Separasjon av uran og thorium for 230th-U dating av Submarine hydrotermisk sulfider
Summary
Protokollen beskriver en metode for å rense og skille deg og th Nuklide i ubåten hydrotermisk sulfid prøve med Fe co-nedbør og utvinning kromatografi for 230th-U hormonelle dating.
Abstract
En alder av en ubåt hydrotermisk sulfid er en betydelig indeks for estimering av størrelsen på hydrotermisk malm avleiringer. Uran og thorium isotoper i prøvene kan skilles for 230th-U dating. Denne artikkelen presenterer en metode for å rense og skille deg og th isotoper i ubåten hydrotermisk sulfid prøver. Etter denne teknikken, den separerte du og th fraksjoner kan møte måle kravene ved multi-Collector Induktivt kombinert plasma Mass massespektrometri (MC-ICPMS). Alderen på hydrotermisk sulfid prøven kan beregnes ved å måle dagens aktivitet prosenter av 230Th/238deg og 234u/238u. Et super Clean Room er nødvendig for dette eksperimentet. Renset Regents og forsyninger brukes til å redusere forurensning under prøven prosesser. Balanse, kokeplate og sentrifuge brukes også. Den sulfid prøven er pulverisert for analyse og mindre enn 0,2 g prøven brukes. Kort, er prøven veies, oppløst, lagt til 229Th-233u-236u Double Spike Solution, Fe co-utløst, og separert på en anion-utveksling harpiks utvinning kolonne. Ca 50 ng U forbrukes for 230th-U datering av sulfider sample av MC-ICPMS.
Introduction
Submarine hydrotermisk sulfider har vært en jevn kilde til metaller som jern, kobber, sink og bly. De er også sett på som økonomisk levedyktige ressurser av sølv og gull. Plasseringen og størrelsen på innskuddene er en oversikt over historien om hydrotermisk ventilering på havbunnen. Datering av en hydrotermisk sulfid kan gi viktig informasjon om dannelse og endring mekanisme av sulfid malm innskudd, havbunnen hydrotermisk aktivitet historie, og vekstrate av store sulfid innskudd1,2 , 3. 238u-234u-230th hormonelle dating er en effektiv isotopanrikning metode for alders estimering for hydrotermisk sulfider4,5,6,7, 8,9,10,11,12, hvor rensing og separasjon av deg og th isotoper er nødvendig. Denne teksten beskriver en protokoll for deg og th isotoper separasjon og 230th-U datering av sulfider sample av MC-ICPMS.
Geologiske materialer som inneholder deg og th forblir uforstyrret i flere millioner år, og en tilstand av sekulær likevekt mellom alle nuclides i den radioaktive serien er etablert. Men en kombinasjon av kjemisk løselighet og kjernefysiske rekyl faktorer ofte skape hormonelle, der medlemmer av forfall serien er adskilt fra hverandre gjennom prosesser som deponering, transport og forvitring. For eksempel, når en sulfid innskudd er dannet, staten 238U, 234du og 230th er av hormonelle, og den langvarige 238du kan forfalle gradvis mot kortvarig 234deg og 230th senere. Forutsatt (i) systemet forblir lukket med hensyn til deg og th isotoper, og (II) første beløpet på 230Th og 232th innlemmet i sulfid prøver er null, er det mulig å bestemme tidspunktet for deponering ved å måle dagens aktivitets prosenter på 230Th/238du og 234u/238u. Imidlertid er den opprinnelige mengden av th ikke null i utvalget, og vi antar den første 230Th/232th Atomic ratio er 4,4 ± 2,2 x 10-6. Den gjeldende dating utvalg av denne metoden er ca ~ 10-6 x 105 år13,14. Imidlertid gjør den store forskjellen mellom overflod av uran og thorium måling utfordrende. Derfor er det svært viktig å etablere en kjemisk prosedyre for U-th dating av MC-ICPMS.
