostras, e permite obtenção de razões isotópicas com alta resolução espacial de micrômetros. O presente estudo descreve os procedimentos analíticos e os métodos usados na redução de dados que estão sendo aplicados no Laboratório de Geocronologia da Universidade de Brasília. Explora-se a precisão e exatidão do método através da análise de três padrões internacionais de zircão. Observa-se uma precisão entre 1,9 a 3,7% (2σ desvio padrão) e uma exatidão de 0,6 a 3,8% (2σ desvio padrão) para as razões isotópicas de Pb e U dos padrões. Também foram obtidas idades pelo método LA-ICP-MS de duas amostras de zircões naturais, que já foram datadas anteriormente por outros métodos analíticos. A comparação dos resultados mostra uma boa conformidade das idades obtidas, dentro dos limites de erro.Os dados demonstram o grande potencial do método analítico para análises isotópicas rápidas, precisas e exatas de U-Pb, numa escala de micrômetros. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Age determinations using the 235U and 238U radioactive decay series to the daughter isotopes 207Pb and 206Pb, respectively, using the mineral zircon (ZrSiO4), are widely used to decipher geological processes. A new method developed in the last couple of years, the laser ablation multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-MC-ICP-MS), overcomes previous laborious sample preparation, and yields isotopic ratios and age data with a high spatial resolution of ten of microns. The present study describes the analytical set-up and data reduction process as presently applied at the Laboratory for Geochronology of the University of Brasília. It explores the precision and accuracy of the method by cross-analysing three international zircon standards. We arrive at a precision of 1.9 to 3.7% (2σ SD) and an accuracy of 0.6 to 3.8% (2σ SD) for and U isotopic ratios of the standards. We also apply the method to two natural zircon samples, which have previously been dated by other analytical methods. A comparison of the results show a good conformity of the age data,being whitin the error limits. The data demonstrate the great analytical potential of the method for rapid, precise and accurate U-Pb isotopic analyses on the micron scale.