Trennung von Uran und Thorium für ²³⁰Th-U-Dating von Hydrothermalsulfiden

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 Sulfidablagerungen^1,2 liefern ^{, 3}. ²³⁸U-²³⁴U-²³⁰Th Disgleichgewichtsdatierung ist eine effektive isotopische Methode der Altersschätzung für hydrothermale Sulfide^{4,5,6,7, 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 230}Th/232 Th 4,4 x 2,2 x 10^-6beträgt. Das anwendbare Datierungsspektrum dieser Methode beträgt ca. 10-6 x 10⁵ Jahre^13,14. 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 Karbonatmaterialien^14,15,16,17 und weniger auf Sulfidablagerungen^{11,12,18 ,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 Sulfiden^1,8,9beeinflusst. 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 Hintergrund^{erreicht 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.