Protokol, size ve TH çekirdeklerini denizaltı hidrotermal sülfür numunesi ile Fe Co-yağış ve ekstraksiyon kromatografi ile 230TH-U dengesizlik Dating için arındırmak ve ayırmak için bir yöntem açıklar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
230Için uranyum ve Toryum ayrılması sualtı hidrotermal Sulfides ile TH-U dating
Bu makalede
Özet
Özet
Denizaltı hidrotermal sülfür yaşı hidrotermal cevher tortularının boyutunu tahmin etmek için önemli bir indeksdir. Numunelerde uranyum ve Toryum izotopları 230TH-U Dating için ayrılmış olabilir. Bu makale, denizaltı hidrotermal sülfür örneklerinde sizi ve TH izotopları arındırmak ve ayırmak için bir yöntem sunar. Bu tekniğin ardından, ayrılmış siz ve TH fraksiyonları çok kollektör indüktif olarak bağlantılı plazma kütle spektrometresi (MC-ıCPMS) tarafından ölçüm gereksinimlerini karşılayabilir. Hidrotermal sülfür örneğinin yaşı, 230Th/238sen ve 234u/238u günümüz aktivite oranlarını ölçerek hesaplanabilir. Bu deney için süper temiz bir oda gereklidir. Temizlenen rejiler ve sarf malzemeleri, örnek süreçler sırasında kontaminasyonu azaltmak için kullanılır. Denge, Hotplate ve Santrifüjü de kullanılır. Sülfür numunesi analiz için tozlanmıştır ve 0,2 g 'den az örnek kullanılır. Kısaca, örnek, çözünür, 229Th-233u-236u çift Spike çözüm, Fe Co-çöktürülmüş ve bir Anion-değişim reçine ekstraksiyon sütun ayrılmış eklendi, tartılır. Yaklaşık 50 ng u mc-ICPMS tarafından sülfürler örnek 230TH-u kalma için tüketilen.
Giriş
Denizaltı hidrotermal sülfürler demir, bakır, çinko ve kurşun gibi metaller sabit bir kaynak olmuştur. Ayrıca gümüş ve altınların ekonomik olarak uygulanabilir kaynakları olarak görülmektedir. Rezervinin konumu ve büyüklüğü, deniz üzerindeki hidrotermal havalandırma tarihinin bir kayıtlarını oluşturmaktadır. Bir hidrotermal sülfür dating sülfür cevheri mevduat oluşumu ve değişiklik mekanizması ile ilgili önemli bilgiler sağlayabilir, deniz hidrotermal aktivite tarihi, ve büyük sülfür mevduat büyüme oranı1,2 , 3. 238u-234u-230TH dengesizlik dating hidrotermal sülfürler4,5,6,7için yaş tahmini etkili izotopik yöntemi 8,9,10,11,12, siz ve TH izotopların arıtılması ve ayrılması gereklidir. Bu metin sizin için bir protokol ve TH izotoplar ayrımı ve Mc-ICPMS tarafından sülfürler numunesi 230TH-U tanışma açıklar.
Sizi ve TH 'i içeren jeolojik malzemeler birkaç milyon yıl boyunca bozulmamış kalır ve radyoaktif serisindeki tüm çekirdekler arasında laik denge durumu kurulmuştur. Ancak, kimyasal çözünürlüğe ve nükleer geri tepme faktörleri bir arada genellikle bozulma serisinin üyeleri gibi biriktirme, taşıma ve hava durumu gibi süreçler aracılığıyla birbirinden ayrılır, dezdengeyi oluşturmak. Örneğin, bir sülfür mevduat meydana geldiğinde, 238U, 234sen ve 230TH durumu disequilibrium olduğunu ve uzun ömürlü 238sen kısa ömürlü doğru kademeli olarak çürüme olabilir 234size ve daha sonra 230. (İ) sistem size ve TH izotopları ile ilgili olarak kapalı kalır ve (ii) 230th ve 232TH dahil olmak üzere sülfür örneklerine ait ilk miktar sıfırsa, bugünkü gün 230Th/238sen ve 234u/238u faaliyet oranları. Bununla birlikte, ilk miktarı örnekteki sıfır değildir ve biz ilk 230th/232TH atomik oranı 4,4 ± 2,2 x 10-6olduğunu varsayalım. Bu yöntemin ilgili dating aralığı yaklaşık ~ 10-6 x 105 yıl13,14. Ancak, uranyum ve Toryum bolluk arasındaki büyük fark ölçüm zorlu yapar. Bu nedenle, MC-ıCPMS tarafından U-TH tanışma için bir kimyasal prosedür kurmak çok önemlidir.
