Trennung von Uran und Thorium für 230Th-U-Dating von Hydrothermalsulfiden
Summary
Das Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Reinigung und Trennung des You- und Th-Nuklids in der hydrothermalen Sulfidprobe von U-Booten mit Fe-Co-Fällung und Extraktionschromatographie für 230Th-U-Ungleichgewichtsdatierung.
Abstract
Das Alter eines Hydrothermalsulfids ist ein bedeutender Index für die Schätzung der Größe hydrothermaler Erzvorkommen. Uran- und Thoriumisotope in den Proben können für 230Th-U-Datierungen getrennt werden. Dieser Artikel stellt eine Methode zur Reinigung und Trennung von Isotopen in Hydrothermalsulfidproben von U-Booten vor. Nach dieser Technik können die getrennten Sie- und Th-Fraktionen die Messanforderungen durch multikollektorinduktiv gekoppelte Plasmamassenspektrometrie (MC-ICPMS) erfüllen. Das Alter der hydrothermalen Sulfidprobe kann berechnet werden, indem die heutigen Aktivitätsverhältnisse von 230Th/238You und 234U/238U gemessen werden. Für dieses Experiment ist ein super ReinerRaum notwendig. Gereinigte Regenten und Vorräte werden verwendet, um die Kontamination während der Probenprozesse zu reduzieren. Balance, Kochplatte und Zentrifuge werden ebenfalls verwendet. Die Sulfidprobe wird zur Analyse pulveriert und es werden weniger als 0,2 g Proben verwendet. Kurz gesagt, wird die Probe gewogen, gelöst, zu 229Th-233U-236U Doppelspitze Lösung hinzugefügt, Fe mitgefällt, und auf einer Anionen-Austausch-Harz-Extraktionssäule getrennt. Ungefähr 50 ng U wird für 230Th-U Datierung von Sulfiden Probe von MC-ICPMS verbraucht.
Introduction
Hydrothermale Sulfide von U-Booten sind eine feste Quelle für Metalle wie Eisen, Kupfer, Zink und Blei. Sie werden auch als wirtschaftlich lebensfähige Ressourcen von Silber und Gold angesehen. Die Lage und Größe der Lagerstätten sind eine Aufzeichnung der Geschichte der hydrothermalen Entlüftung auf dem Meeresboden. Datierung eines hydrothermalen Sulfids kann wichtige Informationen über den Entstehungs- und Veränderungsmechanismus der Sulfiderz-Lagerstätte, die Geschichte der hydrothermalen Aktivität am Meeresboden und die Wachstumsrate großer Sulfidablagerungen1,2 liefern , 3. 238U-234U-230Th Disgleichgewichtsdatierung ist eine effektive isotopische Methode der Altersschätzung für hydrothermale Sulfide4,5,6,7, 8,9,10,11,12, wo die Reinigung und Trennung von Ihnen und Th Isotopen notwendig ist. Dieser Text beschreibt ein Protokoll für Sie und Th Isotopen Trennung und 230Th-U Datierung von Sulfiden Probe von MC-ICPMS.
Geologische Materialien, die Sie und Th enthalten, bleiben für mehrere Millionen Jahre ungestört, und es wird ein Säkulargleichgewicht zwischen allen Nukliden in der radioaktiven Reihe hergestellt. Eine Kombination aus chemischer Löslichkeit und nuklearen Rückstoßfaktoren führt jedoch oft zu Ungleichgewichten, bei denen die Mitglieder der Zerfallsreihen durch Prozesse wie Ablagerung, Transport und Verwitterung voneinander getrennt werden. Zum Beispiel, wenn eine Sulfidablagerung gebildet wird, ist der Zustand von 238U, 234Sie und 230Th von Ungleichgewicht, und die langlebige 238können Sie allmählich in Richtung kurzlebigen 234Sie und 230Th später zerfallen. Unter der Annahme( i) das System bleibt in Bezug auf Sie und Th-Isotope geschlossen, und (ii) die Anfangsmenge von 230Th und 232Th, die in Sulfidproben eingebaut ist, ist null, es ist möglich, die Zeit der Abscheidung durch Messung der heutigen Aktivitätsverhältnisse von 230Th/238Sie und 234U/238U. Allerdings ist die anfangse Menge von Th nicht Null in der Probe, und wir gehen davon aus, dass das anfängliche Atomverhältnis von 230Th/232 Th 4,4 x 2,2 x 10-6beträgt. Das anwendbare Datierungsspektrum dieser Methode beträgt ca. 10-6 x 105 Jahre13,14. Der große Unterschied zwischen der Fülle von Uran und Thorium macht die Messung jedoch schwierig. Daher ist es sehr wichtig, ein chemisches Verfahren für die U-Th-Datierung durch MC-ICPMS einzurichten.
In den letzten 30 Jahren konzentrierten sich die meisten Studien auf mehr Messungen von Karbonatmaterialien14,15,16,17 und weniger auf Sulfidablagerungen11,12,18 ,19. Alpha-Partikel-Zählmethoden werden traditionell für die Untersuchung von 230Th/238U Ungleichgewicht von Unterwasser-Hydrothermalsulfide1verwendet. Die analytische Unsicherheit von 5-17% ist jedoch ein begrenzender Faktor, der die Genauigkeit der Altersbestimmung von Sulfiden1,8,9beeinflusst. Diese Techniken leiden im Allgemeinen unter der Verwendung von relativ großen Säulen und Reagenzvolumen und der Notwendigkeit mehrerer Säulendurchläufe für die Reinigung und Trennung von U-Th von einer Probe. Jüngste Entwicklungen bei MC-ICPMS haben die Genauigkeit von U-Th-Isotopenmessungen (<5" für Das alter Alter)14 erheblich verbessert und die für die Analyse erforderliche Stichprobengröße (<0,2 g) deutlich reduziert. In diesen Arbeiten wurden viele chemische Trennverfahren entwickelt und haben hervorragende chemische Erträge mit niedrigem chemischen Hintergrunderreicht 12,13.
Hier stellen wir ein chemisch-basiertes Protokoll vor, um Proben zu erhalten, die für die MC-ICPMS-Analyse ausreichend sauber sind. Es eignet sich für die Datierung von hydrothermalen Sulfidproben des Alters <6 x 105 Jahre14. Mit dieser Technik können die getrennten Isotopenfraktionen die Messanforderungen von MC-ICPMS erfüllen. Das Alter der hydrothermalen Sulfidprobe kann aus dem Ausmaß der Disequilibrie zwischen 230Th und 234Sie und zwischen 234Sie und 238U unter Verwendung der beschriebenen Aktivität Zerfallsgleichung berechnet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Es müssen einige wichtige Schritte befolgt werden, um den Erfolg dieses Protokolls sicherzustellen. Stellen Sie sicher, dass alle Operationen im Reinchemieraum unter Rauchhaube mit sauberer Luftzirkulation durchgeführt werden. Reinigen Sie alle Regenten in diesem Prozess im Voraus und reinigen Sie das Gerät vor dem Gebrauch. Lösen Sie die Proben vollständig auf, um die 7 M HNO3 Lösung herzustellen, die dann auf die 7 M HNO3-konditionierten Harze geladen wird. Wenn sich eine unlösliche Substan…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde von der Experimental Technology Innovation Foundation of Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences (No. 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
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