[发明专利]一种第四纪海底热液硫化物年代的测试方法

说明书

本发明提供了一种第四纪海底热液硫化物年代的测试方法，是采用MC‑ICPMS测试海底热液硫化物的U/Th同位素比值，进行²³⁰Th铀系年龄计算，其特征在于，U‑Th分离与纯化中采用含有季铵盐基团的改性强碱性阴离子交换树脂，所述改性强碱性阴离子交换树脂是氯甲基苯乙烯‑二乙烯基苯共聚物微球和长链叔胺以及螺环状叔胺反应后得到。按照本发明检测方法使得海底多金属硫化物测年样品用量更小，耗酸量更小，操作简单，样品溶解更完全，年代测试数据更准确，数据可靠性和可重复性更好。本技术操作简单，可以测定第四纪海底硫化物的铀钍年龄，样品量仅需数十毫克，测得的U、Th同位素比值精度可优于5‰。

技术领域

本发明属于地球化学领域，具体涉及一种第四纪海底热液硫化物年代的测试方法。

背景技术

第四纪海底热液硫化物的年代可以为硫化物矿床形成和改造机制、海底热液活动历史和大型硫化物矿床增长速率等提供重要信息。目前，MC-ICPMS高精度质谱技术的发展和应用，使得定年技术的精度更高、测年范围更宽，MC-ICPMS铀系测年被认为是最可靠的第四纪定年手段(Cheng et al.,2000,2013；Shen et al.,2008,2013)。目前，铀系定年技术主要应用于第四纪碳酸盐样品，较少应用于第四纪海底热液硫化物，主要是由于碳酸盐样品容易消解且含有的基质元素种类较少，而硫化物中含有大量的基质元素，测年所需的微量元素U、Th含量较低，给分离工作带来较大困难。

已知，第四纪海底硫化物能够满足MC-ICPMS铀系测年的两个前提，分别为：1)矿物沉积时只有U，无Th；2)沉积后体系相对U、Th保持封闭。据报道海底热液硫化物的U含量约为数十ppb至数十ppm，Th一般小于1ppm，非常适合铀系不平衡方法进行测年。受到限制的地方是，海底多金属硫化物属于高基体样品(含有的主量元素有Fe、Zn、Cu、Si、Al、Na和Mg等)，矿物成分复杂，含有大量的金属元素和硫元素，在实验过程中较难消解且容易产生再沉淀，常常导致Th元素回收率过低，可导致实验结果可重复性差，影响测试的精度和准确度，甚至无法得出有效年龄数据。

目前常规的海底多金属硫化物定年样品化学前处理流程是：称取2-10g样品，使用HNO₃或者王水溶解样品，85℃条件下溶解3天，分离不溶物。使用Fe³⁺和NH₄OH沉淀U和Th，将Fe(OH)₃沉淀消解后加载于AG 1-X8树脂上完成基质去除和U-Th分离。分离得到的U-Th组分在MC-ICPMS等仪器上测量，通过计算得到年龄数据(Lalou,C.and Brichet,E.,1987；Kuznetsov et al.,2006；Takamasa et al.,2013；Ishibashi et al.,2015)。实验证明这些流程不足以将样品完全溶解，且伴随硫化物再沉淀和高基体效应，无法保证年龄数据的准确有效。

在此基础上，有必要开发一种操作简单、准确性高和可重复性强的第四纪硫化物测年技术。

发明内容

为解决现有技术中采用MC-ICPMS对第四纪海底硫化物铀钍年龄测定中的年龄准确性和可重复性较差的缺陷，本发明设计了一套第四纪海底硫化物铀钍年龄测定的方法，应用该方法可解决测年过程中样品溶解不完全的问题，提高U、Th同位素和铀系定年数据的准确性和可重复性，准确测定第四纪海相硫化物的年代，同时扩展铀系年代测试技术在第四纪硫化物定年中的应用。

具体而言，本发明的上述目的通过以下技术方案得以解决：

一种第四纪海底热液硫化物年代的测试方法，是采用MC-ICPMS测试海底热液硫化物的U/Th同位素比值，进行²³⁰Th铀系年龄计算，其特征在于，U-Th分离与纯化中采用改性强碱性阴离子交换树脂，所述改性强碱性阴离子交换树脂是氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球和长链叔胺以及螺环状叔胺反应后得到。