Son 30 yıl içinde, çoğu çalışmada karbonat malzemesi14,15,16,17 ve daha az sülfür tortuları üzerinde daha fazla ölçüm odaklı11,12,18 ,19. Alfa-parçacık sayma yöntemleri geleneksel olarak 230TH/238U denge denizaltı hidrotermal sülfürler1çalışma için kullanılmıştır. Ancak,% 5-17 analitik belirsizlik sülfürler1,8,9yaş belirlenmesi hassasiyetini etkileyen bir sınırlama faktörüdür. Bu teknikler genellikle nispeten büyük sütunlar ve reaktif hacimleri ve arıtma ve ayırma U-TH bir örnekten için birden fazla sütun geçişleri ihtiyacını kullanımı muzdarip. MC-ıCPMS 'deki son gelişmeler, U-TH izotopik ölçümlerinin (< 5 yaş)14 ' ün hassasiyetini büyük ölçüde iyileştirmiştir ve analiz için gerekli olan numune boyutunu (< 0.2 g) önemli ölçüde azaltmıştır. Bu eserlerde birçok kimyasal ayırma prosedürü geliştirilmiştir ve düşük kimyasal arka plan12,13ile mükemmel kimyasal verim elde etmiştir.
Burada MC-ıCPMS analizi için yeterince temiz örnekler elde etmek için kimyasal tabanlı bir protokol sunuyoruz. Bu yaş < 6 x 105 yıl14hidrotermal sülfür örnekleri Dating için uygundur. Bu teknikle, ayrılmış siz ve TH izotopik kesirler MC-ıCPMS tarafından ölçüm gereksinimlerini karşılayabilir. Hidrotermal sülfür numunenin yaşı, 230Th ile 234arasında disequilibria kapsamından ve belirtilen aktivite çürüğü denklemini kullanarak 234ve 238U arasında hesaplanabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
1. numune, reaktifler ve konteynerlerin hazırlanması
- Spreylenmiş alkol veya ultra saf su ile kimyasal deney için duman kaputu, Ocak ve denge odası tezgah temizleyin.
- Örnek işlenmeden önce alt haşlanmış asitleri (2 M HCl, 8 M HCl, 7 M HNO3ve 14 m hno3), temiz beçlerin ve herhangi bir aparatı hazırlayın.
Not: Bu çalışmada sunulan sülfür örnekleri Güney Atlantik 'teki yeni keşfedilen hidrotermal bölgelerden toplanır. Bu süreçte yaklaşık 60 mg pudralı numune kullanılmıştır. Örnek cam şişeleri içine toplanan ve örnek depolama dolabı koymak.
2. numuneleri tartın
- Temiz 30 ml Perfloro alkoksi (PFA) Beakers hazırlayın. Etiketi iki kez (silme işlemini önlemek için).
- Boş araları tartın.
Not: kullanılan denge, tüm gemilerin statik elektriği tamamen kaldırıldığından dolayı ± 0,0001 g 'ye doğru olur. - Ağırlığı okuyun ve kaydedin.
- Numuneyi Beaker 'a dökün. Bir kapak ile kapak ve örnekleri tartmak.
Not: örnek ağırlığı 230TH içeriğine bağlıdır. 230 TH seviyesi, numunenin U konsantrasyonu ve yaşına göre değişir. Genel olarak, Total U toplam 100 ng örnek için yeterlidir. - Bir şişe kullanarak bazı (~ 1 ml) ultra saf su ekleyin, iç duvarı durulayın ve dikkatle kabı sallayın.
Not: yeterli ultra saf su tüm örnekleri kapsar ekleyin.
3. numuneyi çözün ve başak
- Numune içeren kabı 'ı duman kaputunda yerleştirin.
- Kap kapağını açın. Bir pipet kullanarak örneğe 3 mL HNO3 (14 M) veya Aqua Regia ekleyin.
- Plaka üzerinde kabı yerleştirin, 170 °c için sıcak plaka sıcaklığını ayarlamak ve tamamen örnek çözülür.
Not: çözümde hala çözünmez maddeler varsa, 12 M HCl, 22,6 m HF ve 10,6 M HClO4ekleyin ve numunelerin tam olarak çözülmesini sağlamak için basınçlı kapalı bir tank kullanın. - Solüsyonu en az 30 dakika soğutmak için bırakın. 0.1 – 0.3 g 229Th-233u-236u Spike çözeltinin çözüm içine bilinen etkinliğini ekleyin.
