铝土矿中锂同位素分离提纯方法的建立

铝土矿是极端风化作用的产物,也是锂的重要载体,由于其资源量巨大,对铝土矿中锂的富集机制和分布规律的研究将有利于找矿预测。锂同位素的高效准确分析是深入认识矿物中锂的富集机制和分布规律的基础。铝土矿样品由于化学稳定性较强,溶样过程较为复杂,且Al、Na、Ca、K等基体元素含量远高于锂,给锂的纯化增加不少难度。本文采用内径5mm、柱长190mm的聚四氟乙烯离子交换柱和AG50W-X12阳离子交换树脂,以0.5mol/L硝酸为淋洗液淋洗34mL,收集最后的12mL,即可完成对铝土矿中锂的完全纯化回收。该纯化方法减少了淋洗液的使用量,提高了实验效率。采用该方法对国际标样L-SVEC、RGM-2、GSP-2进行锂的纯化,通过多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测试锂同位素组成,得到的δ~7Li测试值分别为-0.26‰±0.09‰(2SD,n=3)、3.19‰±0.37‰(2SD,n=3)、-0.78‰±0.22‰(2SD,n=3),与前人报道一致,验证了该方法的可靠性。此外,采用本方案对铝土矿国家标样(GBW07182)进行锂的纯化,δ~7Li测定值为10.16‰±0.21‰(2SD,n=3)。     

油气储层自生伊利石分离提纯及其K-Ar 同位素测年技术研究

油气注入史研究对于指导油气勘探具有非常重要的意义.油气储层自生伊利石K-Ar同位素测年可以为油气注入时间研究提供科学依据.文中对油气储层自生伊利石分离提纯及其K-Ar同位素测年技术进行了系统介绍.碎屑含钾矿物杂质对自生伊利石K-Ar同位素年龄具有非常大的影响,文中对此进行了深入研究,建立了一套完整的数据处理技术并提出了"校正年龄"概念.     

油气储层自生伊利石的分离提纯及其K-Ar同位素测年技术研究

油气注入史研究对于指导油气勘探具有非常重要的意义。油气储层自生伊利石K Ar同位素测年可以为油气注入时间的研究提供科学依据。文中对油气储层自生伊利石分离提纯及其K Ar同位素测年技术进行了系统介绍。对碎屑含钾矿物杂质对自生伊利石K Ar同位素年龄的影响进行了深入研究 ,建立了一套完整的数据处理技术并提出了“校正年龄”的概念。     

钐钕分离的化学方法及其在同位素地质年龄中的应用

本文主要介绍了分离Sm-Nd的3种化学方法,其中有适合分离高含量Sm,Nd的了酮-疏氰酸铵纸色层法;适合分离一般含量Sm,Nd的P_(204)柱色层法;适合低含量Sm,Nd的加压离子交换法。同时介绍应用Sm-Nd法得出的我国第一条Sm-Nd等时线,测出了冀东早太古代岩石Sm-Nd同位素地质年龄。     

磺酸型阳离子树脂的元素分配行为及高精度同位素分析应用

不同元素在离子交换树脂的分配系数是元素纯化和分离的基础,不同酸中各元素分配系数差异可用于设计高效的元素提纯流程,从而被广泛应用于现代高精度同位素分析。本文以AG®50W-X8阳离子树脂为研究对象,以分配系数(Kd)作为量化指标,通过系统实验研究不同元素在该树脂中的分配行为。在前人研究基础上,本实验增加了元素数量和酸的种类,涵盖了金属、类金属、非金属和稀土元素。结果表明：在盐酸和硝酸介质中,几乎所有元素的Kd都与酸度呈负相关,当酸度达到6mol/L时,除Th和Ca以外的所有元素都会被酸洗脱。稀土元素(REEs)和高场强元素在0.1～0.5mol/L稀硝酸和稀盐酸中强烈吸附在树脂上;而一些过渡金属、类金属和非金属元素(如Mo、W、Re、Ir、Sb、Ge、As、Se、Te等)在酸溶液中会形成含氧阴离子,不与阳离子树脂发生吸附。Al、Fe、Se、Pd、Cd、In等元素在盐酸中易与氯离子形成配位化合物或离子团,导致这些离子在盐酸中的分配系数显著降低。在硝酸和盐酸与氢氟酸的混合酸中,除稀土元素外,绝大部分元素随酸度增加Kd迅速降低。稀土元素在盐酸-氢氟酸混合介质中,随着盐酸的浓度增加(从0.1mol/L盐酸-0.2mol/L氢氟酸至6mol/L盐酸-0.2mol/L氢氟酸),稀土元素分配系数（KdREE）具有先增加后降低的趋势。氢氟酸的加入可显著降低Be、Al、Sc、Fe、Sn、Th、U、Ti、Zr、Hf等元素在稀盐酸和稀硝酸中的分配系数,使这些元素几乎不与树脂发生吸附。本研究揭示了不同酸介质中各类元素在阳离子交换树脂上的分配行为存在差异,尤其是氢氟酸的加入可显著改变高场强元素、部分过渡金属和稀土元素的分配系数,为应用该树脂开发和优化适用于高精度金属稳定同位素分析的元素提纯流程(如Li、Mg、K、Sr、Ce、U等)提供了数据支撑,并可有效地减少后续实验设计的工作量。     

