Datación de rocas y minerales individuales con rubidio-estroncio
"Análisis de rocas y minerales" Volumen 4 Tecnología de análisis e investigación de recursos y medio ambiente
Además, de acuerdo con la necesidad de un mejor ajuste de una línea recta, los puntos de muestra que constituyen una isócrona deben tener una distribución razonable, es decir, la relación Rb/Sr entre muestras debe cambiar en cierta medida. . En términos generales, las muestras con una relación Rb/Sr baja son fáciles de obtener. La clave es elegir muestras con una relación Rb/Sr alta. La siguiente fórmula puede ayudarle a elegir:
"Análisis de minerales de roca" Volumen 4 Tecnología de análisis e investigación de recursos y medio ambiente
La fórmula depende de la precisión de la medición actual de los isótopos de Sr, δ ( Rb/Sr) representa la diferencia máxima en la relación Rb/Sr entre muestras, y la edad t está en Ma.
Descripción general del método
Seleccione un grupo de muestras de rocas o minerales individuales según los requisitos isócronos, disuélvalos con ácido fluorhídrico y ácido perclórico y utilícelos en una columna de resina de intercambio catiónico con diferentes concentraciones de Separe el rubidio y el estroncio con ácido clorhídrico, mida el contenido de rubidio y estroncio utilizando el método de dilución de isótopos en un espectrómetro de masas de ionización térmica (TIMS) y obtenga la relación 87Rb/86Sr. Al mismo tiempo, calcule el 87Sr/. 86Sr de la muestra y utilice el método de mínimos cuadrados para ajustar la edad de la línea isócrona. Además de los requisitos de precisión de la determinación de la proporción de isótopos, la clave para obtener resultados de determinación exitosos es seleccionar la muestra adecuada y cumplir los requisitos para una dilución óptima en el método de dilución.
Los requisitos de precisión de este método son: el error relativo de la relación 87Rb/86Sr es 1 ~ 2, el error relativo de la relación 87Sr/86Sr es inferior a 1×10-4 y la isócrona la edad está en el rango de 100 ~ 1000 Ma. El nivel de confianza es 95.
Instrumentos, equipos y aparatos
Espectrómetros de masas de ionización térmica MAT260, MAT261, MAT262, VG354, TRITON, etc.
Máquina de soldadura por puntos, equipo de soporte para espectrómetro de masas.
Dispositivo de precalentamiento de filamentos de espectrómetro de masas y equipo de soporte de espectrómetro de masas.
Vasos de teflón de 10mL y 30mL.
Botellas de reactivo de Fluoropolímero (F46) de 500mL, 1000mL y 2000mL.
Lavado de botellas de plástico polietileno 500~1000ml.
Frasco cuentagotas Fluoropolímero (F46) 30ml.
Fluoropolímero (F46) 500 ml, para alambique de sub-ebullición de doble botella.
Botella de reactivos de temporada 2000mL.
Ying Shiya todavía estaba hirviendo.
Destilador de sub-ebullición al vacío de temporada.
El diámetro interior de la columna de intercambio instantáneo es de 6 mm y la altura es de 300 mm. La parte superior está unida a un recipiente abierto con un diámetro interior de 20 mm y una altura de 110 mm, y en el extremo está incrustada una placa de tamiz estacional. Se requiere que la resina anterior no gotee y que la velocidad de goteo de la solución sea la adecuada. El diámetro del lecho de resina es de 6 mm, la altura es de 100 mm y hay 13 o 16 piezas en un grupo.
Disolvedor de muestras sellado de fluoroplástico (PFA) 15mL.
Plato Platino 30mL, fondo plano.
Gotero oportuno.
Según la probeta (vaso) 10mL, 50mL.
Probeta medidora de vidrio de ácido esteárico 1000mL.
Botella de cristal triangular 250mL.
Vaso de cristal 3000mL.
Sistema de purificación de agua.
La sensibilidad de la balanza analítica es de 0,00001mg.
Placa calefactora eléctrica (temperatura controlable).
Máquina de limpieza por ultrasonidos.
Horno de temperatura constante de acero inoxidable
Centrífuga de alta velocidad.
Tubos de centrífuga de polietileno o estacionales.