Not: genellikle, 235u/233u en uygun oranı ~ 10 – 20:1 karışık çözelti içinde. - Solüsyonu Ocak üzerine yerleştirin, sıcaklığı 170 °c ' ye ayarlayın ve kurutana kadar sıcak plakaya bırakın.
Not: örnek kuruluğu yaklaştığında buharlaşma yavaş yapılması gerekir. - Numuneyi 2 damla HNO3 (0,04 ml, 14 M) olarak çözün ve 170 °c ' de sıcak plaka üzerine kurutun.
4. U-TH için Ferric hidroksit Co-yağış
- 15 mL santrifüjle temizlenmiş tüpleri, etiketi hazırlayın ve tüp standında yerleştirin.
Not: örnekleri neredeyse hiçbir Fe içeriyorsa yaklaşık 10 mg Fe (III) (FeCl3 ın 12 M HCL) Santrifüjlü tüpün Içine dikkatle ekleyin. - Birkaç damla ekleyin (0,1 mL) 2 M HCl içinde Beaker. Yavaşça kabı sallamak ve tamamen örnek çözülür.
- Her numuneyi santrifüj tüpüne aktarın.
- Asit nötralize kadar amonyak (~ 0,1 mL) birkaç damla ekleyin; pH 7 – 8 olduğunda, kırmızımsı-kahverengi bir çökelme görünür. Sen ve TH izotopları Fe (OH)3tarafından çöktürülmüş vardır.
Not: NET çözüm metal elemanları, mg2 +, No3- ve NH4Oh gibi istenmeyen iyonlarını içerir. - Santrifüj tüplerini kap. 2.340 x g 'de santrifüjün 7 dk. süper natant
- Çökelme yıkamak için bazı ultra saf su ekleyin. Yukarıda santrifüjün ve bu adımı iki kez daha tekrarlayın.
- 1,5 mL 7 M HNO3ile çökelme çözülür. İlgili Beaker içine aktarın.
- 1 damla HClO4 (organik maddeyi çıkarmak için) ekleyin ve 170 °c ' de sıcak plaka üzerinde yaklaşık 30 dakika boyunca kurutun.
5. anyon değişimi sütununun hazırlanması
- Şekil 1' de gösterildiği gibi küçük Politetrafloroetilen (PTFE) sütunları (~ 2,5 ml sütun boyutu) hazırlayın; her sütuna yavaşça tezgah üzerindeki alt eklemek frit.
- Pipet temizlenmiş Anion-değişimi reçineler sütunlara. Sütunları tutucuya koyun.
- Tüm sütunu Ultra Saf suyla doldurun. 1 damla 14 M HNO3ekleyin.
Not: Bu adım, genellikle sütunda izleme öğeleri kaldırmak için sırayla gerçekleştirilir. - İzleme öğelerini kaldırmak için 7 M HNO3 ' ün 2 sütun hacmine (CV) ekleyin. Sonra bu adımı tekrarlayın.
Resim 1: anyonik değişim reçine Ile iyon değişimi sütun doldurma. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
6. arıtma ve ayrım ve TH kesirler
- Örnek 0,5 mL 7 M HNO3' te çözülür. Sütun üzerine dikkatle yükleyin.
- Bu sütun boyunca atık Beaker içine damla izin verin.
- Ekle 2 CV ve 1 CV 7 M HNO3 sırayla sütuna. Eğer ve TH Bu adımda reçine tarafından korunur sırasında demir ve numunenin diğer metal elemanları kaldırılır.
- Ekle 2 CV ve 1 CV 8 M HCl sütun içine ardarda toryum fraksiyonu elute. 7 mL kapasiteli temizlenmiş PFA Beaker kullanarak toryum fraksiyonu toplayın. 1 damla HClO4 ' ü kabı içine ekleyin ve 170 °c ' de yaklaşık 30 dakika boyunca bir elektrikli plaka üzerindeki fraksiyonu kurutun.
- 2 CV 0,1 M HNO3 ile reçineden elute uranyum fraksiyonu iki kez. Temizlenmiş PFA Beaker içinde yıkantıdaki toplayın. 1 damla HClO4 ekleyin ve yaklaşık 30 dakika Için 170 °c ' de elektrikli plaka üzerine kurutun.
- 2 mL kapasiteli şişeleri hazırlayın ve etiketleyin.
- 1 damla HNO3 ' te her numuneyi çözün ve 170 °c ' de 5 dakikadan daha az bir süre için 0,5 damla bırakılıncaya kadar elektrikli tabak üzerinde kurutun. 0,2 mL% 2 HNO3 + 0,1% HF ile birlikte cihaz ölçümü için karşılık gelen şişeleri aktarın.
