一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法技术

本发明专利技术涉及一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法，所述处理方法包括对样品的分相处理和化学纯化处理，分相处理是通过将冷泉碳酸盐的粉末样品加入混合重液中，通过加大混合重液中密度较小的重液所占比重，使混合重液的密度逐渐下降，借助样品中不同矿物的密度和粒度的差异性，先后从混合重液中析出若干个子样品。本发明专利技术适于对不纯冷泉碳酸盐样品进行物理分选，避免铀钍同位素发生分馏的现象；同时进一步地配合条件优化的化学纯化处理方法，使经处理的冷泉碳酸盐样品适于U系回归线测年模式。经实验证明，利用本发明专利技术的方法，可获得准确可靠的230Th年龄数据。

A cold spring carbonate sample processing method suitable for U regression line dating model

The present invention relates to a cold spring carbonate sample processing method suitable for U-series regression dating model. The processing method includes separation treatment and chemical purification treatment of the sample. The separation treatment is by adding the cold spring carbonate powder sample into the mixed heavy liquid and increasing the proportion of the less dense heavy liquid in the mixed heavy liquid. The density of the mixed heavy liquid decreases gradually, and several sub-samples are separated from the mixed heavy liquid by the difference of density and particle size of different minerals in the sample. The invention is suitable for physical separation of impure cold spring carbonate samples, avoiding the fractionation of uranium and thorium isotopes, and further cooperating with the chemical purification method optimized by conditions, making the processed cold spring carbonate samples suitable for U-system regression dating model. It is proved by experiments that accurate and reliable 230Th age data can be obtained by using the method of the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法
本专利技术涉及一种地质样品的化学处理技术，尤其是一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法。
技术介绍
海底天然气水合物的发现，引起了各国政府和科学家的高度重视，冷泉及冷泉碳酸盐岩从而成为当今地球科学研究的热点之一(孙治雷等，2012；Sunetal.,2011；Sunetal.,2015；Sunetal.,2010)。由于冷泉是富甲烷的天然气流体，喷溢过程中携带大量细粒物质以烟囱状、块状、结壳状等形态沉积于海底，所以，冷泉碳酸盐的碳酸钙纯度很低。近20年来，国内外学者对冷泉碳酸盐沉淀过程中的生物地球化学机制的研究获得了显著成果，但对其形成时间的了解甚少(Cavagnaetal.,1999；Teichertetal.,2003；Fengetal.,2010；Wirsigetal.,2012；Lietal.,2018)。