فصل اليورانيوم والثوريوم ل230Th-U التي يرجع تاريخها من كبريتيد الحرارية المائية الغواصة
Summary
يصف البروتوكول طريقة لتنقية وفصل النويد ة وTh في عينة كبريتيد السفيد المائي تحت الماء مع في الهطول المشترك واستخراج اللونية ل230Th-U عدم التوازن التي يرجع تاريخها.
Abstract
وعمر كبريتيد الكبريتيد الحراري المائي البحري هو مؤشر هام لتقدير حجم رواسب الخام الحراري ة المائية. يمكن فصل نظائر اليورانيوم والثوريوم في العينات ل230Th-U التي يرجع تاريخها. تقدم هذه المقالة طريقة لتنقية وفصل النظائر في عينات كبريتيد السفيد المائي الغواصة. بعد هذه التقنية، يمكن فصل الكسور أنت وTh تلبية متطلبات القياس من قبل متعددة جامع inductively المقترنة قياس الطيف الكتلي البلازما (MC-ICPMS). ويمكن حساب عمر عينة كبريتيد الكبريتيد الحراري المائي بقياس نسب النشاط الحالية البالغة 230ث/238يو و234 U/238 U. غرفة نظيفة للغاية ضرورية لهذه التجربة. وتستخدم الحكام واللوازم التي يتم تنظيفها للحد من التلوث أثناء عمليات العينة. كما يتم استخدام التوازن، ولوحة ساخنة، والطرد المركزي. ومسحوق عينة كبريتيد لتحليل هاو تُستخدم عينة أقل من 0.2 غرام. وباختصار، يتم وزن العينة، حل، وأضاف إلى 229Th-233U-236U حل ارتفاع مزدوج، Fe شارك في عجل، وفصلها على عمود استخراج الراتنج تبادل الأنيون. ويستهلك ما يقرب من 50 نانوغرام U ل 230Th-U التي يرجع تاريخها من عينة كبريتيد من قبل MC-ICPMS.
Introduction
وكانت الكبريتيدات الحرارية المائية المغمورة مصدرا ثابتا للمعادن مثل الحديد والنحاس والزنك والرصاص. كما ينظر إليها على أنها موارد قابلة للحياة اقتصاديا من الفضة والذهب. موقع وحجم الرواسب هي سجل من تاريخ التنفيس الحراري المائي في قاع البحر. يمكن أن يوفر تاريخ الكبريتيد الحراري المائي معلومات هامة فيما يتعلق بآلية تشكيل وتعديل رواسب خام كبريتيد، وتاريخالنشاط الحراري المائي في قاع البحر، ومعدل نمو رواسب الكبريتيد الكبيرة 1،2 , 3. 238U-234U-230Th عدم التوازن التي يرجع تاريخها هو طريقة النظائر الفعالة لتقدير العمر للكبريتيدات الحرارية المائية4،5،6،7، 8،9،10،11،12،حيث تنقية والفصل بين أنت والنظائر Th ضروري. يصف هذا النص بروتوكول لك ولـ Th النظائر الفصل و 230Th-U التي يرجع تاريخها من عينة كبريتيد من قبل MC-ICPMS.
المواد الجيولوجية التي تحتوي عليك وعشر لا تزال دون عائق لعدة ملايين من السنين، ويتم إنشاء حالة من التوازن العلماني بين جميع النويدات في السلسلة المشعة. ومع ذلك، فإن الجمع بين عوامل الذوبان الكيميائي والارتداد النووي يؤدي في كثير من الأحيان إلى اختلال التوازن، حيث يتم فصل أعضاء سلسلة الاضمحلال عن بعضهم البعض من خلال عمليات مثل الترسيب والنقل والتجوية. على سبيل المثال، عندما يتم تشكيل وديعة كبريتيد، والدولة من 238U، 234أنت و 230Th هو من عدم التوازن، و238 طويلة الأمد يمكنك الاضمحلال تدريجيا نحو قصيرة الأجل 234أنت و 230ث في وقت لاحق. على افتراض ‘1’ أن النظام لا يزال مغلقاً فيما يتعلق بك وللنظائر، و’2′ الكمية الأولية 230Th و232Th المدرجة في عينات كبريتيد صفر، فمن الممكن تحديد وقت الترسيب عن طريق قياس اليوم الحالي نسب النشاط من 230Th /238أنت و 234U /238U. ومع ذلك، فإن الكمية الأولية من Th ليست صفرا في العينة، ونحن نفترض الأولية 230Th /232Th نسبة ذرية هو 4.4 ± 2.2 × 10-6. مجموعة التعارف ينطبق من هذا الأسلوب هو ما يقرب من ~ 10-6 × 105 سنوات13،14. ومع ذلك، فإن الفرق الكبير بين وفرة اليورانيوم والثوريوم يجعل القياس صعباً. وبالتالي، من المهم جدا ً وضع إجراء كيميائي لـ U-Th التي يرجع تاريخها من قبل MC-ICPMS.
في السنوات ال 30 الماضية، ركزت معظم الدراسات المزيد من قياسات المواد الكربونية14،15،16،17 وأقل على رواسب كبريتيد11،12،18 ،19. وقد استخدمت أساليب عد الجسيمات ألفا تقليديا لدراسة 230Th /238U عدم التوازن من كبريتيد الحرارية المائية الغواصة1. ومع ذلك، فإن عدم اليقين التحليلي من 5-17٪ هو عامل الحد الذييؤثر على دقة تحديد عمر الكبريتيدات 1،8،9. وتعاني هذه التقنيات عموما من استخدام أعمدة كبيرة نسبيا وأحجام الكاشف والحاجة إلى وصلات أعمدة متعددة لتنقية وفصل U-Th من عينة. وقد أدت التطورات الأخيرة في MC-ICPMS إلى تحسين كبير في دقة قياسات النظائر U-Th (<5] للأعمار)14 وخفضت إلى حد كبير حجم العينة (<0.2 g) اللازمة للتحليل. في هذه الأعمال، تم تطوير العديد من إجراءات فصل المواد الكيميائية، وحققت عوائد كيميائية ممتازة مع خلفية كيميائية منخفضة12،13.
نقدم هنا بروتوكولًا كيميائيًا للحصول على عينات نظيفة بما فيه الكفاية لتحليل MC-ICPMS. وهي مناسبة ليرجع تاريخها من عينات كبريتيد الحرارية المائية من العمر <6 × 105 سنوات14. مع هذه التقنية، يمكن فصل الكسور النظائرية لك وTh تلبية متطلبات القياس من قبل MC-ICPMS. يمكن حساب عمر عينة كبريتيد الكبريتيد الحراري المائي من مدى عدم التوازن بين 230Th و 234أنت وبين 234أنت و 238U باستخدام معادلة اضمحلال النشاط الموصوفة.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويجب اتباع بعض الخطوات الحاسمة لضمان نجاح هذا البروتوكول. تأكد من أن يتم تنفيذ جميع العمليات في غرفة الكيمياء النظيفة تحت غطاء الدخان مع دوران الهواء النظيف. تنقية جميع الحكام في هذه العملية مقدما وتنظيف الجهاز قبل الاستخدام. حل العينات تماما في عملية صنع 7 M HNO3 الحل الذي يتم تحميله ب?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد حظيت هذه الدراسة بدعم مالي من مؤسسة الابتكار التكنولوجي التجريبي التابعة لمعهد الجيولوجيا والجيوفيزياء، والأكاديمية الصينية للعلوم (رقم 11890940)، ومشروع رابطة الصين للموارد المعدنية للمحيطات (رقم 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).
