TIMS测定铀矿石样品中^234U/^238U、^230Th/^232Th、^228Ra/^226Ra的方法研究

研究了TIMS测定铀矿石样品中234U/238U、230Th/232Th、228Ra/226Ra的方法。建立了铀矿石密闭混酸一次溶样的方法和采用阴离子、阳离子和Sr特效树脂逐级离子交换分离纯化U、Th和Ra的流程,满足了TIMS测量要求。测定结果表明：100～1000 ng的天然铀中234U/238U,其测量精密度从静态多接收的2.34%提高到动态多接收的0.47%;对230Th与232Th丰度接近、质量为1μg左右的钍,采用三带点样技术和法拉第多接收技术测定230Th/232Th,其内精度平均值为0.0048%,外精度为0.028%;采用单带加钽发射剂,ETP跳峰测定50～100 fg镭-228稀释剂中的228Ra/226Ra,其内精度小于0.10%,外精度小于0.20%。比较TIMS和HR-ICP-MS、α能谱法测定234U/238U、230Th/232Th、228Ra/226Ra结果,三者结果相吻合。TIMS测量法样品用量少、快速、准确、精密度高,是U、Th、Ra同位素比值测定方法的又一补充。     

离子交换纤维法的新应用

天然水中~(234)U/~(238)U、~(230)Th/~(232)Th和~(226)Ra/~(228)Ra放射性同位素比值,已做为水文地球化学研究和水化找矿的重要参数。 IEF——离子交换纤维是新型功能高分子材料,适用于大容量高效富集、分离和净化。经研究,用IEF可以现场富集天然水中的U、Th和Ra元素,我们设计了IEF法野外现场     

南京直立人的U/Th和U/Pa年代

中国直立人化石的准确定年对于研究人类演化有着极为重要的意义。1993～1994年在南京汤山葫芦洞发现的两个直立人头盖骨化石和一枚牙化石被称为“南京直立人”。其中1号头盖骨化石之上的方解石钙板的U/Th年龄为53.3_(-1.2)~(+1.5)万年;但考虑到定年的准确性,则为53.3_(-3.0)~(+3.5)万年。其~(231)Pa/~(235)U活度比值为0.998±0.006。这表明“南京直立人”的年代应该大于50万年。与”南京直立人”伴生的动物牙化石U/Th年代为18.5～29.0万年;U/Pa年代为13.7～17.2万年。此外,对于同一颗牙化石,牙釉的年龄小于牙本质的年龄。同一样品的U/Pa年龄也显著小于其U/Th年龄。因此,牙化石的U摄取过程并不符合U早期摄取模式。多数牙化石分析点在~(234)U/~(238)U-~(230)Th/~(238)U图上落在位于U早期摄取和线性摄取模式曲线之间,指示牙化石的U摄取过程很可能介于上述两种模式之间。如果这一假设成立,那么牙化石的U/Th和U/Pa线性摄取模式年龄则为其年代的上限。因为不受U摄取过程~(234)U/~(238)U变化的影响,U/Pa线性摄取模式年龄比U/Th较为可靠。最小的U/Pa线性摄取模式年龄为1Ma,这是”南京直立人”上限年龄的估计。从定年结果看,”南京直立人”可能生活在海洋同位素(MIS)16阶段,但这不是最终结论。     

文石-方解石石笋U/Th体系的封闭性判断及意义

湖南省龙山县莲花洞两根大型石笋LLl(文石-方解石型)和LL5(文石型)ICP-MS230Th结果表明,82个年龄数据并不完全符合石笋生长层序律.根据U/Th同位素比值、沉积和矿物学特征,分析了同位素体系开放度对建立石笋正确年代学模式的影响.莲花洞LLl石笋全新世以来234U/238U对230Th/238U的比值具有谐和性特征并且230Th年龄层序正常,说明文石矿物基本接近U/Th同位素封闭系统,实测年龄基本可靠.10～40 ka期间234U/238U与230Th/238U离散度较大和矿物具有溶蚀、风化现象,表明体系发生U加入/流失作用.LL5石笋60～80 ka期间封闭性较好,实测年龄可信.上述结果表明,同一洞穴中文石石笋U/Th同位素体系开放度与时间的关系并不是线性关系,沉积时水文和物理化学性质以及随后的保存状况是决定洞穴文石石笋同位素封闭性的关键因素.     

