陨石中宇宙成因核素10Be和26Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素.10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法.10Be和拍26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化.为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验.通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%.在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量.结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4 Ma一致.整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59 ±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15.     

河流阶地样品中石英纯化和宇宙核素~(10)Be和~(26)Al分离方法研究

经历反复埋藏暴露演化过程的河流阶地样品,难以用常规方法将原生宇宙核素10Be、26Al有效分离。本文在前人实验方法基础上,使用人工挑选、磁选仪分选及酸洗方法,分离样品中碳酸盐、含铁矿物及大气生成的10Be,进一步优化了石英提纯实验流程。结果表明:长度为9 cm、内径为1 cm的阴离子交换树脂装置匹配4 mol/L氢氟酸淋滤液,可将B、Mg、Ca、Cr、Fe、Mn、Ni、Ti和Be、Al有效分离,Be、Al回收率分别可达95.7%、85.7%。阳离子交换树脂能有效分离Be、Al,两元素回收率均达到85%。获得10Be/9Be和26Al/27Al流程空白分别为2.19×10-15和1.63×10-15。优化后的实验方法显著提高了河流阶地样品中原生宇宙核素10Be、26Al的纯化效率,且10Be/9Be和26Al/27Al流程空白数值与国内外实验室具有可比性。采用本方法获得了成都平原冲积物10Be、26Al暴露年龄分别是76.36±9.51 ka和69.44±14.13 ka,为评价龙门山前缘隐伏断裂构造特征和活动性提供了年代学依据。     

富钴结壳的~(10)Be、~(26)Al定年方法初步研究

大洋富钴结壳的生长速率及其定年测量在研究古大洋环流、古环境及古气候变迁等方面具有重要意义,而宇宙成因核素~(10)Be、~(26)Al因为其测量时间尺度长、精度高,而被视为富钴结壳年代测定的最有效手段之一。本文在前人研究的基础上,对富钴结壳中~(10)Be、~(26)Al定年新方法进行了探究。对采自太平洋的2块富钴结壳样品进行连续的淋滤实验,并对其中1个样品CXD08-1自生相中的~(10)Be和~(26)Al进行分离、纯化及AMS(Accelerator Mass Spectrometry)测量分析。利用~(10)Be浓度和~(10)Be/~9Be值计算得到CXD08-1在5～10 mm间的平均生长速率分别为(10.23■) mm/Ma和(14.25■) mm/Ma。而~(26)Al因为大量衰变及~(27)Al载体的加入而未得到可靠的分析结果,因此,~(26)Al定年须进一步探索。     

暴露测年样品中26Al和10Be分离及其加速器质谱测定

在已有实验流程基础上,建立并优化了石英样品中Be和Al提取、纯化等实验流程,设计的流程条件实验包括实验试剂、器皿和离子交换柱选择、离子交换树脂分离Be和Al时酸浓度选择等。结果表明,选择钢铁研究总院研制的⁹Be标准溶液作为¹⁰Be样品制备的载体;使用一次性实验器皿;选用4 cm规格的离子交换柱;用0.05 mol/L草酸和0.75 mol/L盐酸混合溶液洗脱吸附于阴离子树脂上的Al,可有效提取、纯化样品中的Be和Al。加速器质谱(AMS)测量结果显示,13组化学空白的¹⁰Be/⁹Be和²⁶Al/²⁷Al比值平均值分别为7.48×10^-15和1.96×10^-15,与国内已有宇宙成因核素实验室的结果(5×10^-15~8×10^-15)具有可比性。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)的测量结果表明,Be、Al回收率分别达90%和60%。基于新建立的实验流程分析了祁连山北侧金佛寺的一个岩石样品,获得了¹⁰Be和²⁶Al的暴露年代分别为(10.7±1.0) ka和(10.0±1.2) ka,与前人研究结果一致。     

原地宇宙成因核素暴露测年方法中石英的提取

原地宇宙成因核素10Be和26Al的暴露年龄测定是近年来发展较快的测年技术,已在地学研究中得到广泛应用。该方法需要选用经一系列前处理过程获得的纯净石英作为待测样品,制备成BeO和Al2O3以供加速器质谱仪测量。因此获得高纯度的石英样品,是该测年方法的关键环节之一。本研究在已有报道的石英提纯化学流程的基础上,尝试对流程进行部分优化,通过实验对比不同粒径组分、不同固液比水浴振荡器和滚筒HF-HNO3蚀刻效果,确定使用HF-HNO3(1%或2%,固液比15.0 g/L)滚筒加热法刻蚀样品以去除铝硅酸盐,多钨酸钠重液分离样品中的石英和其他组分。优化的分离纯化流程应用于处理采自祁连山北缘河流阶地含石英的岩石样品,经纯化的石英纯度可达98%以上,Al的含量小于200μg/g,表明采用优化的提取流程获得了高纯度的石英样品,可以满足10Be和26Al暴露测年所需样品要求。     