多钨酸钠超声高速离心法——分离提纯微细矿物的新方法

多乌酸钠是一种无毒、无气味、易溶解、易配制、稳定性好、回收率高、使用方便安全的新型无机重液，其密度变化范围为1．0g/cm^3-3.1g/cm^3，分离缙云沸石和粘土矿土矿物取得了良好的效果。详述了多钨酸钠溶液的配制和回收，分离缙云沸石和粘土的实验流程及其应用前景。     

自动磁力分离仪分选和提纯矿物的使用方法

在地质和选矿实验室中利用矿物具不同磁性进行矿物鉴定及矿物分选提纯是早已应用的方法之一。随着工业技术发展对矿产资源的要求越来越广泛,除常见的金属和非金属矿物外,某些铌、钽、稀土、铀钍、锂、镀等矿物也引起人们的注意。     

Curvelet变换及其在地震波场分离中的应用

小波多尺度分析可以有效处理一维信号的点奇异特征,但对于二维信号的线奇异特征,小波变换显得无能为力。Curvelet多尺度变换可以对时空信号进行最稀疏表达,能够获得最优的非线性逼近。通过分析地震信号在Curvelet域三维空间的特征,认为时空信号的不同波组成分在Curvelet域存在明显的差异,可以从频率、角度和空间位置实现有效反射波和干扰波的分离。理论模型与实际单炮记录处理结果表明,Curvelet域方法在分离干扰波、突出反射波的同时,可以较好地保持有效波信息,保真度好。     

铅锌矿床地质样品的Ge同位素预处理方法研究

目前Ge同位素研究主要局限于地球有机质(煤等)、火成岩及陨石样品,作为Ge重要储库之一的铅锌矿床,其Ge同位素的研究涉及较少。铅锌矿床样品中Ge的化学分离及提纯是Ge同位素研究的基础。本文详细考察了陨石样品中Ge同位素预处理方法(分离和提纯)对铅锌矿石样品的适用性。阴离子条件实验说明,目前普遍采用的离子交换树脂单柱法虽然对铅锌矿样品中Fe、Se等元素的剔除效果理想,但无法有效剔除其中的Zn,当Zn/Ge比值大于3时,样品必须经过阳离子交换树脂柱作进一步处理剔除Zn。通过对闪锌矿标准样品、锌矿石标准样品的条件实验以及实际闪锌矿样品对条件结果的验证显示,当闪锌矿的称样量为0.15 g左右时,仅需将前人对玄武岩等样品Ge同位素处理方法中阴离子树脂洗脱酸(1.4 mol/L硝酸)的用量6 mL调整为10 mL,而阳离子树脂洗脱方法保持不变,此方法即满足闪锌矿样品Ge同位素的化学分离和提纯要求。样品经过本文推荐的阴阳离子交换树脂双柱法处理后,主要干扰元素(Fe、Zn、Se、Ni)及基质元素的剔除率接近100%,Ge的回收率优于99%。而前人对玄武岩等样品的Ge同位素处理方法中,主要干扰元素(Fe、Zn、Se、Ni)及基质元素的剔除效果亦较好,但Ge的回收率仅为97.3%,比本文推荐方法的Ge回收率要差。利用MC-ICP-MS对Ge化学分离和提纯后的富乐铅锌矿床闪锌矿样品的检验结果显示,测试过程中未见同质异位素以及可能的多原子离子影响,样品中Ge同位素符合质量分馏定律,经过调整后的阴阳离子交换树脂双柱法满足闪锌矿样品的Ge同位素测试要求。     

有孔虫中硼的分离及其同位素组成测定的初步研究

本文初步建立了一种用硼特效树脂和阴、阳混和离子交换树脂相结合进行有孔虫中硼的分离和同位素测定的方法。该方法适用低硼含量 (纳克级 )的微体古生物中的硼的分离和同位素测定 ,分离过程不产生同位素分馏 ,满足了正热电离质谱法测定硼同位素的要求。     

油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用

利用金管实验装置,在高压、恒速升温的条件下对塔里木盆地2个油样进行了热解成气实验,结合GC和碳同位素分析,得到了甲烷生成率、甲烷碳同位素与实验温度和升温速率的关系。由此建立并标定了油成甲烷及其碳同位素分馏的化学动力学模型。结果表明：2个油样生成甲烷气时的平均活化能差别不大,但活化能的分布有所差异;¹²C生成的活化能在低值区稍高,而在高值区稍低,从而使生成¹²C的平均活化能稍低于¹³C。正是¹²C、¹³C甲烷生成的活化能分布上的这一微小的差异,导致了甲烷生成时碳同位素的明显分馏。所得模型在塔里木盆地的初步应用显示,英南2气藏天然气主要为晚近期的阶段聚集气,而满东1气藏天然气可能为累积聚集。     

