Разделение урана и тория для 230Th-U Знакомства подводных гидротермальных сульфидов
Summary
Протокол описывает метод очистки и разделения вас и Th нуклид в подводной гидротермальной сульфидной образца с Fe совместного выпадения и извлечения хроматографии для 230Th-U дисравновесия датировки.
Abstract
Возраст подводного гидротермального сульфида является значительным показателем для оценки размеров гидротермальных месторождений руды. Изотопы урана и тория в образцах могут быть разделены на 230Th-U датировка. В этой статье представлен метод очистки и разделения вас и Изотопов в подводных гидротермальных сульфидных пробах. Следуя этому методу, отделенные вам и Th фракции могут соответствовать требованиям измерения с помощью мультиколлектора индуктивно соединенных плазменной масс-спектрометрии (MC-ICPMS). Возраст образца гидротермального сульфида можно вычислить путем измерения современных соотношений активности 230Th/238you и 234U/238U. Для этого эксперимента необходима суперчистая комната. Очищенные регенты и материалы используются для уменьшения загрязнения в ходе выборочных процессов. Также используются баланс, плита и центрифуга. Образец сульфида порошкообразный для анализа и менее 0,2 г образца используется. Кратко, образец взвешивается, растворяется, добавляется к 229Th-233U-236U двойной всплеск решения, Fe совместно осаждали, и разделены на анион-обмен ясной миски извлечения колонки. Приблизительно 50 нг U потребляется для 230Th-U датировка образца сульфидов MC-ICPMS.
Introduction
Подводные гидротермальные сульфиды являются постоянным источником металлов, таких как железо, медь, цинк и свинец. Они также рассматриваются как экономически жизнеспособные ресурсы серебра и золота. Расположение и размер ы отложений являются рекордными за всю историю гидротермального вентиляции на морском дне. Датировка гидротермального сульфида может дать важную информацию о формировании и изменении механизма месторождения сульфидной руды, истории гидротермальной активности морского дна и темпах роста крупных сульфидных месторождений1,2 , 3. 238U-234U-230Th disequirium датировка является эффективным изотопным методом оценки возраста для гидротермальных сульфидов4,5,6,7, 8,9,10,11,12, где необходимо очищение и разделение вас и Изотопов Т. Этот текст описывает протокол для вас и Th изотопов разделения и 230Th-U знакомства сульфидов образца MC-ICPMS.
Геологические материалы, которые содержат вас и Th остаются нетронутыми в течение нескольких миллионов лет, и состояние светского равновесия между всеми нуклидами в радиоактивной серии устанавливается. Однако сочетание химической растворимости и факторов ядерной отдачи часто приводит к неравновесию, при котором члены серии распада отделены друг от друга в результате таких процессов, как осаждение, транспортировка и выветривание. Например, при формовании сульфидного месторождения состояние 238U, 234вас и 230Th является неравновесием, а долгоживущие 238вы можете распадаться постепенно к недолговечной 234вам и 230Th впоследствии. Предполагая, что i) система остается закрытой по отношению к вам и Изотопам Т, и (ii) начальное количество 230Th и 232Th, включенных в образцы сульфида, равно нулю, можно определить время осаждения путем измерения современного коэффициенты активности 230Th/238вы и 234U/238U. Тем не менее, начальное количество Th не равен нулю в образце, и мы предполагаем, что начальное 230Th/232Th атомное соотношение составляет 4,4 и 2,2 х 10-6. Применимый диапазон датировки этого метода составляет примерно 10-6 х 10лет 13,14. Однако большая разница между обилием урана и тория затрудняет измерение. Следовательно, очень важно установить химическую процедуру для U-Th датировка MC-ICPMS.
За последние 30 лет большинство исследований было сосредоточено на большем количестве измерений карбонатных материалов14,15,16,17 и менее на сульфидных отложениях11,12,18 ,19. Методы подсчета альфа-частиц традиционно используются для изучения 230Th/238U дисцизм подводных гидротермальных сульфидов1. Однако аналитическая неопределенность в 5-17% является ограничивающим фактором, влияющимна точность определения возраста сульфидов 1,8,9. Эти методы обычно страдают от использования относительно больших столбцов и объемов реагентов и необходимости нескольких проходов столбцов для очистки и разделения U-Th от образца. Последние разработки в MC-ICPMS значительно повысили точность измерений изотопных U-Th (lt;5) для возрастов14 и значительно уменьшили размер выборки (lt;0.2 g), необходимый для анализа. В этих работах, многие химические процедуры разделения были разработаны, и добились превосходных химических урожаев с низким химическим фоном12,13.
Здесь мы представляем протокол на основе химических веществ для получения образцов, которые являются достаточно чистыми для анализа MC-ICPMS. Подходит для датировки образцов гидротермального сульфида возраста злит;6 х 105 лет14. С помощью этого метода, разделенные вас и Th изотопные фракции могут отвечать требованиям измерения MC-ICPMS. Возраст образца гидротермального сульфида может быть рассчитан по степени неэквилибрии между 230Th и 234вас и между 234вы и 238U с помощью описанного уравнения распада активности.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для обеспечения успеха этого протокола необходимо предпринять некоторые важные шаги. Убедитесь, что все операции выполняются в чистом химическом помещении под дымом капот с чистым воздухоциркуляцией. Очистите всех регентов в этом процессе заранее и очистите аппарат перед использова?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было финансово поддержано Экспериментальной технологии Инновационный фонд Института геологии и геофизики, Китайская академия наук (No 11890940), и Китай океана минеральных ресурсов R и D Ассоциации проекта (Нет. 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 |
Referências
- 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).