环境水样中铀、钍、镭和铅同位素及其比值的系统分析

本文研究了从5L水中用铁、铅、钡和铈作载体,系统分析~(234)U、~(238)U、~(228)Th、~(230)Th~(232)Th、~(224)Ra、~(226)Ra、~(228)Ra和~(210)Pb的含量或比值。铀、钍经Fe(OH)_3沉淀富集后用TBP萃淋树脂柱分离,用激光荧光和比色法测定,同位素比值用α谱仪测量,化学回收率在90％以上,测量下限分别为1μg/L和3μg/L。镭、铅经硫酸盐沉淀富集后,用EDTA在不同pH条件下分离,~(224)Ra和~(226)Ra用射气法测定,~(228)Ra和~(210)Pb分别用其β子体~(228)Ac和~(210)Bi在低本底β装置上测量,测量下限分别为2.5×10~(-2)、8×10~(-3)、4×10~(-3)和5×10~(-3)Bq/L。     

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。     

一次分解试样测定地质样品中~(230)Th,~(232)Th和~(234)U/~(238)U,~(230)Th/~(232)Th

试验了用~(234)Th示踪,一次分解试样测定~(234)Th,~(232)Th和~(234)U/~(238)U,~(230)Th/~(232)Th的快速方法。试样经Na_2O_2熔融分解,并以P350萃取色层法分离铀、钍。然后分别电沉积制备无自吸收铀、钍α源进行α谱测量。本法适用于铀矿石、岩石和土壤试样的测定。     

我国西北地区盐湖中234U/238U比值与铀关系研究——以内蒙古地区碳酸盐型盐湖为例

内蒙古二连盆地、鄂尔多斯盆地典型含铀碳酸型盐湖水、岩两相2344U/23898U综合分析表明,该类盐湖铀来源于降水和潜水对盐湖盆地周围中生代以来富铀沉积物的溶滤、浸出,具有快速、近源物质来源特点.盐湖卤水和对应沉积物234 U/238U比值一般为0.8～1.2,盐湖卤水和潜卤水(晶间卤水)岩两相中的铀处于沉积平衡状态.含铀盐湖水、沉积物的234 U/238U比值随其铀含量增大而减小,并趋近于1,富铀盐湖水及沉积物234U/238U比值介于0.9～1.5之间.室内盐湖水蒸发模拟实验发现,残余卤水、沉积物234U/238U、铀总量具有随蒸发程度增大逐渐减小的变化特征.铀主要以碳酸铀酰络合物和吸附形式赋存在富含有机物和碎屑成分的含盐粘土沉积中.卤水和沉积物234 U/238U比值是盐湖铀源及铀含量水平的有效指示标志之一.     

洞穴碳酸盐230Th-234U-238U测年初始钍校正的等时线研究

初始钍的校正是不纯沉积碳酸盐230Th 234U 238U测年的一个重要方面，洞穴石笋初始Th校正通常采用230Th/232Th的原子比值为（4.4±2.2）×10-6。多年来4种不同的等时线方法应用到不纯碳酸盐测年初始Th的校正中，其中全样品的等时线方法是目前公认的较为完善的一种方法。通过测定云南同一石笋2个不同层位的9个样品的U、Th同位素组成,并进行等时线分析，结果表明2层样品初始钍230Th/232Th原子比值分别为（3.5±2.8）×10-6和（10.6±2.2）×10-6，这说明即使在同一地区，由于其混入Th来源的复杂性，230Th/232Th初始比值在同一样品不同层位仍可能有较大的差异，因此不能够完全采用单一层位等时线获得的初始值对整个样品进行校正。考虑到在实验测量过程中，232Th含量的过高对于230Th的准确测定也有很大的影响，应尽量选择纯净石笋样品进行测年研究，在样品的选择和前处理过程中就减少初始钍的影响，这对获得高精度的测年结果有着重要的意义。     