26Al/10Be埋藏测年及其在洞穴沉积年代学研究中的应用

长期暴露于地表的石英砂被快速搬入洞穴或埋藏,不再接受宇宙射线辐射,埋藏前所积累的陆地宇生核素26 Al 和10 Be 随时间指数衰减。据此用加速器质谱计测定沉积物中石英样品现存的26 Al /10 Be可计算其埋藏年代。用此方法本文对周口店第一地点的下部地层年代作了初探。此次研究表明自第10层以下的沉积物其年代很可能≥ 1 Ma。      

富钴结壳的10Be、26Al定年方法初步研究北大核心CSCD

大洋富钴结壳的生长速率及其定年测量在研究古大洋环流、古环境及古气候变迁等方面具有重要意义,而宇宙成因核素10Be、26Al因为其测量时间尺度长、精度高,而被视为富钴结壳年代测定的最有效手段之一。本文在前人研究的基础上,对富钴结壳中10Be、26Al定年新方法进行了探究。对采自太平洋的2块富钴结壳样品进行连续的淋滤实验,并对其中1个样品CXD08-1自生相中的10Be和26Al进行分离、纯化及AMS(Accelerator Mass Spectrometry)测量分析。利用10Be浓度和10Be/9Be值计算得到CXD08-1在5~10 mm间的平均生长速率分别为(10.23-0.47^+0.52)mm/Ma和(14.25-0.89^+1.02)mm/Ma。而26Al因为大量衰变及27Al载体的加入而未得到可靠的分析结果,因此,26Al定年须进一步探索。     

吉林球粒陨石K—Ar年龄与Ar^38暴露年龄研究

大量石陨石的K-Ar年龄测定表明其年龄值一般要低于陨石母体的形成年龄，它反映了陨石的气体保留年龄。因此根据K—Ar年龄可以研究陨石母体与陨石的受热历史。陨石中Ar^38含量的测定可以提供陨石受宇宙射线辐射的时间标度。吉林陨石是目前世界上发现的最大的球粒陨石，因而通过对气体保留年龄和宇宙射线暴露年龄研究将为进一步了解球粒陨石的成因与演化史提供重要的资料。本文除对吉林陨石雨的Ⅴ号、Ⅱ号、Ⅰ号陨石进行测定研究外，还对其他三块在我国降落的球粒陨石进行了对比研究。根据球粒陨石的有关资料，我们对吉林陨石的受热历史和母体环境作了分析，并讨论了宇宙空间球粒陨石的形成与消失过程。     

原地生成宇宙成因核素测年技术思考(三):暴露、侵蚀、埋藏、再暴露和地表升降过程的双核素投影

双核素稳态侵蚀岛投影是原地生成宇宙成因核素测年技术中判断样品是否具有复杂暴露历史和估计侵蚀速率的常用方法。暴露、侵蚀、埋藏和再暴露的投影图可依据传统核素浓度计算等式利用计算机编程绘出。利用新推出的地表持续抬升与下降过程中样品的核素浓度与生成速率(及加速率)、侵蚀速率及暴露时间的计算等式,对其26Al/10Be浓度比值相对于10Be浓度/10Be生成速率比值投影分别进行了计算机模拟,发现下降样品的投影可高于或右偏于稳态侵蚀岛,而抬升样品的投影仍然在稳态侵蚀岛内。利用持续地表下降,可以解释已往文献数据中一次性暴露样品投影高于或右偏于稳态侵蚀岛的"不合理"现象,而持续抬升对投影结果的影响类似于侵蚀,因此如果忽略抬升,计算的暴露年龄结果将偏小。     

