Separazione di uranio e torio per ²³⁰Th-U Incontri di Solfuri idrotermali sottomarini

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 solfuro^{1,2 , 3}. ²³⁸U-²³⁴U-²³⁰Th disquilibrilibrium è un metodo efficace di stima dell’età per i solfuri idrotermali^{4,5,6,7 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 238}si 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 anni^13,14. 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 carbonati^14,15,16,17 e meno sui depositi di solfuro^{11,12,18 ,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 solfuri^1,8,9. 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 chimico^12,13.

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.