Characterisation of apatites as potential uranium reference materials for fission-track dating by LA-ICP-MS

FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOWe report homogeneity tests on large natural apatite crystals to evaluate their potential as U reference materials for apatite fission-track (AFT) thermochronology by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS). The homogeneity tests include the measurements of major element concentrations by electron probe microanalysis (EPMA), whereas for U concentration, isotope dilution (ID) ICP-MS and laser ablation (LA) ICP-MS were employed. Two apatite crystals are potential reference materials for LA-ICP-MS analysis: a 1cm(3) fraction of a Durango crystal (7.5gg(-1)U) and a 1cm(3) Mud Tank crystal (6.9gg(-1)U). The relative standard deviation (1 RSD) of the U concentration determined by ID-ICP-MS of both apatite crystals was 1.5%, whereas 1 RSD for the LA-ICP-MS results was better than 4%, providing sufficient homogeneity for fission-track dating. The results on the U homogeneity for two different apatite samples are an important step towards establishing in situ dating routines for AFT analysis by LA-ICP-MS. Nous restituons des tests d'homogeneite sur des grands cristaux d'apatite naturelle afin d'evaluer leur potentiel en tant que materiaux de reference pour l'U en vue d'une application dans le domaine de la thermochronologie par traces de fission sur apatite (AFT) par spectrometrie de masse a plasma induit couplee a l'ablation laser (LA-ICP-MS). Les tests d'homogeneite incluent des mesures des concentrations en elements majeurs par microsonde electronique (EPMA), alors que pour la concentration en U, la dilution isotopique (ID) ainsi que l'ablation laser (LA) ICP-MS ont ete employees. Deux cristaux d'apatite sont des materiaux de reference possibles pour les analyses LA-ICP-MS: une fraction d'1 cm(3) d'un cristal de Durango (7,5 mu gg(-1)U) et un cristal d'1cm(3) de Mud Tank (6,9 mu gg(-1)U). L'ecart type relatif (1RSD) de la concentration en U determinee par ID-ICP-MS des deux cristaux d'apatite est 1,5%, tandis que celui pour les resultats LA-ICP-MS est inferieur a 4%, offrant ainsi une homogeneite suffisante pour les datations par la methode des traces de fission sur apatite. Les resultats concernant l'homogeneite de l'U pour deux echantillons differents d'apatite sont une etape importante vers la possibilite d'envisager des datations AFT in situ en routine par LA-ICP-MS.We report homogeneity tests on large natural apatite crystals to evaluate their potential as U reference materials for apatite fission-track (AFT) thermochronology by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS). The homogeneity tests include the measurements of major element concentrations by electron probe microanalysis (EPMA), whereas for U concentration, isotope dilution (ID) ICP-MS and laser ablation (LA) ICP-MS were employed. Two apatite crystals are potential reference materials for LA-ICP-MS analysis: a 1cm(3) fraction of a Durango crystal (7.5gg(-1)U) and a 1cm(3) Mud Tank crystal (6.9gg(-1)U). The relative standard deviation (1 RSD) of the U concentration determined by ID-ICP-MS of both apatite crystals was 1.5%, whereas 1 RSD for the LA-ICP-MS results was better than 4%, providing sufficient homogeneity for fission-track dating. The results on the U homogeneity for two different apatite samples are an important step towards establishing in situ dating routines for AFT analysis by LA-ICP-MS. Nous restituons des tests d'homogeneite sur des grands cristaux d'apatite naturelle afin d'evaluer leur potentiel en tant que materiaux de reference pour l'U en vue d'une application dans le domaine de la thermochronologie par traces de fission sur apatite (AFT) par spectrometrie de masse a plasma induit couplee a l'ablation laser (LA-ICP-MS). Les tests d'homogeneite incluent des mesures des concentrations en elements majeurs par microsonde electronique (EPMA), alors que pour la concentration en U, la dilution isotopique (ID) ainsi que l'ablation laser (LA) ICP-MS ont ete employees. Deux cristaux d'apatite sont des materiaux de reference possibles pour les analyses LA-ICP-MS: une fraction d'1 cm(3) d'un cristal de Durango (7,5 mu gg(-1)U) et un cristal d'1cm(3) de Mud Tank (6,9 mu gg(-1)U). L'ecart type relatif (1RSD) de la concentration en U determinee par ID-ICP-MS des deux cristaux d'apatite est 1,5%, tandis que celui pour les resultats LA-ICP-MS est inferieur a 4%, offrant ainsi une homogeneite suffisante pour les datations par la methode des traces de fission sur apatite. Les resultats concernant l'homogeneite de l'U pour deux echantillons differents d'apatite sont une etape importante vers la possibilite d'envisager des datations AFT in situ en routine par LA-ICP-MS.393305313FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOFAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOFAPESP [2011/21296-0]CNPq [480544/2011-5, 202291/2011-1]2011/21296-0202291/2011-1480544/2011-5This work has been supported by the São Paulo Research Foundation (FAPESP, Brazil) Project number 2011/21296‐0 and Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, Brazil), Projects no 480544/2011‐5 and 202291/2011‐1. We thank Spencer Seman for his help with the ID‐ICP‐MS analyses at UT Austin. W.F. McDonough and three anonymous reviewers are thanked for their detailed and constructive comments that helped improve the manuscript