Separación de uranio y torio para ²³⁰Th-U Datación de sulfuros hidrotermales submarinos

Los sulfuros hidrotermales submarinos han sido una fuente constante de metales como hierro, cobre, zinc y plomo. También son vistos como recursos económicamente viables de plata y oro. La ubicación y el tamaño de los depósitos son un registro de la historia de la ventilación hidrotermal en el fondo marino. La datación de un sulfuro hidrotermal puede proporcionar información importante sobre el mecanismo de formación y alteración del depósito de mineral de sulfuro, el historial de actividad hidrotermal del fondo marino y la tasa de crecimiento de los grandes depósitos de sulfuro^{1,2 , 3}. ²³⁸U-²³⁴U-²³⁰Th desequilibrado es un método isotópico eficaz de estimación de la edad para sulfuros hidrotermales^{4,5,6,7, 8,9,10,11,12}, donde la purificación y separación de usted y Th isótopos es necesario. Este texto describe un protocolo para usted y Th isótopos separación y ²³⁰Th-U datación de sulfuros muestra por MC-ICPMS.

Los materiales geológicos que te contienen y Th permanecen intactos durante varios millones de años, y se establece un estado de equilibrio secular entre todos los nucleidos de la serie radiactiva. Sin embargo, una combinación de solubilidad química y factores de retroceso nuclear a menudo crean desequilibrio, en el que los miembros de la serie de descomposición se separan entre sí a través de procesos como la deposición, el transporte y la intemperie. Por ejemplo, cuando se forma un depósito de sulfuro, el estado de ²³⁸U, ²³⁴usted y ²³⁰Th es de desequilibrio, y los ²³⁸de larga duración se puede decaer gradualmente hacia la efímera ²³⁴u y ²³⁰Th posteriormente. Suponiendo (i) que el sistema permanezca cerrado con respecto a usted y a los isótopos Th, y (ii) la cantidad inicial de ²³⁰Th y ²³²Th incorporada en muestras de sulfuro es cero, es posible determinar la hora de la deposición midiendo la actualidad ratios de actividad de ²³⁰Th/²³⁸u y ²³⁴U/²³⁸U. Sin embargo, la cantidad inicial de Th no es cero en la muestra, y suponemos que la relación atómica inicial de ²³⁰Th/²³²Th es de 4,4 x 2,2 x 10^-6. El rango de citas aplicable de este método es de aproximadamente 10-6 x 10⁵ años^13,14. Sin embargo, la gran diferencia entre la abundancia de uranio y el torio hace que la medición sea difícil. Por lo tanto, es muy importante establecer un procedimiento químico para la datación U-Th por MC-ICPMS.

En los últimos 30 años, la mayoría de los estudios centraron más mediciones de materiales de carbonato^14,15,16,17 y menos en depósitos de sulfuro^{11,12,18 ,19}. Los métodos de recuento de partículas alfa se han utilizado tradicionalmente para el estudio de ²³⁰Th/²³⁸U desequilibrio de sulfuros hidrotermales submarinos¹. Sin embargo, la incertidumbre analítica del 5-17% es un factor limitante que afecta a la precisión de la determinación de la edad de^lossulfuros¹,^8,9. Estas técnicas generalmente sufren el uso de columnas relativamente grandes y volúmenes de reactivos y la necesidad de múltiples pasadas de columna para purificación y separación U-Th de una muestra. Los recientes desarrollos en MC-ICPMS han mejorado considerablemente la precisión de las mediciones isotópicas de U-Th (<5o para edades)¹⁴ y han reducido significativamente el tamaño de la muestra (<0,2 g) necesaria para el análisis. En estos trabajos, se han desarrollado muchos procedimientos de separación química, y han logrado excelentes rendimientos químicos con bajo fondo químico^12,13.

Aquí presentamos un protocolo basado en productos químicos para obtener muestras lo suficientemente limpias para el análisis MC-ICPMS. Es adecuado para la datación de muestras de sulfuro hidrotérmico de edad <6 x 10⁵ años¹⁴. Con esta técnica, las fracciones isotópicas y usted separadas pueden cumplir con los requisitos de medición de MC-ICPMS. La edad de la muestra de sulfuro hidrotermal se puede calcular a partir de la extensión de disequilibria entre ²³⁰Th y ²³⁴usted y entre ²³⁴u y ²³⁸U utilizando la ecuación de descomposición de actividad descrita.