一种黑色页岩Re-Os同位素定年的方法技术

一种黑色页岩Re‑Os同位素定年的方法，属于黑色页岩定年技术领域。采用丙酮萃取、纯化CrO3可以将试剂中的Re基本去除。采用该纯化试剂产物配置的H2SO4‑Na2CrO4溶液可用于黑色页岩Re‑Os同位素定年，采用H2SO4‑Na2CrO4溶样方法进行Re‑Os同位素定年测定时，所用试剂毒性较低，全流程空白可以满足pg‑ng级黑色页岩样品的Re‑Os同位素定年。并且，Re的富集纯化流程也较传统方法更简便，在该过程中，通过加入过量NaOH，将Cr

A Re-Os Isotope Dating Method for Black Shale

A method of Re_Os isotopic dating of black shale belongs to the technical field of black shale dating. Re in the reagent can be basically removed by acetone extraction and purification of CrO3. The H 2SO 4 Na 2CrO 4 solution prepared with the purified reagent product can be used for the Re_Os isotope dating of black shale. When using H 2SO 4 Na 2CrO 4 solution method for the determination of Re_Os isotope dating, the reagent used is less toxic, and the blank of the whole process can meet the Re_Os isotope dating of pg_ng grade black shale samples. Moreover, the process of enrichment and purification of Re is simpler than that of traditional methods. In this process, excessive NaOH is added to chromium.