Micromuestreador de 10 microlitros y 50 microlitros
Limpieza de recipientes
Todos los fluoroplásticos y recipientes estacionales utilizados son (1 1) de alta pureza Hervir ácido clorhídrico y de alta pureza ácido nítrico en estado de sub-ebullición durante 1 hora, lavar con agua desionizada, hervir con agua desionizada durante 1 hora, enjuagar uno a uno con agua ultrapura y secar sobre la placa eléctrica en el gabinete de trabajo ultralimpio. Los utensilios nuevos que se utilizan por primera vez deben lavarse con jabón para platos y luego hervirse en ácido. Para limpiar las placas de platino se utilizan vasos de precipitados especiales y (1 1) ácido clorhídrico de alta pureza.
Reactivos y Materiales
El agua desionizada y el agua bidestilada se purifican utilizando el sistema de purificación de agua Milli-Q.
El agua desionizada ultrapura se destila en un alambique estacional.
El ácido clorhídrico ultrapuro se produce mediante destilación por subebullición de ácido clorhídrico puro (1 1) de grado superior en un alambique estacional. La concentración real se calibra con una solución estándar de hidróxido de sodio y se prepara con agua ultrapura según sea necesario.
Destilación en subebullición de ácido nítrico ultrapuro de grado superior (1 1) en alambique estacional. La concentración real se calibra con una solución estándar de hidróxido de sodio y la concentración requerida se prepara con agua ultrapura según sea necesario.
El ácido fluorhídrico ultrapuro se prepara mediante un destilador de subebullición de dos botellas correspondiente al fluoroplástico (F46).
El ácido perclórico ultrapuro se produce mediante destilación por subebullición a presión reducida en un alambique estacional.
Utilice agua desionizada de hidróxido de sodio sólido de calidad analítica para preparar una solución estándar de hidróxido de sodio c (NaOH) ≈0,3 mol/L y calíbrela con ftalato ácido de potasio;
La acetona es muy pura .
El etanol anhidro es de grado analítico. El nitrato de estroncio sólido [Sr(NO3)2] con el isótopo 84Sr se enriquece con diluyente 84Sr. El diluyente 87Rb o 85Rb enriquece isotópicamente el cloruro de rubidio sólido (RbCl) con 87Rb o 85Rb. Consulte el Apéndice 86.2A para la preparación de la solución y la calibración de la concentración de la solución diluida mixta de 84Sr 87Rb (o 85Rb).
El nitrato de estroncio sólido [Sr(NO3)2] es espectroscópicamente puro y es un material de referencia almacenado en un desecador.
El cloruro de rubidio sólido (RbCl) es un material de referencia espectralmente puro y se almacena en un desecador.
NBS987 Material de referencia isotópica internacional de carbonato de estroncio (SrCO3).
Material estándar internacional de feldespato potásico NBS607 (o NBS70a).
GBW04411 El feldespato potásico es un material de referencia nacional de primera clase.
Película de parafina para uso en laboratorio.
Resina de intercambio catiónico fuertemente ácida Bio Rada 50×8 o Dowex 50×8, u otras resinas de similar o mejor rendimiento, malla 200 ~ 400.
Columna de intercambio de resina catiónica: coloque aproximadamente 200 g de la resina catiónica AG50 × 8 o Dowex50 × 8 de malla 200 ~ 400 utilizada por primera vez en un vaso de precipitados para condimentos, sumérjalo en etanol absoluto durante 24 horas y vierta el etanol, enjuague con agua desionizada, luego sumérjalo en (1 1) ácido clorhídrico de alta pureza durante 24 horas, vierta el ácido clorhídrico y enjuague con agua desionizada. Finalmente, transfiera a la columna estacional preparada de modo que el diámetro del lecho de resina sea de 6 mm y la altura sea de 100 mm. Al drenar, agregue 30 ml (1 1) de ácido clorhídrico ultrapuro y 15 ml de agua ultrapura para la elución y, finalmente, equilibre con 10 ml de HCl ultrapuro de 1,0 mol/L. Si continúa usándolo en el futuro, lave con 30 ml (1 1) de ácido clorhídrico ultrapuro, enjuague con 15 ml de agua ultrapura y equilibre con 10 ml de 1,0 mol/L de HCl ultrapuro.