I de siste 30 årene fokuserte de fleste studier på mer målinger av materialer14,15,16,17 og mindre på sulfid innskudd11,12,18 ,19. Alpha-partikkel telling metoder har tradisjonelt vært brukt til studiet av 230Th/238U hormonelle av ubåten hydrotermisk sulfider1. Analytisk usikkerhet på 5-17% er imidlertid en begrensende faktor som påvirker nøyaktigheten av alder bestemmelse av sulfider1,8,9. Disse teknikkene generelt lider av bruk av relativt store kolonner og reagens volumer og behovet for flere kolonne passerer for rensing og separasjon U-th fra en prøve. Den siste utviklingen i MC-ICPMS har i stor grad forbedret presisjonen av U-th isotopanrikning målinger (< 5‰ for alderen)14 og har signifikant redusert utvalgsstørrelsen (< 0.2 g) som kreves for analyse. I disse verkene, har mange kjemiske separasjon prosedyrer er utviklet, og har oppnådd gode kjemiske avlinger med lav kjemisk bakgrunn12,13.
Her presenterer vi en kjemisk-basert protokoll for å få prøver som er tilstrekkelig rene for MC-ICPMS analyse. Det er egnet for datering av hydrotermisk sulfid prøver av alder < 6 x 105 år14. Med denne teknikken, den separerte deg og th isotopanrikning fraksjoner kan møte måle krav av MC-ICPMS. Alderen på hydrotermisk sulfid prøven kan beregnes fra omfanget av disequilibria mellom 230Th og 234deg og mellom 234du og 238U ved hjelp av beskrevet aktivitet forfall ligningen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Noen kritiske trinn må følges for å sikre suksess for denne protokollen. Sørg for at alle operasjoner utføres i ren kjemi rom under avtrekks hette med ren luftsirkulasjon. Rens alle Regents i denne prosessen på forhånd og Rengjør apparatet før bruk. Løs opp prøvene helt i prosessen med å lage den 7 M HNO3 -løsningen som deretter lastes inn på 7 m HNO3-conditioned harpiks. Hvis det er noe uløselig stoff i prøven, vil det bli gjenoppløses etter tørking. Ytterligere viktige trinn fore…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne studien ble økonomisk støttet av Experimental Technology Innovation Foundation ved Institutt for geologi og geofysikk, Chinese Academy of Sciences (no. 11890940), og China Ocean mineral Resources R & D Association Project (nr. DY135-S2-2-07).
Materials
| AG 1-X8 anion-exchange resin | BIO-RAD | 140-1441 | Separating rare elements |
| Ammonia solution | Kanto Chemical CO., INC. | 1336-21-6 | Reagent |
| Glass vials | BOTEX | None | Sample collection |
| Hydrochloric acid | Sinopharem chemical reagent Co. Ltd | 7647-01-0 | Reagent |
| Hydrofluoric acid | EMD Millipore CO. | 7664-39-5 | Reagent |
| Neptune Plus | Thermo Fisher Scientific CO. | None | Apparatus |
| Nitric acid | Sinopharem chemical reagent Co. Ltd | 7697-37-2 | Reagent |
| Perchloric acid | Kanto Chemical CO., INC. | 32059-1B | Reagent |
| Ultrapure water | Merck Millipore | None | Producted by Mill-Q Advantage systerm |
| Wipe paper | Kimberley-Clark | 0123-12 | Wipe and clean |
| 2 ml vial | Nelgene | 5000-0020 | Sample collection |
| 229Th-233U-236U spike | None | None | Reagent |
| 7 ml PFA beaker | Savillex | 200-007-20 | Sample treatment |
| 10 ml centrifuge | Nelgene | 3110-1000 | Sample treatment |
| 30 ml PFA beaker | Savillex | 200-007-20 | Sample treatment |
References
- Lalou, C., Brichet, E., Hekinian, R. Age dating of sulfide deposits from axial and off-axial structures on the East Pacific Rise near 12°500N. Earth and Planetary Science Letters. 75 (1), 59-71 (1985).
- Lalou, C., Brichet, E. On the isotopic chronology of submarine hydrothermal deposits. Chemical Geology. 65 (3-4), 197-207 (1987).