因此，建立适应冷泉碳酸盐岩测定年龄的技术方法，有助于深入研究冷泉碳酸盐岩的形成时代，并在高精度时间尺度上对其进行历史重建。目前，针对第四纪冷泉碳酸盐岩定年适应的放射性同位素方法较少，主要包括14C测年方法和U系不平衡测年技术。由于冷泉碳酸盐岩沉积过程中可能会受到从甲烷或其它源中派生出的老碳的影响，应用14C测年技术常无法得到准确年龄。而应用铀系测年技术时必须对样品所含碎屑物携带的原始U和Th进行校正，也就是将一个样品采用化学溶剂淋取或物理沉淀分层等方法分成5-7个子样品，通过分析每个子样品的U-Th同位素组分，在回归线上确定其年龄。经典的回归线校正方法主要有L/R(leachate/residue)法(KuandLiang,1984；HerczegandChapman,1991；马志邦等，2010a)，L/L(leachate/leachate)法(SchwarczandLatham,1989；Pengetal.,2014)和TSD(Total-SampleDissolution)方法(LuoandKu,1991；马志邦等，2010b)。这些方法中L/R技术的一个重要前提是要求用稀酸淋取样品时不发生U-Th同位素分馏。然而，在实际操作中往往难于把握，导致现有方法对冷泉碳酸盐铀系等时线定年时，很难避免各子样品在化学处理过程中铀钍同位素发生分馏的情况。
技术实现思路
为了获得海底不纯冷泉碳酸盐的准确年龄，本专利技术的目的是提供一种适于U系回归线测年模式的高效快捷、易于操作的冷泉碳酸盐样品处理方法，包括对冷泉碳酸盐样品的分相技术和化学纯化技术，本专利技术的方法可保证冷泉碳酸盐样品在处理过程中不会发生铀钍同位素分馏，达到重建时间标尺的目的。为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案如下：一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法，包括对样品的分相处理：将冷泉碳酸盐的粉末样品加入混合重液中，所述混合重液包含第一重液和第二重液，所述第二重液与第一重液二者能无限混溶且第二重液密度小于第一重液的密度；通过不断增加所述第二重液在所述混合重液中所占比例使所述混合重液的密度逐渐下降，借助所述粉末样品中不同矿物的密度和粒度的差异性，先后从混合重液中分离出若干个冷泉碳酸盐的子样品。所述方法还包括对各子样品进行化学纯化处理，所述化学纯化处理包括：样品溶解：使用无机溶剂将所述子样品溶解，然后蒸干溶剂；内校U-Th：向样品中加229Th-233U-236U稀释剂，静置12～24h，然后蒸干；化学分离：用无机酸溶解样品，加入可生胶体的金属离子，使用氨水调节溶液pH值至弱碱性，使得到该金属离子的氢氧化物胶体沉淀，所述氢氧化物胶体沉淀将样品中的U和Th吸附出来，然后分离并清洗所述氢氧化物胶体沉淀；U-Th吸附和洗脱：使用无机酸溶解所述沉淀，然后倒入装有特性树脂的交换柱上，使用7～8mol/LHNO3淋洗掉Fe离子及杂质离子，U和Th络合离子被该特性树脂所吸附；所述特性树脂为AG1-X8阴离子树脂、TEVA树脂、UTEVA树脂或TRU树脂；选用离子溶液对该交换柱进行淋洗，以分别对应地洗脱出Th离子、U离子并分别予以收集。根据本专利技术一个较佳实施例，所述分相处理使用的第一重液选自二碘甲烷、四溴乙烷、三溴甲烷、三溴氟甲烷、1，1，2-三溴乙烷、二溴甲烷、1，2-二溴-1，2-二氯乙烷、1，2-二溴-氯乙烷、二溴乙烷、三氯-溴甲烷中一种或几种的组合；所述第二重液为无水乙醇、无水甲醇、丙醇、异丙醇、丙酮、2-戊酮、甲基异丁基酮、2-丁酮、环己烷、石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚、乙腈中一种或几种的组合。需说明的是，本申请中的第一重液和第二重液只是从密度上去定义第一和第二，不是指种类，因此在实施时第一和第二既可能分别指代一种重液，也可以分别指代两种或两种密度接近的重液的组合。例如第二重液可以是无水乙醇和无水甲醇的混合，或无水乙醇与丙酮的混合。但为了减少不必须要的干扰因素，在分相处理时，重液的种类应尽量少，且其中第一重液与第二重液的密度差较大，而第一重液的密度应略大于或等于冷泉碳酸盐样品中矿物组分的密度最大值。其中，在室温25℃下的密度(g/cm3)，二碘甲烷3.32、四溴乙烷2.97、三溴甲烷2.89、三溴氟甲烷2.75、1，1，2-三溴乙烷2.61、二溴甲烷2.48、1，2-二溴-1，2-二氯乙烷2.36、1，2-二溴-氯乙烷2.25、二溴乙烷2.17、三氯-溴甲烷2.00。无水乙醇0.789、无水甲醇0.791、丙醇0.803、异丙醇0.7863、丙酮0.8、2-戊酮0.81、甲基异丁基酮0.8、2-丁酮0.81、环己烷0.78、石油醚0.65、乙醚0.7134、甲基叔丁基醚0.74、乙腈0.79。