Separazione di uranio e torio per 230Th-U Incontri di Solfuri idrotermali sottomarini
Summary
Il protocollo descrive un metodo per purificare e separare il campione di solfuro idrotermale sottomarino con cromatografia di co-precipitazione ed estrazione di Fe per la datazione di squilibrio 230Th-U.
Abstract
L’età di un solfuro idrotermale sottomarino è un indice significativo per stimare le dimensioni dei depositi di minerale idrotermale. Gli isotopi di uranio e torio nei campioni possono essere separati per la datazione 230Th-U. Questo articolo presenta un metodo per purificare e separare voi e th isotopi in campioni sottomarini di solfuro idrotermale. Seguendo questa tecnica, le frazioni separate voi e Th possono soddisfare i requisiti di misurazione da una spettrometria di massa plasmatica accoppiata a più collettori accoppiati induttivamente (MC-ICPMS). L’età del campione idrotermale di solfuro può essere calcolata misurando i rapporti di attività attuali di 230Th/238tu e 234U/238U. Per questo esperimento è necessaria una camera super pulita. I regenti puliti e le forniture vengono utilizzati per ridurre la contaminazione durante i processi del campione. Vengono utilizzati anche l’equilibrio, la piastra calda e la centrifuga. Il campione di solfuro viene in polvere per l’analisi e viene utilizzato meno di 0,2 g di campione. In breve, il campione viene pesato, disciolto, aggiunto a 229Th-233U-236U a doppia soluzione di picco, Fe co-precipitato, e separato su una colonna di estrazione di resina anion-exchange. Circa 50 ng U è consumato per 230Th-U datazione di solfuro campione da MC-ICPMS.
Introduction
I solfuri idrotermali sottomarini sono stati una fonte costante di metalli come ferro, rame, zinco e piombo. Sono anche visti come risorse economicamente sostenibili di argento e oro. La posizione e le dimensioni dei depositi sono un record della storia dello sfogo idrotermale sul fondo marino. La datazione di un solfuro idrotermale può fornire informazioni importanti per quanto riguarda la formazione e il meccanismo di alterazione del giacimento di minerale di solfuro, la storia dell’attività idrotermale del fondo marino e il tasso di crescita di grandi depositi di solfuro1,2 , 3. 238U-234U-230Th disquilibrilibrium è un metodo efficace di stima dell’età per i solfuri idrotermali4,5,6,7 8,9,10,11,12, dove è necessaria la purificazione e la separazione degli isotopi di voi e th. Questo testo descrive un protocollo per la separazione tra isotopi e 230Th-U di solfuri di MC-ICPMS.
I materiali geologici che contengono te e Th rimangono indisturbati per diversi milioni di anni, e viene stabilito uno stato di equilibrio secolare tra tutti i nuclidi della serie radioattiva. Tuttavia, una combinazione di fattori di solubilità chimica e rinculo nucleare spesso crea squilibrio, in cui i membri della serie di decadimento sono separati l’uno dall’altro attraverso processi come la deposizione, il trasporto e gli agenti atmosferici. Ad esempio, quando si forma un deposito di solfuro, lo stato di 238U, 234tu e 230Th è di squilibrio, e il lungo 238si può decadere gradualmente verso breve-vissuto 234e 230Th successivamente. Supponendo (i) che il sistema rimane chiuso rispetto agli isotopi di voi e Th, e (ii) quantità iniziale di 230Th e 232Th incorporato in campioni di solfuro è zero, è possibile determinare il tempo di deposizione misurando il rapporti di attività di 230Th/238tu e 234U/238U. Tuttavia, la quantità iniziale di Th non è zero nel campione e si presuppone che il rapporto atomico 230Th/232Th iniziale sia 4,4 x 2,2 x 10-6. La gamma di datazione applicabile di questo metodo è di circa 10-6 x 105 anni13,14. Tuttavia, la grande differenza tra l’abbondanza di uranio e il torio rende difficile la misurazione. Quindi, è molto importante stabilire una procedura chimica per la datazione U-Th da MC-ICPMS.
Negli ultimi 30 anni, la maggior parte degli studi ha concentrato più misurazioni di materiali carbonati14,15,16,17 e meno sui depositi di solfuro11,12,18 ,19. I metodi di conteggio delle particelle alfa sono stati tradizionalmente utilizzati per lo studio dello squilibrio di 230Th/238 U di solfi idrotermali sottomarini1. Tuttavia, l’incertezza analitica del 5-17% è un fattore limitante che influisce sulla precisione della determinazione dell’età dei solfuri1,8,9. Queste tecniche in genere soffrono dell’uso di colonne relativamente grandi e volumi di reagenti e della necessità di più passaggi di colonna per la purificazione e la separazione U-Th da un campione. I recenti sviluppi in MC-ICPMS hanno notevolmente migliorato la precisione delle misurazioni isotopiche U-Th (<5 x età)14 e hanno ridotto significativamente la dimensione del campione (<0.2 g) necessaria per l'analisi. In questi lavori, sono state sviluppate molte procedure di separazione chimica, e hanno raggiunto eccellenti rese chimiche con basso background chimico12,13.
Qui presentiamo un protocollo basato su sostanze chimiche per ottenere campioni sufficientemente puliti per l’analisi MC-ICPMS. È adatto per la datazione di campioni di solfuro idrotermale di età <6 x 105 anni14. Con questa tecnica, le frazioni separate voi e Th isotopici possono soddisfare i requisiti di misurazione da MC-ICPMS. L’età del campione di solfuro idrotermale può essere calcolata dall’entità degli squilibri tra 230Th e 234si e tra 234tu e 238U utilizzando l’equazione di decadimento dell’attività descritta.
Protocol
Representative Results
Discussion
È necessario seguire alcuni passaggi critici per garantire il successo di questo protocollo. Assicurarsi che tutte le operazioni siano eseguite in una stanza chimica pulita sotto cappa di fumi con circolazione dell’aria pulita. Purificare tutti i reggenti in questo processo in anticipo e pulire l’apparato prima dell’uso. Sciogliere completamente i campioni nel processo di realizzazione della soluzione 7 M HNO3 che viene poi caricata sulle resine con condizioni 7 M HNO3. Se c’è una sostanza insolub…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto finanziariamente dalla Experimental Technology Innovation Foundation dell’Institute of Geology and Geophysics, dalla Chinese Academy of Sciences (n. 11890940) e dal China Ocean Mineral Resources R & D Association Project (N. . 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 |
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