234U/238U法测定石笋年龄

<正> 应用230Th/234U法研究洞穴沉积物年代已取得可靠结果,成功的为距今35万年以来的洞穴沉积物标上时标。近十几年来,为了开展老于35万年洞穴沉积物年代学研究,曾探讨应用234U/238U法和ESR法研究碳酸钙沉积物年代。目前已在234U/238U法研究洞穴沉积物年代方面取得成果。然而,由于样品条件不适合,洞穴采样困难以及样品初始234U/238U放射性比值确定存在问题和争论,这方面的研究尚待进一步深入。本文报道一个石笋五个不同生长层样品的234U/238U年代测定结果。试图对老于35万年的洞穴沉积物年龄研究,提供一个可用方法。并对相应时期的古气候环境进行探讨。      

THE APPLICATION OF INDUCTIVELY COUPLED PLASMA-QUADRUPOLE MASS SPECTROMETRY TO FOSSIL TEETH FOR U-TH ISOTOPE ANALYSIS

四极杆电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma-Quadrupole Mass Spectrometry,简称ICP-QMS)可用于U和Th同位素分析.目前,ICP-QMS能实现精度大约为0.3％(U)和1％(Th)的测量分析,可提供误差在1％～10％的230Th/U年代数据.本文用ICP-QMS分析了采自意大利南都Loreto旧石器地点的4颗马牙化石样品,并对已发表的UTEVA树脂提纯U和Th的流程做了进一步改进,使其适用于动物牙化石样品.样品中的U和Th含量的平均测量精度(2σ)分别为0.3％和0.6％;234U/235U和230Th/238U活度比平均精度(2σ)分别为0.3％和0.8％.数据表明同一颗牙化石的不同组织的U含量可有数量级差别,同时它们的U -Th同位素活度比也可显著地离散(＞2σ),从而导致不一致的230Th/U年代结果.如今测定的各牙组织的U-Th同位素数据可用于模拟U的迁移历史;U-系分析与电子自旋共振测年技术相结合或可更好地估计样品的地质年代.     

我国西北地区盐湖中的铀234U/238U比值示踪研究

内蒙古二连盆地、鄂尔多斯盆地典型含铀碳酸型盐湖水、岩两相234U/238U综合分析表明,碳酸型盐湖铀来源于大气降水和潜水对盐湖盆地周围中生代到现代富铀沉积物的溶滤、浸出,具有快速、近源物质来源特点。盐湖卤水和对应沉积物234U/238U值一般为0.8～1.2,湖卤水和潜卤水（晶间卤水）-岩两相中的铀处于沉积平衡状态。早白垩世～上新世含膏盐地层对比研究证实了富铀岩层234U/238U值随铀含量增大而减小,并趋近于1。室内盐湖水蒸发模拟实验发现残余卤水、沉积物234U/238U具有随蒸发程度增大逐渐减小的变化特征。盐湖现代沉积物物相研究发现铀主要以碳酸铀酰和吸附形式赋存在富含有机物和碎屑成分的含盐粘土沉积中,铀在盐类晶体中含量极少,仅存在于封闭水和结晶水中。卤水和沉积物ARu值是盐湖铀源及铀含量水平的指示标志之一。     

LA-ICP-MS独居石的U(Th)-Pb年龄精确测定方法及地质意义探究

独居石[(LREE, Th)PO₄]在各类地质样品中广泛存在且具有Th含量高和普通铅低的成分特征，可作为U(Th)-Pb定年的合适矿物。本文利用中国地质大学(北京)元素地球化学实验室的激光等离子体质谱仪(LA-ICP-MS),建立了以独居石(44069)为外标的LA-ICP-MS独居石U(Th)-Pb年龄测定方法，通过对捷克南部Bohemian Massif麻粒岩地块长英质伟晶岩(脉)中独居石的对比测定，讨论了不同检测条件(积分时间、激光剥蚀取样方式(点剥蚀和线扫描)、激光束斑直径(25μm和12μm)、数据处理软件参数)对独居石U-Th-Pb同位素体系质量分馏的影响。同位素比值和年龄结果对比表明，25μm点垂直取样和25μm线扫描取样的分析精度最优；Th-Pb同位素体系的质量分馏略高于U-Pb同位素体系，但误差明显小于锆石，提出独居石的²⁰⁸Pb/²³²Th年龄与²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄结果误差范围一致，可作为含高U锆石地质体定年的新途径。对东昆仑清水泉麻粒岩带变质岩中独居石...     

