Séparation de l'uranium et du thorium pour 230Th-U Dating of Submarine Hydrothermal Sulfides
Summary
Le protocole décrit une méthode pour purifier et séparer le nucléide vous et Th dans l’échantillon de sulfure hydrothermal sous-marin avec la co-précipitation fe et la chromatographie d’extraction pour 230Th-U disequilibrium datation.
Abstract
L’âge d’un sulfure hydrothermal sous-marin est un indice important pour estimer la taille des gisements de minerai hydrothermal. Les isotopes de l’uranium et du thorium dans les échantillons peuvent être séparés pour 230Th-U datation. Cet article présente une méthode pour purifier et séparer vous et les isotopes Th dans des échantillons de sulfure hydrothermal sous-marin. Suivant cette technique, les fractions séparées de vous et de Th peuvent répondre aux exigences de mesure par spectrométrie de masse de plasma inductive ment couplée multi-collecteur (MC-ICPMS). L’âge de l’échantillon de sulfure hydrothermal peut être calculé en mesurant les ratios d’activité actuels de 230Th/238vous et 234U/238U. Une salle super propre est nécessaire pour cette expérience. Les régents et les fournitures nettoyés sont utilisés pour réduire la contamination pendant les processus d’échantillonnage. L’équilibre, la plaque chauffante et la centrifugeuse sont également utilisés. L’échantillon de sulfure est en poudre pour analyse et moins de 0,2 g d’échantillon est utilisé. En bref, l’échantillon est pesé, dissous, ajouté à 229Th-233U-236U solution double pointe, Fe co-précipité, et séparés sur une colonne d’extraction de résine d’échange d’anion. Environ 50 ng U est consommé pour 230Th-U datation de l’échantillon de sulfures par MC-ICPMS.
Introduction
Les sulfures hydrothermaux sous-marins ont été une source constante de métaux comme le fer, le cuivre, le zinc et le plomb. Ils sont également considérés comme des ressources économiquement viables d’argent et d’or. L’emplacement et la taille des gisements sont un enregistrement de l’histoire de l’évacuation hydrothermale sur le fond marin. La datation d’un sulfure hydrothermeux peut fournir des informations importantes concernant le mécanisme de formation et d’altération du gisement de sulfure, l’historique de l’activité hydrothermale du fond marin et le taux de croissance des grands gisements de sulfure1,2 , 3. 238U-234U-230Th disequilibrium dating is an effective isotopic method of age estimate for hydrothermal sulfides4,5,6,7, 8,9,10,11,12, où la purification et la séparation de vous et th isotopes est nécessaire. Ce texte décrit un protocole pour vous et Th isotopes séparation et 230Th-U datation de l’échantillon de sulfures par MC-ICPMS.
Les matériaux géologiques qui vous contiennent et Th restent intacts pendant plusieurs millions d’années, et un état d’équilibre séculaire entre tous les nucléides de la série radioactive est établi. Cependant, une combinaison de solubilité chimique et de facteurs de recul nucléaire crée souvent un déséquilibre, dans lequel les membres de la série de désintégration sont séparés les uns des autres par des processus tels que les dépôts, le transport et les intempéries. Par exemple, lorsqu’un dépôt de sulfure est formé, l’état de 238U, 234vous et 230Th est de déséquilibre, et le 238de longue durée vous pouvez pourrir progressivement vers l’éphémère 234vous et 230Th par la suite. En supposant (i) que le système reste fermé à l’égard de vous et des isotopes Th, et (ii) la quantité initiale de 230Th et 232Th incorporés dans des échantillons de sulfure est nulle, il est possible de déterminer l’heure du dépôt en mesurant l’actuel ratios d’activité de 230Th/238vous et 234U/238U. Cependant, la quantité initiale de Th n’est pas nulle dans l’échantillon, et nous supposons que le rapport atomique initial de 230Th/232Th est de 4,4 x 2,2 x 10-6. La plage de datation applicable de cette méthode est d’environ 10-6 x 105 ans13,14. Cependant, la grande différence entre l’abondance de l’uranium et le thorium rend la mesure difficile. Par conséquent, il est très important d’établir une procédure chimique pour la datation U-Th par MC-ICPMS.
Au cours des 30 dernières années, la plupart des études ont porté plus de mesures des matériaux de carbonate14,15,16,17 et moins sur les dépôts de sulfure11,12,18 ,19. Les méthodes de comptage des particules alpha ont traditionnellement été utilisées pour l’étude du déséquilibre 230Th/238U des sulfures hydrothermaux sous-marins1. Cependant, l’incertitude analytique de 5-17% est un facteur limitant qui affecte la précision de la détermination de l’âge des sulfures1,8,9. Ces techniques souffrent généralement de l’utilisation de colonnes relativement grandes et de volumes de réactifs et de la nécessité de multiples passages de colonnes pour la purification et la séparation U-Th d’un échantillon. Les développements récents dans MC-ICPMS ont considérablement amélioré la précision des mesures isotopiques U-Th (lt;5 pour les âges)14 et ont considérablement réduit la taille de l’échantillon (-lt;0,2 g) requis pour l’analyse. Dans ces travaux, beaucoup de procédures chimiques de séparation ont été développées, et ont réalisé d’excellents rendements chimiques avec le bas fond chimique12,13.
Ici, nous présentons un protocole à base de produits chimiques pour obtenir des échantillons qui sont suffisamment propres pour l’analyse MC-ICPMS. Il convient à la datation d’échantillons de sulfure hydrothermal de l’âge de lt;6 x 105 ans14. Grâce à cette technique, les fractions isotopiques séparées de vous et de Th peuvent répondre aux exigences de mesure par MC-ICPMS. L’âge de l’échantillon de sulfure hydrothermal peut être calculé à partir de l’étendue des déséquilibres entre 230Th et 234vous et entre 234vous et 238U en utilisant l’équation décrite de désintégration d’activité.
Protocol
Representative Results
Discussion
Certaines étapes cruciales doivent être suivies pour assurer le succès de ce protocole. Assurez-vous que toutes les opérations sont effectuées dans une salle de chimie propre sous le capot de fumée avec une circulation d’air propre. Purifiez tous les régents dans ce processus à l’avance et nettoyez l’appareil avant utilisation. Dissoudre complètement les échantillons dans le processus de fabrication de la solution 7 M HNO3 qui est ensuite chargé sur les résines 7 M HNO 3-conditionnées. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été soutenue financièrement par l’Experimental Technology Innovation Foundation de l’Institute of Geology and Geophysics, l’Académie chinoise des sciences (no 11890940) et le China Ocean Mineral Resources R and D Association Project (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 |
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