2023年10月27日，国际知名地学杂志《Geoscience Frontiers》发表我院博士研究生蒋宇翔及其合作者的研究成果“Proterozoic to phanerozoic case studies of laser ablation microanalysis for microbial carbonate U–Pb geochronology”。该研究选取了四种不同的微生物碳酸盐岩样品，借助飞行时间质谱成像技术进行激光剥蚀U-Pb测年，确定了中元古代至中新世四个微生物碳酸盐岩样品的沉积年龄。
微生物碳酸盐岩，是地球上最早的生物沉积记录代表，也是古代海水地球化学特征及碳酸盐岩沉积环境特征的重要档案。利用微生物碳酸盐岩重建地球古环境演变，首先需要确定其形成时间。目前原位碳酸盐岩U-Pb测年法已广泛用于确定非生物成因碳酸盐岩的沉积年龄，但样品U含量较低、杂质混入以及成岩作用限制了该方法在微生物碳酸盐岩样品的应用。
该研究选取了来自中元古代至中新世的四个微生物碳酸盐岩样品，首先使用飞行时间质谱（TOF-MS）进行快速全质谱成像，并生成一系列定量元素地图；将元素地图中高U/Al、高U/Th和低Mn/Sr比的区域作为高U-Pb测年潜力区域，用于之后的原位微区U-Pb同位素点分析，以提高测年实验成功率和数据可靠性（图1）。
图1 微生物碳酸盐岩元素成像结果。从左往右分别为样品照片，U/Th比值地图和Mn/Sr比值地图。黄色方框为成像区域，黄色曲线标识区为高U-Pb测年潜力区域。（A）中国中元古代神农架群矿石山组叠层石。（B）中国中元古代神农架群野马河组叠层石。（C）中国寒武纪娄山关群平井组叠层石。（D）奥地利中新世Ritzing组叠层石。
在元素地图的指引下，该研究对四个样品中的高U-Pb测年潜力区域进行原位微区U-Pb同位素点分析，得到年龄结果分别为1285.7 ± 58.3/66.6 Ma、1233±149/152 Ma、502.2±14.6/19.3 Ma、14.81±4.72/4.73 Ma的U-Pb（图2），与各样品相应的地层年代学结果相匹配。
图2 微生物碳酸盐岩U-Pb 测年结果。（A）中国中元古代神农架群矿石山组叠层石的U-Pb年龄为1285.7 ± 58.3/66.6 Ma。（B）中国中元古代神农架群野马河组叠层石的U-Pb年龄为1233±149/152 Ma。（C）中国寒武纪娄山关群平井组叠层石的U-Pb年龄为502.2±14.6/19.3 Ma。（D）奥地利中新世Ritzing组叠层石的U-Pb年龄为14.81±4.72/4.73 Ma
文章第一作者为我院博士生蒋宇翔，Simon V. Hohl副教授为通讯作者，合作者包括我院杨守业教授与黄湘通副教授。该项研究得到国家自然科学基金外国优秀青年学者研究基金（RFIS-II，the stromatolite geochemical archive）等项目（42150610481，42176054）的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.gsf.2023.101736