Şekil 2: denizaltı hidrotermal sulfides uranyum ve Toryum fraksiyonları. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
7. MC-ıCPMS ölçümü
- Yüksek çözünürlüklü MC-ıCPMS aleti kullanarak yukarıdaki kimyasal arıtma sürecinde toplanan siz ve TH fraksiyonları ölçün.
Not: siz ve TH izotopik oranlar, ikincil elektron çarpanı (SEM)21 tekniği uygulayarak cihazı kullanarak elde edilebilir. Araç parametreleri13 , Tablo 1' de listelenir. Toryum yaşı aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanmıştır:
238U için 234ilk oranı aşağıdaki gibi ölçülmüştür:
| Enstrüman | Parametre | Değer |
| MC-ıCPMS | RF gücü | 1325 W |
| Serin gaz | 16,00 L min-1 | |
| Yardımcı gaz | 1,78 L min-1 | |
| Örnek gaz | 1,00 L min-1 | |
| Düşük çözünürlük | 300 ~ 400 | |
| CETAC Aridus II | Örnek enjeksiyon hızı | 50 ~ 60 μL Min-1 |
| AR süpürme gazı | 2 ~ 5 L min-1 | |
| Azot Gazı | 2 ~ 10 mL min-1 | |
| Sprey odası sıcaklığı | 110 °C derece | |
| Membran fırın sıcaklığı | 160 °C derece |
Tablo 1: MC-ıCPMS tarafından U-TH izotopları ölçme için gösterge parametreleri (malzeme tablosunda listelenen cihazı kullanarak).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Bu tedarik kullanarak, bir denizaltı hidrotermal sülfür örnek tamamen çözülebilir. Bu protokol sonrasında, TH kesir 8 M HCL kullanarak hidrotermal sülfür örneğinden elüe. Bu arada, hidrotermal sülfür örneğinin U kesir 0,1 M hno3ile elüe. Siz ve TH fraksiyonları 2% HNO3 (+ 0,1% HF) çözeltisi içinde çözülür (bkz. Şekil 2) ve 2 ml kapasiteli şişeler içinde saklanır. Karışım daha sonra MC-ıCPMS tarafından analiz edildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Bu protokolün başarısını sağlamak için bazı kritik adımların izlenmesi gerekir. Tüm işlemlerin temiz hava dolaşımı ile duman kaputu altında temiz kimya odasında gerçekleştirildiğinden emin olun. Bu süreçte tüm vekiller önceden arındırın ve kullanmadan önce cihazı temizleyin. Daha sonra 7 M HNO3' e yüklü reçinelere yüklenen 7 m hno3 solüsyonu yapma sürecinde örnekleri tamamen çözün. Örnekteki çözünmez madde varsa, kurutulduktan sonra yeniden çözülür. Ek önemli adımlar önerilmektedir: (i) örnek işleme...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Teşekkürler
Bu çalışmada, deneysel teknoloji Inovasyon Vakfı Jeoloji ve Jeofizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi (No. 11890940) ve Çin Okyanusu mineral kaynakları R & D Derneği Projesi (No. DY135-S2-2-07).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| AG 1-X8 anyon değiştirici reçine | BIO-RAD | 140-1441 | Nadir elementlerin ayrılması |
| Amonyak çözeltisi | Kanto Chemical CO., INC. | 1336-21-6 | Reaktif |
| Cam şişeler | BOTEX | Yok | Örnek toplama |
| Hidroklorik asit | Sinopharem kimyasal reaktif Co., Ltd | 7647-01-0 | Reaktif |
| Hidroflorik asit | EMD Millipore CO. | 7664-39-5 | Reaktif |
| Neptün Plus | Thermo Fisher Scientific CO. | Yok | Aparat |
| Nitrik asit | Sinofarem kimyasal reaktif Co, Ltd | 7697-37-2 | Reaktif |
| Perklorik asit | Kanto Chemical CO., INC. | 32059-1B | Reaktif |
| Ultra saf su | Merck Millipore | Yok | Mill-Q Advantage systerm |
| tarafından üretilmiştir Kağıt silme | Kimberley-Clark | 0123-12 | 2 ml |
| flakon | Nelgene | 5000-0020 | Numune toplama |
| 229Th-233U-236U başak | Yok | Yok Reaktif | |
| 7 ml PFA beher | Savillex | 200-007-20 | Numune işleme |
| 10 ml santrifüj | Nelgene | 3110-1000 | Numune işleme |
| 30 ml PFA beher | Savillex | 200-007-20 | Numune işleme |
Kaynaklar
- Lalou, C., Brichet, E., Hekinian, R. Age dating of sulfide deposits from axial and off-axial structures on the East Pacific Rise near 12°500N. Earth and Planetary Science Letters. 75 (1), 59-71 (1985).