【技术实现步骤摘要】
一种黑色页岩Re-Os同位素定年的方法
本专利技术属于黑色页岩定年
，尤其涉及一种CrO3试剂纯化后的黑色页岩Re-Os同位素定年方法。
技术介绍
Re-Os测年法是基于放射性的187Re通过β衰变成为187Os而引起的锇同位素异常来计算地质年龄的,是一种直接测定金属矿床成矿年龄的方法。随着Re-Os同位素定年的发展，辉钼矿、硫化物、黑色页岩、石灰岩、石墨等样品都可作为定年对象用于测定金属矿床的成矿年龄、富有机质样品的沉积年龄和油气藏成藏时代。黑色页岩Re-Os同位素定年技术主要用于测定黑色页岩的沉积时代，一般使用H2SO4-CrO3溶样。黑色页岩样品中Re含量一般为pg-ng级，因此对试剂空白要求较高，溶样前所使用的H2SO4和CrO3均需要进行纯化，以降低试剂中的Re本底，保证所得Re含量数据的准确性。H2SO4-CrO3方法中试剂空白主要来自于CrO3。CrO3试剂的使用一般依赖于试剂本身的本底空白，需将多批次、多种厂家、规格的试剂测定本底后，选取其中Re本底最低的试剂再经纯化后使用。在传统的纯化方法中，采用高毒性有机试剂TPAI(四戊胺碘化物)和CHCl3对H2SO4-CrO3萃取和反萃取去除溶样试剂中的Re，对溶样试剂中的Re本底进行控制。但是经纯化后，该方法仍有较高的Re本底，一般Re空白为10～17pg，有研究中甚至高达40pg，而Os的空白均能控制在3pg以下。目前，仍缺乏较好的CrO3试剂的纯化方法，这也是H2SO4-CrO3溶样方法未能解决的重要问题，尤其是对于pg级Re含量富有机质沉积岩的Re-Os同位素定年来说是一项挑战，影响着所得Re-Os同位素数据和年龄的准确性，也限制了该溶样方法在超低含量地质样品的Re-Os同位素定年的应用。此外，采用H2SO4-CrO3溶样并分离Re、Os两种元素后，Re被保存在溶样残液中，而Os以OsO4的形式被分离并被富集。Re需富集纯化后才可被测定，一般采用离子交换树脂来富集纯化Re，但是在该过程中，含Re残液中大量的CrO42-会对ReO42-的吸附产生干扰，并产生大量高浓度含铬废液，因此在过柱前需要将还原性气体或者溶液通入残液中，将高价铬还原为低价铬，减少高价铬对Re的吸附干扰。此化学流程处理繁琐，增加了流程空白受到污染的几率和化学处理时间，大量的高浓度含铬废液，也会对实验人员的健康造成损害，并易导致水体严重污染。
技术实现思路
本专利技术为解决CrO3试剂纯化困难的问题，在纯化中使用低毒试剂并简化纯化方法，提高CrO3试剂中的Re去除率，采用纯化后的试剂进行溶样，得到能够满足pg-ng级黑色页岩样品Re-Os同位素定年要求的空白水平，在溶样后Re的富集过程中，简化富集过程，降低含铬溶液对水体、环境和操作人员的健康危害。为实现上述目的，采用以下技术方案。一种黑色页岩Re-Os同位素定年的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)CrO3试剂的纯化：利用丙酮在碱性条件下可将溶液中的Re萃取的原理，将NaOH溶液水溶液加入到CrO3溶液中，然后加入丙酮进行萃取，加入丙酮的量为使得萃取后丙酮相在上层，能够达到分层效果；在该过程中，NaOH与CrO3在碱性条件下生成Na2CrO4，经丙酮萃取后，Re元素进入上层丙酮中随丙酮分离出去，剩下的Na2CrO4的碱性溶液，将Na2CrO4结晶析出；将所得Na2CrO4使用丙酮清洗，在100℃条件下烘干，得到纯化的Na2CrO4粉末。NaOH与CrO3的摩尔比大于2:1，使得反应后水溶液呈碱性。(2)H2SO4-Na2CrO4混合液的制备，将所得纯化后的Na2CrO4粉末与H2SO4按照每8mL2.5mol/LH2SO4中加入0.6gNa2CrO4比例混合，得到H2SO4-Na2CrO4混合液，作为溶样试剂用于黑色页岩Re-Os同位素定年中。(3)采用上述H2SO4-CrO3混合液对黑色页岩样品溶样，溶样后采用Carius管直接蒸馏，分离Re、Os两种元素，Re被保存在溶样液中，而Os在加热蒸馏过程中以OsO4的形式被分离出去并被富集；在含有Re的残液中加入NaOH溶液进行中和并将溶液转为碱性，然后加入丙酮进行萃取溶样液中的Re，使得Re进入丙酮，然后将丙酮蒸发，对Re进行硝化，进行下一步测定。被富集的Os经微蒸馏装置纯化；将硝化后的Re和微蒸馏后的Os样品点于Pt带之上，采用阴离子热电离质谱测量185Re、187Re、186Os、187Os、188Os、190Os、192Os的信号值，在扣除O同位素干扰后通过185Re/187Re、187Os/188Os、187Os/190Os、192Os/190Os的比值，计算样品中Re、Os含量及真实比值，通过样品中Re、Os含量或185Re/187Re和187Os/188Os的比值，采用isoplot软件作图，得到样品的等时线年龄。进一步优选步骤(1)使得NaOH与CrO3反应后水溶液中NaOH的浓度为0.3mol/L,加热后NaOH浓度大于3mol/L，水溶液中NaOH浓度大于5mol/L时，萃取效果最佳，且NaOH水溶液与CrO3水溶液的混合水溶液与丙酮的体积比小于2:1，理想的水相和有机相体积比为1:1时，可得到最佳回收率，使得丙酮萃取后与水溶液能够很好地形成分层，且生成的Na2CrO4完全在水溶液中(Na2CrO4完全在水溶液中时，丙酮层的颜色为清色透明的；若Na2CrO4没有完全在水溶液中，有部分在丙酮层中时，丙酮层的颜色为黄色的)，同时又可避免使用到大量的微毒丙酮试剂。进一步优选将NaOH溶液水溶液加入到CrO3溶液中混合均匀后，在150℃加热20-40min，使得反应后水溶液中NaOH浓度大于5mol/L。该萃取纯化过程Re萃取率为99.9％，即Re可完全去除。步骤(2)上述H2SO4试剂已经过离子交换树脂(AG1-X8)纯化，纯化后2.5mol/LH2SO4试剂中Re<0.1883pg/mL，该混合液的空白水平为：Re：1-2pg，Os：0.06pg。混合溶液中2.5mol/LH2SO4体积固定为8mL，当Na2CrO4加入量大于0.4g时，对黑色页岩实际样品所得Re含量数据与逆王水溶样所得Re含量数据一致，但是为保证Na2CrO4加入使混合溶液具有足够强的氧化性同时混合溶液的Re空白较低，因此Na2CrO4加入量为0.6g最佳。步骤(3)优选：在含有Re的残液中加入NaOH溶液进行反应后加入丙酮前，溶液中NaOH的浓度大于等于5mol/L；加入丙酮后，丙酮：水溶液的体积比为1:(1-2)，优选1:1。本专利技术的优点：采用丙酮萃取、纯化CrO3可以将试剂中的Re基本去除。采用该纯化试剂产物配置的H2SO4-Na2CrO4溶液可用于黑色页岩Re-Os同位素定年，其全流程空白Re为2pg，Os小于1pg，与已发表文献中数据比对，所得空白水平可达世界水平。丙酮萃取CrO3试剂的纯化方法减少了高毒试剂的使用和筛选试剂本底的工作量，对不同Re含量试剂均可实现试剂的纯化，摆脱了对试剂自身空白的依赖，能够提供长期稳定的满足实验需要的流程空白，具有一定的应用价值。此外，采用H2SO4-Na2CrO4溶样方法进行Re-Os同位素定年测定时，所用试剂毒性较低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑色页岩Re‑Os同位素定年的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)CrO3试剂的纯化：利用丙酮在碱性条件下可将溶液中的Re萃取的原理，将NaOH溶液水溶液加入到CrO3溶液中，然后加入丙酮进行萃取，加入丙酮的量为使得萃取后丙酮相在上层，能够达到分层效果；在该过程中，NaOH与CrO3在碱性条件下生成Na2CrO4，经丙酮萃取后，Re元素进入上层丙酮中随丙酮分离出去，剩下的Na2CrO4的碱性溶液，将Na2CrO4结晶析出；将所得Na2CrO4使用丙酮清洗，在100℃条件下烘干，得到纯化的Na2CrO4粉末。NaOH与CrO3的摩尔比大于2:1，使得反应后水溶液呈碱性；(2)H2SO4‑Na2CrO4混合液的制备，将所得纯化后的Na2CrO4粉末与H2SO4按照每8mL 2.5mol/L H2SO4中加入0.6g Na2CrO4比例混合，得到H2SO4‑Na2CrO4混合液，作为溶样试剂用于黑色页岩Re‑Os同位素定年中；(3)采用上述H2SO4‑CrO3混合液对黑色页岩样品溶样，溶样后采用Carius管直接蒸馏，分离Re、Os两种元素，Re被保存在溶样液中，而Os在加热蒸馏过程中以OsO4的形式被分离出去并被富集；在含有Re的残液中加入NaOH溶液进行中和并将溶液转为碱性，然后加入丙酮进行萃取溶样液中的Re，使得Re进入丙酮，然后将丙酮蒸发，对Re进行硝化，进行下一步测定。...