对吉林陨石宇宙成因核素AI~(26)的初步探讨

近年来,一些科学工作者对陨石中宇宙成因放射性核素Al~(26)进行了较广泛的研究,为进一步深入了解陨石体在宇宙空间的暴露历史和陨石运行轨道等问题,提供了重要的科学依据。 陨石中的Al~(26)核素,主要是初级宇宙射线和次级宇宙射线与靶核元素Al、Si、Mg、Ca和Fe等产生核反应而形成的。其主要反应式有:Al~(27)(p,pn)Al~(26);Al~(27)(n,2n)Al~(26);Si~(28)(p,2pn)Al~(26);Mg~(26)(p,n)Al~(26);Fe~(56)(p,14p17n)Al~(26)等。     

微量水δ(~(17)O)和δ(~(18)O)CoF_3法线外同时测试新技术

三氧同位素(16O、17O、18O)组成特征可有效示踪天然水循环及其环境效应,微量水δ(17O)和δ(18O)CoF3法同时测试新技术的建立,可为三氧同位素定量研究提供有效的分析手段,特别是能够捕捉到像光合作用、呼吸作用等生物过程中发生的同位素分馏现象。在国内首次建立了微量水δ(17O)和δ(18O)CoF3法线外同时测试新技术,样品量仅需2μL,整个制样时间约40min。采用在质谱测试前对待测样品在100℃下预热10 min,待O2完全解吸后再进行质谱测试的方法,避免了制样和测试过程中的记忆效应及分馏效应,δ(17O)和δ(18O)的分析精度分别达到±0.07‰和±0.14‰。该法使用固体试剂CoF3替代了剧毒的气态氟化物BrF5,使得制样流程更加安全可靠且样品量少,适用性强,具有很大的推广应用价值。     

氯对40Ar-39Ar定年的制约及数据处理

核反应³⁵Cl(n,γ)³⁶Cl和³⁷Cl(n,γ)³⁸Cl的最终产物³⁶Ar和³⁸Ar,对⁴⁰Ar-³⁹Ar定年影响不可忽视,尤其是在测定某些含K量低的沉积成因矿物时更为重要。本文介绍含Cl样品的⁴⁰Ar-³⁹Ar定年技术及全部数据处理步骤,以及ppm级K、Ca、Cl含量的测定及计算方法。     

平面型高纯锗低能γ谱仪测定铀矿样中^235U,^238U,^226Ra及^232Th含量

本文对选用低能γ射线测定铀矿中的~(235)U、~(238)U、~(226)Ra、~(232)Th含量进行了讨论,提出了一种对样品进行自吸收校正的简单准确方法,对铀矿样中的~(235)U、~(238)U、或~(235)U/~(238)U比值测定获得了较高的分析精度和准确度。     

Origin of Paleofluids in Dabashan Foreland Thrust Belt:Geochemicai Evidence of ~(13)C,~(18)O and ~(87)Sr/~(86)Sr in Veins and Host Rocks

<正>In the last ten years,with important discoveries from oil and gas exploration in the Dabashan foreland depression belt in the borderland between Shanxi and Sichuan provinces,the relationship between the formation and evolution of,and hydrocarbon accumulation in,this foreland thrust belt from the viewpoint of basin and oil and gas exploration has been studied.At the same time, there has been little research on the origin of fluids within the belt.Based on geochemical system analysis including Z values denoting salinity and research onδ~(13)C,δ~(18)O and ~(87)Sr/~(86)Sr isotopes in the host rocks and veins,the origin of paleofluids in the foreland thrust belt is considered.There are four principal kinds of paleofluid,including deep mantle-derived,sedimentary,mixed and meteoric.For the deep mantle-derived fluid,theδ~(13)C is generally less than -5.0‰PDB,δ~(18)O less than -10.0‰PDB,Z value less than 110 and ~(87)Sr/~(86)Sr less than 0.70600;the sedimentary fluid is mainly marine carbonatederived, with theδ~(13)C generally more than -2.0‰PDB,δ~(18)O less than -10.0‰PDB,Z value more than 120 and ~(87)Sr/~(86)Sr ranging from 0.70800 to 0.71000;the mixed fluid consists mainly of marine carbonate fluid(including possibly a little mantle-derived fluid or meteoric water),with theδ~(13)C generally ranging from -2.0‰to -8.0‰PDB,δ~(18)O from -10.0‰to -18.0‰PDB,Z value from 105 to 120 and ~(87)Sr/~(86)Sr from 0.70800 to 0.71000;the atmospheric fluid consists mainly of meteoric water, with theδ~(13)C generally ranging from 0.0‰to -10.0‰PDB,δ~(18)O less than -8.0‰PDB,Z value less than 110 and ~(87)Sr/~(86)Sr more than 0.71000.The Chengkou fault belt encompasses the most complex origins,including all four types of paleofluid;the Zhenba and Pingba fault belts and stable areas contain a simple paleofluid mainly of sedimentary type;the Jimingsi fault belt contains mainly sedimentary and mixed fluids,both consisting of sedimentary fluid and meteoric water.Jurassic rocks of the foreland depression belt contain mainly meteoric fluid.     