Las especificaciones de la tira de renio son 18mm×0,03mm×0,8mm.
Preparación de la muestra
Recoger un grupo del mismo cuerpo de roca ígnea o del misma capa de roca volcánica Las muestras de roca fresca inalterada se sujetarán al tamaño de la muestra, se eliminará la erosión de la superficie u otra contaminación, se triturará hasta una malla 200 y se dividirá en aproximadamente 10 g de acuerdo con las reglas. Los contenidos de Rb y Sr se miden de forma aproximada utilizando métodos de análisis químicos generales (como la espectrometría de absorción atómica). Según la fórmula (86.44) o la experiencia, se seleccionan de 5 a 6 muestras con grandes cambios en la relación Rb/Sr para determinar la edad.
Descomposición de la muestra
Pesar 30 ~ 50 mg (con una precisión de 0,1 mg) de muestra de roca o polvo de un solo mineral, colocarlo en un disolutor de muestras sellado con fluoroplástico PFA o en un plato de platino, presionar el botón El óptimo la dilución requiere agregar diluyente mixto 84Sr 87Rb (o 85Rb) (con una precisión de 0,1 mg), agitar suavemente para dispersar completamente la muestra en bloque y agregar 3 ml de ácido fluorhídrico ultrapuro y unas gotas de ácido fluorhídrico ultrapuro. Después de que la muestra se haya descompuesto completamente, se evapora hasta sequedad, se lava la pared con una pequeña cantidad de ácido clorhídrico ultrapuro de 6 mol/l, se evapora hasta sequedad y se eleva la temperatura a 180 °C para eliminar el flúor y el exceso de ácido perclórico. Disolver la materia seca con 1 ml de 1,0 mol/LHCl y verter la solución en la columna de intercambio. Si la solución de la muestra está turbia o tiene residuos obvios, significa que la muestra no está completamente descompuesta y es necesario agregar un paso de separación centrífuga. Si la muestra contiene un alto contenido de hierro, la solución de la muestra también debe transferirse a un recipiente de platino y colocarse en un horno eléctrico a 500 °C durante unos minutos. Después de enfriar, disolver en agua, centrifugar para extraer el líquido transparente y colocarlo en la columna.
Separación de rubidio y estroncio:
Después de cargar la solución de muestra en la columna, limpie la pared del disolvente de muestra (o plato de platino) con 1 ml de HCl ultrapuro de 1,0 mol/l. y luego transferirlo a la columna de intercambio. Después de que la solución esté seca, agregue 14 ml de HCl ultrapuro de 1,0 mol/l para eluir los elementos de impureza Li, Na, K y Fe, y deseche el eluyente. Añadir 6 ml de ácido clorhídrico ultrapuro de 1,0 mol/L para el análisis de rubidio y recogerlo en un vaso de precipitados de teflón de 10 ml. Luego use 6 ml de ácido clorhídrico ultrapuro de 2,5 mol/L para eluir magnesio, calcio, aluminio, hierro, etc. y desechar el eluido. El estroncio se analizó continuamente con 6 ml de ácido clorhídrico ultrapuro de 2,5 mol/l, se recogió en un vaso de precipitados de teflón de 10 ml y se evaporó hasta sequedad.
Vuelva a disolver las muestras de rubidio y estroncio evaporadas con 1 ml de 1,0 mol/LHCl, regenere y equilibre con 1 ml de 1,0 mol/LHCl, luego viértalas en la columna de resina catiónica y purifique aún más el rubidio y el estroncio. según los procedimientos anteriores. Se evapora una fina película de solución analítica y se cubre en espera del análisis de espectrometría de masas.
Análisis de isótopos de rubidio y estroncio;
1) Carga de muestra. Los isótopos de rubidio y estroncio se analizaron mediante un espectrómetro de masas de ionización térmica de doble banda. Las siguientes operaciones toman MAT261 como ejemplo, y otros espectrómetros de masas son similares.