【技术特征摘要】
1.一种黑色页岩Re-Os同位素定年的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)CrO3试剂的纯化：利用丙酮在碱性条件下可将溶液中的Re萃取的原理，将NaOH溶液水溶液加入到CrO3溶液中，然后加入丙酮进行萃取，加入丙酮的量为使得萃取后丙酮相在上层，能够达到分层效果；在该过程中，NaOH与CrO3在碱性条件下生成Na2CrO4，经丙酮萃取后，Re元素进入上层丙酮中随丙酮分离出去，剩下的Na2CrO4的碱性溶液，将Na2CrO4结晶析出；将所得Na2CrO4使用丙酮清洗，在100℃条件下烘干，得到纯化的Na2CrO4粉末。NaOH与CrO3的摩尔比大于2:1，使得反应后水溶液呈碱性；(2)H2SO4-Na2CrO4混合液的制备，将所得纯化后的Na2CrO4粉末与H2SO4按照每8mL2.5mol/LH2SO4中加入0.6gNa2CrO4比例混合，得到H2SO4-Na2CrO4混合液，作为溶样试剂用于黑色页岩Re-Os同位素定年中；(3)采用上述H2SO4-CrO3混合液对黑色页岩样品溶样，溶样后采用Carius管直接蒸馏，分离Re、Os两种元素，Re被保存在溶样液中，而Os在加热蒸馏过程中以OsO4的形式被分离出去并被富集；在含有Re的残液中加入NaOH溶液进行中和并将溶液转为碱性，然后加入丙酮进行萃取溶样液中的Re，使得Re进入丙酮，然后将丙酮蒸发，对Re进行硝化，进行下一步测定。2.按照权利要求1所述的一种黑色页岩Re-Os同位素定年的方法，其特征在于，步骤(1)使得NaOH与CrO3反应后水溶液中NaOH的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣尉，李超，周利敏，屈文俊，杜安道，赵鸿，
申请(专利权)人：国家地质实验测试中心，
类型：发明
国别省市：北京,11