Abstract

A method for in situ U–Pb isotopic analyses by secondary ion mass spectrometry (SIMS) has been developed for uranium minerals with a range of chemical compositions. This method combines the advantages of conventional U–Pb dating (i.e., use of concordia) and in situ analysis, and therefore is ideally suited for the study of chemically complex and fine-grained uranium oxides associated with uranium deposits. An ion-yield normalizing coefficient (αSIMS) that accounts for variation in relative ion-yields with chemical composition of the mineral of interest was calculated using uraninite standards that cover a range of U and Pb compositions, and an appropriate empirical mass-bias model was developed. The coefficient αSIMS varies as a function of wt% PbO, requiring two working curves to define the relationship between the 206Pb+/238U+ and 207Pb+/235U+ values measured by SIMS versus the “true” 206Pb/238U and 207Pb/235U values:

 
\[^{207}Pb^{+}/^{235}U\ =\ 0.762\ {\pm}\ 0.015\ (^{207}Pb^{+}/^{235}U^{+})^{0.69{\pm}0.02}\]
 
\[^{206}Pb/^{238}U\ =\ 0.333\ {\pm}\ 0.007\ (^{206}Pb^{+}/^{238}U^{+})^{0.64{\pm}0.02}\]

The application of this technique to unconformity-type uranium deposits in the Athabasca Basin, Saskatchewan, demonstrates that at the microscale, these deposits preserve the initial age of mineralization (1486 to 1519 Ma) and a temporal record of accretion and breakup of supercontinents. Prior to in situ analyses, this detailed chronological record was obscured by the wide variability in U–Pb and Pb–Pb data obtained by micro-drilling and conventional isotopic analyses due to mixing of different generations of minerals.

Abstract

Nous avons développé une méthode d’analyser in situ les minéraux d’uranium à composition chimique variable afin d’en obtenir ponctuellement les rapports isotopiques U–Pb. La méthode, qui fait appel à la spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS), possède les avantages d’une datation conventionnelle U–Pb (utilisation des diagrammes concordia) et d’une analyse in situ, et serait donc idéale pour l’analyse des oxydes complexes d’uranium, à granulométrie fine, associés aux gisements d’uranium. Un coefficient normalisateur décrivant l’efficacité de production des ions (αSIMS) rend compte des variations en production relative dépendant de la composition chimique du minéral analysé; il a été calculé à partir des étalons d’uraninite représentatifs d’un intervalle de concentrations en U et Pb, et comprend un modèle empirique approprié servant à corriger un biais massique. Le coefficient αSIMS varie en fonction de la proportion de PbO, et requiert deux fonctions afin de définir la relation entre les valeurs de 206Pb+/238U+ et 207Pb+/235U+ mesurées par analyses SIMS versus les “vraies” valeurs de 206Pb/238U and 207Pb/235U:

 
\[^{207}Pb^{+}/^{235}U\ =\ 0.762\ {\pm}\ 0.015\ (^{207}Pb^{+}/^{235}U^{+})^{0.69{\pm}0.02}\]
 
\[^{206}Pb/^{238}U\ =\ 0.333\ {\pm}\ 0.007\ (^{206}Pb^{+}/^{238}U^{+})^{0.64{\pm}0.02}\]

L’application de cette approche aux gisements discordants d’uranium du bassin d’Athabasca, au Saskatchewan, démontre qu’à un échelle microscopique, ces gisements conservent l’âge initial de minéralisation (1486 à 1519 Ma) et un bilan temporel de l’accrétion et du démembrement des supercontinents. Avant cette possibilité de faire des analyses in situ, la résolution chronologique des événements majeurs était impossible à cause de la grande variabilité en données U–Pb et Pb–Pb disponibles par micro-carottage et analyses isotopiques conventionnelles, due au mélange de différentes générations de minéraux.

(Traduit par la Rédaction)

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