一种用于铀同位素比值α能谱分析的磷化膜制源新技术

研发了一种用于铀同位素比值α能谱分析的磷化膜制源新技术。试验发现,当镍镀片面积为3.14cm2,盐酸浓度为0.5mol/L,氯化钠浓度为2.5mol/L,磷酸二氢钾浓度为0.08mol/L,抗坏血酸浓度为20g/L,溶液体积为25 mL,恒温90℃,振荡速率为160次/min,振程20 mm时,磷化膜制源70min,200μg以下的铀可在镍箔上定量转化为磷化膜。与传统的电沉积制源技术相比较,应用磷化膜制源技术进行测量源制备时无需电沉积装置,制源过程简单快速,工效高,大量共存的232 Th、230 Th、226 Ra、231Pa等核素均不产生干扰,铀的全程回收率接近100%,α能谱峰分辨率较好。     

东海和冲绳沉积物中自生铀蓄积过程及控制机理

采用同位素稀释ICP-MS测定法,对中国东海陆架及日本冲绳海槽的6个沉积物芯中U和Th的同位素地球化学行为进行了研究,以了解氧化还原敏感元素U在近海次氧化性沉积物中的蓄积行为,并评价其在全球海洋铀平衡中的意义。东海沉积物芯中,238U浓度及238U/232Th比值随深度变化不明显。但是在冲绳海槽沉积物芯中,238U浓度及238U/232Th比值在沉积芯表层氧化带显示较低值,然后在次氧化层随深度增加而增加。230Th和232Th浓度在所有沉积物芯中基本不随深度变化。这些结果说明,冲绳沉积物中有“自生铀”的蓄积过程发生,蓄积速率约为(47±5)～(90±8)ng/(cm2·a),与文献报道的世界其他海域次氧化性沉积区大致相当。进一步证明了U在近海次氧化性沉积区的蓄积对于全球海洋铀平衡有重要意义。“自生铀”的主要蓄积机制是海水U(Ⅵ)向沉积物迁移,在还原条件下被还原为惰性的U(Ⅳ)并被吸附在沉积物固体相上。     

花岗岩—花岗岩接触带的元素、核素迁移地球化学——高放废物安全处置的天然类比

两种不同时代、相互接触的花岗岩,由于其化学成分上的差异以及后期水—岩反应,在漫长的地质历史时期内必然导致其中元素、天然放射性核素的迁移,这种迁移行为可类比为高放废物深地质处置库中放射性废物的近场迁移行为。广西资源县境内的某处印支期花岗岩(全岩Rb-Sr年龄214±3 Ma)和海西期花岗岩(锆石U-Pb年龄196±31 Ma)接触带,根据全岩化学成分、O、Pb同位素待征和铀系核素的~(234)U/~(238)U,~(234)U/~(230)Th,~(230)Th/~(238)U,~(226)Ra/~(230)Th等核素活度比值,其两侧花岗岩在其演化过程中成为一个相对开放的比学体系,但由于其附近没有明显的开放性断裂,其中常量元素、微量元素及天然铀系核素在接触带中的迁移距离仅约1～2m,接触面薄弱带中发生的水-岩反应仅使化学组分迁移约30 cm。花岗岩裂隙是流     

西藏扎布耶湖晚更新世沉积物230 年代学研究

本文应用全溶样品的等时线模式,较成功地测定了藏北高原西南部扎布耶盐湖SZK01孔岩芯中含不等量碳酸盐粘土的230Th/238U年龄,建立了青藏高原腹地海拔4000 m以上湖泊120 ka以来连续的同位素年龄标尺,从而为扎布耶盐湖及其周缘地区古环境古气候演化研究奠定了时间坐标。根据230Th/238U年龄数据,SZK01孔的平均沉积速率约为68 cm/ka。然而不同层段的沉积速率差异较大,变化在20.8~128.8 cm/ka,其快慢变化反映了该湖从短命深湖、动荡浅湖、滨湖到盐湖的环境变化,与高分辨率SZK02孔的研究结果相一致。讨论了测年模式的适应性﹑样品的U封闭性和应用的优越性,提出开展湖区及周边各类型水体的U、Th同位素化学行为研究和检验沉积物中多源Th对定年的影响将是今后年代学研究的重要内容。     