Pretratamiento de la cinta de filamento de renio: limpie la cinta de renio con etanol absoluto, utilice un soldador por puntos para soldar por puntos la cinta de renio en el soporte del filamento e inserte el soporte con la cinta de renio en la fuente de iones. plato giratorio en secuencia. Coloque todo en el dispositivo de precalentamiento de filamentos. Después de aspirar a n×10-5Pa, las tiras de renio se activan según el programa preestablecido y cada tira de renio se precoce a 1800 °C durante 4 a 6 años.
Inicialmente se forma la cinta de renio quemada en el plato giratorio de la fuente de iones y las cintas de ionización se retiran una por una. Disuelva la muestra purificada con una gota de agua ultrapura, use un microinyector para dejar caer la solución en el centro de la zona de evaporación, aplique una corriente a la zona de evaporación, la intensidad de la corriente es de aproximadamente 1 A, para que la muestra se evapore lentamente. y luego aumente gradualmente la corriente hasta que la zona de evaporación desaparezca el humo blanco y la temperatura aumente aún más hasta que la banda de renio se vuelva de color rojo oscuro, luego ajuste rápidamente la corriente a cero y cambie para agregar la siguiente muestra. Cuando se montaron todas las muestras, la zona de ionización se insertó en su posición original para remodelar aún más la zona de renio. Se requiere que la zona de evaporación y la zona de ionización sean paralelas entre sí, pero no deben estar conectadas entre sí. La distancia entre las dos zonas es de 0,7 mm. Instale una cubierta protectora, envíela a la fuente de iones del espectrómetro de masas y evacue.
2) Determinación de isótopos de rubidio y estroncio. Los objetos de medición son las corrientes de iones metálicos Sr y Rb. Cuando el grado de vacío de la fuente de iones alcanza 5×10-6Pa, abra la válvula de aislamiento de la cámara de análisis, energice los filamentos en la zona de ionización y la zona de evaporación respectivamente, y lentamente. calentar. Durante el proceso de aumento de la corriente, preste atención al escape de la muestra y a la caída del vacío para evitar que el vacío caiga demasiado rápido.
Cuando el grado de vacío alcanza 2×10-6Pa, la corriente de la banda de ionización alcanza más de 2A, la corriente de la banda de evaporación es de aproximadamente 1,5A y la temperatura del filamento alcanza 1000 ~ 1200℃, el sistema de medición estará en estado manual y se encontrará en el rango de número de masa de 88 ~ 84 flujo de iones de estroncio, ajuste cuidadosamente la corriente de la banda de evaporación para traer estroncio. Dependiendo del modelo del espectrómetro de masas, se analizó si el flujo de iones de isótopo de estroncio es recibido por múltiples receptores al mismo tiempo o por un solo receptor en secuencia con escaneo de salto de pico. Inicie el programa de medición automática y el sistema recopilará los datos de la relación de isótopos de estroncio de 84Sr/86Sr, 87Sr/86Sr y 88Sr/86Sr. Cuando la relación de monitoreo es superior a 10-4, existe una interferencia obvia entre 87Rb y 87Sr/86Sr. En este momento, la temperatura de la correa debe reducirse adecuadamente. Recopile de 4 a 6 datos para cada muestra, y cada conjunto de datos consta de 8 a 10 exploraciones. Se calculan respectivamente la desviación promedio y estándar del isótopo de estroncio en la muestra de diluyente.
El análisis isotópico del rubidio es similar al del estroncio, pero la temperatura al recolectar datos de 85Rb/87Rb es relativamente baja, alrededor de 1000°C (la corriente de la banda de ionización es superior a 1,5 A, y cuanto menor es la corriente de la banda de evaporación, mejor.
3) Mida directamente 3) la proporción de isótopos de estroncio. Para determinar la edad de los carbonatos marinos jóvenes, solo es necesario medir la proporción de isótopos de estroncio. Cuando se utilizan otras rocas magmáticas jóvenes para investigaciones geoquímicas, solo es necesario medir la proporción de isótopos de estroncio y no es necesario medir el rubidio y el estroncio. concentraciones. En este caso, pese aproximadamente muestras del mismo orden de magnitud, use el mismo procedimiento de separación química para separar y purificar el estroncio, sin agregar diluyente, use el mismo método para el análisis de isótopos y obtenga directamente la proporción 87Sr/86Sr de la muestra después corrigiendo el efecto de fraccionamiento de masa.