- Lalou, C., Brichet, E. On the isotopic chronology of submarine hydrothermal deposits. Chemical Geology. 65 (3-4), 197-207 (1987).
- Lalou, C., Reyss, J. L., Brichet, E. Actinide-series disequilibrium as a tool to establish the chronology of deep-sea hydrothermal activity. Geochimica et Cosmochimica Acta. 57 (6), 1221-1231 (1993).
- Lalou, C., et al. New age data for Mid-Atlantic Ridge hydrothermal sites: TAG and Snakepit chronology revisited. Journal of Geophysical Research. 98, 9705-9713 (1993).
- Lalou, C., Reyss, J. L., Brichet, E., Rona, P. A., Thompson, G. Hydrothermal activity on a 105-year scale at a slow-spreading ridge, TAG hydrothermal field, Mid-Atlantic Ridge 26° N. Journal of Geophysical Research. 100 (B9), 17855-17862 (1995).
- Kadko, D. Radio isotopic studies of submarine hydrothermal vents. Reviews of Geophysics. 34 (3), 349-366 (1996).
- Lalou, C., Mu ̈nch, U., Halbach, P., Reyss, J. Radiochronological investigation of hydrothermal deposits from the MESO zone, Central Indian Ridge. Marine Geology. 149 (149), 243-254 (1998).
- Yejian, W., et al. Hydrothermal Activity Events at Kairei Field, Central Indian Ridge 25°S. Resource Geology. 62 (2), 208-214 (2012).
- Yejian, W., et al. Mineralogy and geochemistry of hydrothermal precipitates from Kairei hydrothermal field, Central Indian Ridge. Marine Geology. 354 (3), 69-80 (2014).
- Jun-ichiro, I., et al. Dating of Hydrothermal Mineralization in Active Hydrothermal Fields in the Southern Mariana Trough. Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems. , 289-300 (2015).
- Takamasa, A., et al. U-Th radioactive disequilibrium and ESR dating of a barite-containing sulfide crust from South Mariana Trough. Quaternary Geochronology. 15 (1), 38-46 (2013).
- Weifang, Y., et al. 230Th/238U dating of hydrothermal sulfides from Duanqiao hydrothermal field, Southwest Indian Ridge. Marine Geophysical Research. 38 (1-2), 71-83 (2017).
- Lisheng, W., Zhibang, M., Hai, C., Wuhui, D., Jule, X. Determination of 230Th age of Uranium-series standard samples by multiple collector inductively coupled plasma mass spectromerty. Journal of China Mass Spectrometry Society. 37 (3), 262-272 (2016).
- Wang, L., et al. U concentration and 234U/238U of seawater from the Okinawa Trough and Indian Ocean using MC-ICPMS with SEM protocols. Marine Chemistry. 196, 71-80 (2017).
- Hai, C., et al. Improvements in 230Th dating, 230Th and 234U half-life values, and U-Th isotopic measurements by multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry. Earth and Planetary Science Letters. , 82-91 (2013).
- Edwards, R. L., Chen, J. H., Ku, T. -L., Wasserburg, G. J. Precise timing of the last interglacial period from mass spectrometric analysis of 230Th in corals. Science. 236 (4808), 1537-1553 (1987).
- Edwards, R. L., Taylor, F. W., Wasserburg, G. J. Dating earthquakes with high precision thorium-230 ages of very young corals [J]. Earth and Planetary Science Letters. 90 (4), 371-381 (1988).
- Hai, C., Jess, A., Edwards, R. L., Boyle, E. A. U-Th dating of deep-sea corals. Geochimica et Cosmochimica Acta. 64 (14), 2401-2416 (2000).
- Ishibashi, J., et al. Dating of Hydrothermal Mineralization in Active Hydrothermal Fields in the Southern Mariana Trough. Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems. , Springer Japan. 289-300 (2015).
- Jaffey, A. H., Flynn, K. F., Glendenin, L. E., Bentley, W. C., Essling, A. M. Precision measurement of half-lives and specific activities of 235U and 238U. Physical Review C. 4, 1889-1906 (1971).
- Richter, S., Goldberg, S. A., Mason, P. B., Traina, A. J., Schwieters, J. B. Linearity tests for secondary electron multipliers used in isotope ratio mass spectrometry. International Journal of Mass Spectrometry. 206 (1-2), 105-127 (2001).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