参加BRIUGIC-2012铀矿地质样品成分分析实验室间比对的结果

核工业地质分析测试研究中心于2012年8月组织有关实验室进行了"BRIUG IC-2012铀矿地质样品成分分析实验室间比对"活动。本实验室在低本底铅室内用HPGeγ谱仪对5个样品进行了测量,通过相对比较法给出了各样品放射性核素238 U、232 Th、226 Ra、40 K的含量。比对结果仅Albriug-4样品的40 K测量值不满意,其他均为满意。对该次比对测量中存在的问题进行了初步分析和讨论,认为Albriug-4样品的测量值偏高是核素228 Ac的1459.2keV的特征峰干扰所致,测量值经干扰校正后,结果令人满意。而样品Albriug-1的232 Th测试项目给出的结果虽然为满意,但本实验室结果24.0μg/g与中位值49.3μg/g的偏差很大,认为可能是样品的钍系不平衡所致。     

大别-苏鲁造山带高级变质岩中锆石微区U，Th和Pb化学组成特征统计

对大别-苏鲁造山带27个高级变质岩(以榴辉岩和片麻岩为主)中锆石进行了337次微区离子探针U.Th和Pb测定和U-Pb年龄研究。根据测定点年龄的不同，可以把变质岩中锆石分成三种不同成因区域，一是变质岩原岩(继承)锆石区域，它遭受了不同程度的变质重结晶作用，其^206Pb/^238U年龄值大于277Ma；二是三叠纪高压.超高压变质阶段形成的变质锆石区域，其年龄限定为273-184Ma；三是碰撞造山变质作用后形成的锆石区域，其年龄小于148Ma。对三种类型锆石中U，Th和Pb特征分析发现：片麻岩锆石中U的含量是榴辉岩类锆石中U的丰度的两倍，片麻岩类和榴辉岩类锆石中Th的丰度大致相近。各类岩石变质阶段形成的变质锆石和原岩锆石区域相比，U含量有升有降，而Th含量则大幅下降，下降幅度一般在2-10倍，高者可达20-30倍以上。除石榴石橄榄岩外，各类岩石变质锆石中区域的Th/U比都小于0.1，这是判断高压-超高压变质成因锆石的极重要化学指标。大别山超高压变质阶段后形成的锆石的Th/U比多数类似于其原岩锆石，少数接近变质锆石，说明白垩纪后期热扰动对变质岩中已存在的锆石的影响如同岩浆结晶过程。各类岩石中锆石Pb的含量变化比较复杂，Pb-U正相关性表明锆石中普通铅含量很低，绝大部分为放射成因铅。     

广东省部分地区土壤放射性核素的测定和剂量评估

天然及人工放射性是目前生态研究领域的热点之一。在本次试验中,抽查了广东省内不同土壤(沉积物)类型中放射性核素~(238)U、~(232)Th、~(226)Ra和~(40)K的含量,49件样品中~(238)U、~(232)Th、~(226)Ra和~(40)K的含量分别为84.3(17.9～209.1)Bq/kg、103.0(10.6～263.8)Bq/kg、77.7(12.0～206.0)Bq/kg和463.3(15.3～1557.6)Bq/kg,地表空气中的伽马吸收剂量率为126.8(27.2～265.9)nGy/h。研究区样品的等效镭为260.7(33.5～619.0)Bq/kg,外部危害指数值为1.2(0.15～2.8),年有效剂量率确定在155.5(33.3～326.1)μSv/y。将每件样品分为岩石背景、地貌背景和土壤类型三个变量因子,随机森林分析表明,样品中的放射性核素分布主要受控于不同的岩石背景,其次为土壤类型和地貌特征。与国内外不同地区的研究对比,广东省内土壤样品中的放射性核素浓度高于国内和全球的平均值,但放射性水平在安全范围内。