- Lalou, C., Reyss, J. L., Brichet, E. Actinide-series disequilibrium as a tool to establish the chronology of deep-sea hydrothermal activity. Geochimica et Cosmochimica Acta. 57 (6), 1221-1231 (1993).
- Lalou, C., et al. New age data for Mid-Atlantic Ridge hydrothermal sites: TAG and Snakepit chronology revisited. Journal of Geophysical Research. 98, 9705-9713 (1993).
- Lalou, C., Reyss, J. L., Brichet, E., Rona, P. A., Thompson, G. Hydrothermal activity on a 105-year scale at a slow-spreading ridge, TAG hydrothermal field, Mid-Atlantic Ridge 26° N. Journal of Geophysical Research. 100 (B9), 17855-17862 (1995).
- Kadko, D. Radio isotopic studies of submarine hydrothermal vents. Reviews of Geophysics. 34 (3), 349-366 (1996).
- Lalou, C., Mu ̈nch, U., Halbach, P., Reyss, J. Radiochronological investigation of hydrothermal deposits from the MESO zone, Central Indian Ridge. Marine Geology. 149 (149), 243-254 (1998).
- Yejian, W., et al. Hydrothermal Activity Events at Kairei Field, Central Indian Ridge 25°S. Resource Geology. 62 (2), 208-214 (2012).
- Yejian, W., et al. Mineralogy and geochemistry of hydrothermal precipitates from Kairei hydrothermal field, Central Indian Ridge. Marine Geology. 354 (3), 69-80 (2014).
- Jun-ichiro, I., et al. Dating of Hydrothermal Mineralization in Active Hydrothermal Fields in the Southern Mariana Trough. Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems. , 289-300 (2015).
- Takamasa, A., et al. U-Th radioactive disequilibrium and ESR dating of a barite-containing sulfide crust from South Mariana Trough. Quaternary Geochronology. 15 (1), 38-46 (2013).
- Weifang, Y., et al. 230Th/238U dating of hydrothermal sulfides from Duanqiao hydrothermal field, Southwest Indian Ridge. Marine Geophysical Research. 38 (1-2), 71-83 (2017).
- Lisheng, W., Zhibang, M., Hai, C., Wuhui, D., Jule, X. Determination of 230Th age of Uranium-series standard samples by multiple collector inductively coupled plasma mass spectromerty. Journal of China Mass Spectrometry Society. 37 (3), 262-272 (2016).
- Wang, L., et al. U concentration and 234U/238U of seawater from the Okinawa Trough and Indian Ocean using MC-ICPMS with SEM protocols. Marine Chemistry. 196, 71-80 (2017).
- Hai, C., et al. Improvements in 230Th dating, 230Th and 234U half-life values, and U-Th isotopic measurements by multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry. Earth and Planetary Science Letters. , 82-91 (2013).
- Edwards, R. L., Chen, J. H., Ku, T. -. L., Wasserburg, G. J. Precise timing of the last interglacial period from mass spectrometric analysis of 230Th in corals. Science. 236 (4808), 1537-1553 (1987).
- Edwards, R. L., Taylor, F. W., Wasserburg, G. J. Dating earthquakes with high precision thorium-230 ages of very young corals [J]. Earth and Planetary Science Letters. 90 (4), 371-381 (1988).
- Hai, C., Jess, A., Edwards, R. L., Boyle, E. A. U-Th dating of deep-sea corals. Geochimica et Cosmochimica Acta. 64 (14), 2401-2416 (2000).
- Ishibashi, J., et al. Dating of Hydrothermal Mineralization in Active Hydrothermal Fields in the Southern Mariana Trough. Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems. , 289-300 (2015).
- Jaffey, A. H., Flynn, K. F., Glendenin, L. E., Bentley, W. C., Essling, A. M. Precision measurement of half-lives and specific activities of 235U and 238U. Physical Review C. 4, 1889-1906 (1971).
- Richter, S., Goldberg, S. A., Mason, P. B., Traina, A. J., Schwieters, J. B. Linearity tests for secondary electron multipliers used in isotope ratio mass spectrometry. International Journal of Mass Spectrometry. 206 (1-2), 105-127 (2001).