在选择时，较大密度的重液与较小密度的重液搭配应用，但前提两件是两种重液可无限混溶且不发生化学反应，此外，两种纯重液的挥发性要尽可能相近，否则混合重液的相对密度值会随时间而发生明显/较大的变化。优选地，所述第一重液为三溴甲烷，第二重液为无水乙醇。根据本专利技术一个较佳实施例，在分相处理前，还包括对样品的预处理步骤，预处理步骤包括：样品清洗：使用去离子水冲洗块状冷泉碳酸盐岩样品表面、烘干并在干燥环境中冷却至室温；钻取样品：在冷泉碳酸盐岩样品的洁净表面，钻取质量约为0.5～1g的冷泉碳酸盐的粉末样品。根据本专利技术一个较佳实施例，所述分相处理得5～7个冷泉碳酸盐的子样品，使用低密度醇清洗，然后在干燥环境中冷却至室温。根据本专利技术一个较佳实施例，所述化学纯化处理的样品溶解步骤中，是将0.02～0.2g冷泉碳酸盐的子样品置于烧杯中，向该烧杯加入0.5～5ml高纯度的浓HNO3或浓盐酸、王水溶解所述子样品，加入0.05～2ml高纯度的浓HF，密闭烧杯，置于120～180℃条件下保温1～2天，待全溶样品，打开烧杯，在120～180℃条件下蒸干样品。根据本专利技术一个较佳实施例，所述化学纯化处理的内校U-Th的步骤中，使用0.5～5ml高纯度浓HNO3溶解样品，加入适量(300μl)229Th-233U-236U稀释剂静置12～24h，加入0.05～2mlHClO4溶液，去除样品中的有机质，最后蒸干。根据本专利技术一个较佳实施例，所述化学纯化处理的化学分离步骤中，使用0.5～5ml1～2mol/L的稀盐酸溶解样品，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法，所述处理方法包括对样品的分相处理，其特征在于，所述分相处理包括：将冷泉碳酸盐的粉末样品加入混合重液中，所述混合重液包含第一重液和第二重液，所述第二重液与第一重液二者能无限混溶且第二重液密度小于第一重液的密度；通过不断增加所述第二重液在所述混合重液中所占比例使所述混合重液的密度逐渐下降，借助所述粉末样品中不同矿物的密度和粒度的差异性，先后从混合重液中分离出若干个冷泉碳酸盐的子样品。

【技术特征摘要】
1.一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法，所述处理方法包括对样品的分相处理，其特征在于，所述分相处理包括：将冷泉碳酸盐的粉末样品加入混合重液中，所述混合重液包含第一重液和第二重液，所述第二重液与第一重液二者能无限混溶且第二重液密度小于第一重液的密度；通过不断增加所述第二重液在所述混合重液中所占比例使所述混合重液的密度逐渐下降，借助所述粉末样品中不同矿物的密度和粒度的差异性，先后从混合重液中分离出若干个冷泉碳酸盐的子样品。2.根据权利要求1所述的冷泉碳酸盐样品处理方法，所述方法还包括对各子样品进行化学纯化处理，其特征在于：所述化学纯化处理步骤包括：样品溶解：使用无机溶剂将所述子样品溶解，然后蒸干溶剂；内校U-Th：向样品中加229Th-233U-236U稀释剂，静置12～24h，然后蒸干；化学分离：用无机酸溶解样品，加入可生胶体的金属离子，使用氨水调节溶液pH值至弱碱性，使得到该金属离子的氢氧化物胶体沉淀，所述氢氧化物胶体沉淀将样品中的U和Th吸附出来，然后分离并清洗所述氢氧化物胶体沉淀；U-Th吸附和洗脱：使用无机酸溶解所述沉淀，然后倒入装有特性树脂的交换柱上，使用7～8mol/LHNO3淋洗掉Fe离子及杂质离子，U和Th络合离子被该特性树脂所吸附；所述特性树脂为AG1-X8阴离子树脂、TEVA树脂、UTEVA树脂或TRU树脂；选用离子溶液对该交换柱进行淋洗，以分别对应地洗脱出Th离子、U离子并分别予以收集。3.根据权利要求1或2所述的冷泉碳酸盐样品处理方法，其特征在于：所述分相处理使用的第一重液选自二碘甲烷、四溴乙烷、三溴甲烷、三溴氟甲烷、1，1，2-三溴乙烷、二溴甲烷、1，2-二溴-1，2-二氯乙烷、1，2-二溴-氯乙烷、二溴乙烷、三氯-溴甲烷中一种或几种的组合；所述第二重液为无水乙醇、无水甲醇、丙醇、异丙醇、丙酮、2-戊酮、甲基异丁基酮、2-丁酮、环己烷、石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚、乙腈中一种或几种的组合。4.根据权利要求3所述的冷泉碳酸盐样品处理方法，其特征在于：所述第一重液为三溴甲烷，第二重液为无水乙醇。5.根据权利要求1所述的冷泉碳酸盐样品处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立胜，马志邦，王学锋，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11