树脂柱串联法分离地质样品中Sr-Nd-U

Sr、Nd、U等同位素体系被广泛应用于地球表生过程中年代测定及物源示踪等研究,高效地分离这些同位素体系,对于推广这些同位素方法的应用具有重要现实意义。若要同时分析地质样品中Sr、Nd、U三种元素的同位素,现有方法往往需要消解两份样品,一份用于Sr-Nd而另一份用于U的分离提纯。这种方法不但增加了样品用量,而且需要多次蒸干溶液转换介质,既延长了分离流程也增加了样品被污染的风险。为了提高样品利用率和分析效率,本文通过将树脂柱串联改进了分离流程,提出一种仅需消解一份样品,便可同时提取Sr、Nd、U三种元素的新方法。本方法中Sr的分离采用Sr特效树脂,包含Nd在内的稀土元素(REE)的分离采用AG50W-X8树脂,U的分离采用UTEVA特效树脂。实验中将三种树脂柱串联,采用3mol/L硝酸淋洗液淋洗,同步进行平衡树脂、上样、洗杂志,避免了蒸干操作。分离后的淋出液使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试元素含量。结果表明:U的回收率接近99.9%,Sr的回收率超过90%,Nd的回收率超过80%;同时三种树脂柱串联的分离流程,主要基体元素(K、Ca、Na、Ba、Fe、Rb等)的去除率均超过99%,降低了对Sr、Nd、U高精度同位素分析的干扰;REE中的Sm则可以通过后续使用Ln树脂等进一步去除。此外,本文还交换了Sr特效树脂和UTEVA树脂的位置,比对两种不同串联顺序对分离结果的影响,结果表明两种树脂柱串联顺序对目标元素的分离并无显著影响。使用该方法可以有效地实现Sr、Nd、U的分离,在减少操作步骤的同时节省约一半的样品用量,提高了同位素分析效率。

崇明岛H12孔百年来长江入海沉积物来源变化及原因

地质历史时期长江入海沉积物的来源和组成特征是探讨东亚边缘海地区沉积物"从源到汇"过程的核心问题之一。崇明岛H12钻孔沉积物元素与同位素地球化学分析揭示,Nd同位素、Eu异常、Cr/Th、Sc/Th等指标在1858—1906年间明显波动,波动的年份与文献记载的洪水事件发生时间基本一致;而在1906年之后沉积物中以上各地球化学指标趋于稳定。结合长江不同支流的沉积地球化学组成特征,运用物源混合模型进行判别,结果显示过去150年来长江入海沉积物主要来自上游支流及汉江,不同支流的洪水信号可以通过入海沉积物通量和化学组成来提取。20世纪以来H12钻孔沉积的各物源指标波动明显减小,推测与崇明岛当地的人类活动逐渐增强有关,防护堤、海塘等工程修建改变了长江入海沉积物在崇明岛的沉积方式,使得洪水时期沉积物无法在岛上淤积,因而钻孔记录中很难再发现洪水事件信号,沉积地球化学物源指标趋于稳定。

两种硅酸盐碎屑组分^(234)U/^(238)U测试前处理方法的比较及启示

沉积物不同组分(化学相态)的精确提取是还原其所经历地质过程或环境要素的关键。本文比较了两种针对铀系同位素(^(234)U/^(238)U)测试开发的沉积物碎屑组分提取方法,结果表明Francke提出的方法对岩石样品淋洗效果更好。对长江、黄河和台湾浊水溪沉积物样品,Dosseto和Francke建议的方法各有优势。此外,本文还发现台湾浊水溪流域岩石露头样品的(^(234)U/^(238)U)并没有如预期处于久期平衡状态,可能是因为岩石样品混入了部分次生物质,也可能与该岩石露头样品多为砂岩、孔隙较发育而产生了明显的优先淋滤有关。本研究对于表生环境下沉积物硅酸盐碎屑组分(^(234)U/^(238)U)的精确测定具有一定的参考价值,同时对于岩石铀系不平衡研究也有一定启示意义。

利用铀同位素破碎年代学方法示踪流域侵蚀深度变化的原理、应用和前景

流域侵蚀不但塑造了地表各种地貌形态,而且控制土壤剖面或者风化壳的岩石碎屑暴露,影响化学风化和CO_(2)吸收的速率,从而调节全球气候.因此,流域侵蚀过程的发生机制和控制因素研究可以深化地形地貌演化和气候演变的认识,是地球关键带研究的前沿.本文介绍了以沉积物碎屑组分铀同位素组成(^(234)U/^(238)U)示踪流域侵蚀的新方法.该方法只需少量细粒硅酸盐碎屑样品便可满足分析要求,广泛适用于各种沉积环境的地质样品.在稳定地貌区,当流域侵蚀较浅时,流域输出沉积物的碎屑组分(^(234)U/^(238)U)比值偏低;当流域侵蚀较深时,下游沉积物碎屑组分(^(234)U/^(238)U)偏高.而在构造活跃区,物质侵蚀以坡面迁移或者滑坡为主,侵蚀通常较深,流域输出沉积物多为新鲜沉积物,其碎屑组分的U同位素组成接近“久期平衡”状态,即(^(234)U/^(238)U)接近1.该方法对于示踪轨道尺度上流域侵蚀深度的变化有一定优势;同时对于快速气候变化及人类活动造成的侵蚀变化也有灵敏的响应.