迁安紫苏花岗岩的~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱

对采自河北省迁安县水厂地区的紫苏花岗岩中的黑云母和紫苏辉石进行了~(40)Ar/~(39)Ar年龄测定,分别给出了18.7亿年和19.6亿年的~(40)Ar保存年龄。这两种矿物的年龄谱的视年龄的梯度变化表明,紫苏花岗岩形成后是缓慢冷却的。3.9亿年左右的一次热事件,造成了放射成因~(40)Ar的丢失。根据热历史和封闭温度的研究,从27亿年(侵入到该区紫花岗岩中的花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄)到19.6亿年,紫苏花岗岩岩体的抬升速率为6.5m/Ma,但从19.6亿年到18.7亿年,其抬升速率高达111m/Ma,具有明显的构造抬升作用。     

松花湖沉积物~(137)Cs和~(210)Pb分布及沉积速率

松花湖沉积物柱心中存在3个明显的137Cs蓄积峰,分别是37 cm处的1964年蓄积峰、27 cm处的1971年蓄积峰和23 cm处的1975年蓄积峰.利用137Cs核素1964年和1975年对应蓄积峰计算的沉积速率分别为0.86 cm/a和0.71 cm/a.采用210Pb计年的常量初始浓度模式(CIC)计算的平均沉积速率为0.71 cm/a,两者估算的沉积速率吻合.松花湖1964-1975年间的沉积速率明显高于1975-2006年间的沉积速率.137Cs和210Pb计年方法的结合有助于提高沉积速率估算的准确性.     

硝酸盐中~(15)N和~(18)O测试新技术

最近 40年 ,硝酸盐 (NO-3 )已成为最常见的地下水污染源之一。本文介绍了用CaO除去CO2 与H2 O的测定氮同位素比值的燃烧管方法和用AgNO3 +C(石墨 )生成CO2 的测定NO-3 中氧同位素比值的燃烧法 ,它们是 1995年以后发展起来的最新测试技术。     

机械研磨高岭石的固体~(29)Si、~(27)Al核磁共振光谱研究

综合多种测试方法,考察了研磨对茂名高岭石粒径、形貌与微结构等理化性质的影响。重点采用~(29)Si、~(27)Al MAS NMR光谱考察了研磨过程中结构脱羟、Si、Al配位环境变化、新活性位点形成等微结构演变等。结果表明:研磨初期,高岭石六方片层遭到破碎,颗粒粒径逐渐减小,比表面积在研磨1 h达到最大(43.8 m~2/g);此后,颗粒发生团聚,比表面积减小,样品脱羟量和表面吸附水含量均逐渐增加。核磁Si谱和Al谱分别在化学位移-100.5和14.8处出现新的信号,归属于四面体Si与八面体Al相连顶氧质子化作用而产生的Q~3 Si-OH~+-Al结构。研磨导致高岭石脱羟,Al配位状态从AlⅥ经由AlⅤ逐渐向AlⅣ转变。     

直接测定颗粒锆石^207Pb／^206Pb年龄的方法

用B·Kober(1986—1987)所提出的热离子源发射质谱计分层蒸发、直接测定颗粒锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄的方法,6件锆石样品试验表明,其年龄值能与同一样品的常规锆石U-Pb法的交点年龄及其它方法的结果完全一致,并能给出更多具有一定地质意义的年龄信息。     

渤海湾老狼坨子海岸带^14C,^137Cs、^210Pb测年与现代沉积速率的加速趋势

通过对渤海湾西岸L剖面中同一关键层的碳酸钙和原生腹足类壳债权的^14C测年对比研究，确定了晚全新世的2800cal BP的层位及沉积速率0.045cm/a;8个样柱的^137Cs和^210Pbex强度、蓄积量揭示了距今约120年来堤后盐沼的平均沉积速率约为0.35cm/a，而面向开放海湾的潮坪上部则达到约2-3cm/a。研究区近1个世纪以来沉积速率的加速趋势，是渤海湾西岸泥质海岸带的特征之一。