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从锆石到火星磷灰石——SHRIMP高分辨率离子探针在地球科学研究中的多重应用

已有 747 次阅读 2023-10-15 09:11 |个人分类:地球科学|系统分类:图片百科

【维基百科】

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澳大利亚国立大学地球科学研究学院的高分辨率离子探针(亦称为敏感高质量分辨率离子探针或SHRIMP)

  SHRIMP主要用于地质和地球化学应用。它能够在10至30微米直径尺度上测量矿物中的同位素和元素丰度,并具有1至5微米的深度分辨率。因此,SIMS方法非常适用于分析复杂矿物,通常在变质地带、一些火成岩中经常发现,并用于相对快速地分析沉积岩中的统计有效碎屑矿物组合。该仪器最常见的应用是铀-钍-铅地质年代学,尽管SHRIMP也可以用于测量一些其他同位素比率(例如δ7Li或δ11B[1])和微量元素丰度。

  SHRIMP起源于1973年,由比尔·康普斯顿教授提出建议,在澳大利亚国立大学地球科学研究学院建立一种离子探针,超越当时可用的离子探针的灵敏度和分辨率,以分析单个矿物颗粒。光学设计师史蒂夫·克莱门特基于Matsuda的设计制造了原型仪器(现称为“SHRIMP-I”),该设计最大限度地减少了在各个部门通过传输离子时的像差。该仪器始建于1975年至1977年,并于1978年进行测试和重新设计。首次成功的地质应用发生在1980年。

首次的重大科学影响是在西澳大利亚州纳里尔山发现哈迪安时代(>40亿年前)锆石颗粒,随后又在附近的杰克希尔斯发现。这些结果以及SHRIMP分析方法本身最初受到质疑,但随后的常规分析部分得到证实。SHRIMP-I还开创了钛、铪和硫同位素系统的离子探针研究。

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    商业公司和其他学术研究团体的日益关注,尤其是西澳大利亚州珀斯的约翰·德拉特教授,促使在1989年启动了该项目,与澳大利亚国立大学的商业部门ANUTECH合作建立了该仪器的商业版SHRIMP-II。20世纪90年代中期,精密的离子光学设计推动了SHRIMP-RG(反向几何)的开发和建造,提高了质量分辨率。设计的进一步进展还导致了多种离子收集系统(法国公司多年前已在市场上推出)、负离子稳定同位素测量以及正在开发专用仪器用于轻稳定同位素的持续工作。

   目前全球已安装了15台SHRIMP仪器,并且SHRIMP的结果已经在2000多篇同行评议的科学论文中报告。SHRIMP是理解早期地球历史的重要工具,已经分析了一些最古老的地球物质,包括Acasta片麻岩,进一步延长了杰克希尔斯的锆石年龄和地球上最古老的撞击坑。其他重要里程碑包括月球锆石的首次U/Pb年龄和火星磷灰石的年龄测定。最近的用途包括确定奥陶纪海表温度、雪球地球事件的时间以及稳定同位素技术的发展。

SHRIMP instruments around the world

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维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Sensitive_high-resolution_ion_microprobe



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