地质样品中镥-铪同位素体系的化学分离与质谱测试新进展

对自1980年以来地质样品中Lu—Hf同位素体系的化学分离方法与质谱测试技术的最新进展进行了综述。着重介绍热电离质谱、热二次离子质谱和多接收电感耦合等离子体质谱（MC—ICP—MS）在测定Lu—Hf同位素时，针对不同类型的仪器、不同的样品所采用的各种化学分离方法和质谱测试技术。主要参考文献46篇。通过文献综述表明，MC—ICP—MS技术是当前进行Lu—Hf同位素测试的主要技术，Eichrom Ln—Spec树脂是一次进行Lu—Hf同位素体系化学分离的有效手段，和其他成熟的同位素体系（Rb—Sr、Sm—Nd、U—Pb）结合，成为今后具有很大发展空间的研究方向之一。     

利用套柱法快速分离提纯Sr和Nd元素

样品放射性成因Sr-Nd同位素比值受控于源区初始同位素组成、放射性元素母体与子体相对丰度,以及衰变时间等因素。它们具有极强的示踪能力,因而在地质学领域有广泛的应用。传统的Sr-Nd同位素分析使用的是阳离子树脂,提纯Nd元素时往往涉及有机试剂以及调节pH值等操作,其分析效率较低。近年来特效树脂的出现使得分离这些元素变得简单,但是受硫酸根等因素影响,特效树脂使用次数有限。为了提高分析效率,缩短分析时间,本文开发了一种套柱法,该方法结合阳离子树脂和特效树脂,实现了Sr-Nd元素的快速分离,并且能延长特效树脂的使用寿命。实验采用阳离子树脂、Sr特效树脂和LN稀土特效树脂对玄武岩BCR-2标样进行了分析。Sr-Nd回收率均90%,BCR-2玄武岩~(87)Sr/~(86)Sr比值为0.705016±0.000016(n=36,1SD),~(143)Nd/~(144)Nd比值为0.512624±0.000012(n=39,1SD),与前人TIMS法获得的结果吻合(~(87)Sr/~(86)Sr:0.705000～0.705023;~(143)Nd/~(144)Nd:0.512630～0.512650)。最终分离提纯的溶液中~(85)Rb/~(86)Sr值小于0.01,~(147)Sm/~(144)Nd值小于0.001,表明该方法可以高效分离Rb-Sr和Sm-Nd,实现Sr、Nd同位素的准确分析。     

用于同位素测年的自生伊利石分离纯化流程探索

沉积岩中自生矿物与碎屑矿物的分离问题是制约沉积岩定年的主要问题之一.本文以浙江和川西地区的粘土矿物为例,介绍了沉积岩中自生伊利石与碎屑矿物的一般分离过程,具体包括悬浮液的制备过程、高速离心机的条件实验和8个样品的分级实验,确定了较佳的分级参数,并对分级后的各级别进行了X-射线衍射(XRD)分析.X-射线衍射结果表明,随着粒度的减小,各种杂质的含量都在逐渐减少,在小于0.2 μm的粒级中,已检测不出石英、钾长石、钠长石、方解石、白云石等杂质的存在,其中有3个产品的成岩混层含量达到100%,,说明本次实验的分离纯化流程是比较成功的.综合考虑粒度和自生伊利石的纯度,一般情况下,以0.1~0.2 μm粒级的产品用于Ar-Ar和K-Ar测年较合适.但在实际进行年龄分析时,一定要先进行XRD和透射电镜分析,只有确定其成岩混层I/S的含量近100%(至少在95%以上)及混层中S的含量小于25%时,才可用于Ar-Ar和K-Ar年龄测定.     

A New Digestion and Chemical Separation Technique for Rapid and Highly Reproducible Determination of Lu/Hf and Hf Isotope Ratios in Geological Materials by MC-ICP-MS

A new digestion procedure and chemical separation technique has been developed for measurement of Lu/Hf and Hf isotope ratios that does not require high‐pressure bombs or use of HF or HClO₄ acids. Samples are digested in dilute HCl or HNO₃ after flux‐fusion at 110 0 °C in the presence of lithium metaborate. High field strength elements (HFSE) and rare earth elements (REE) are separated from this solution by co‐precipitation with iron hydroxide. The dissolved precipitate (in 2 mol l^?1 HCl) is loaded directly onto a standard cation exchange column which separates remaining sample matrix from the heavy REE (Lu+Yb), and the middle‐light REE and HFSE (Hf). The middle‐light REE and individual HFSE are then separated (10.5, 9 and 6 mol l^?1 HCl) using a miniaturized column containing TEVA spec resin which provides a REE‐, Ti‐ and Zr‐free Hf cut. This chemical separation scheme can also be readily adapted for isotopic analysis of the Sm‐Nd system and/or the other HFSE (Ti, Zr). Total procedural blanks for this technique are < 10 0 pg and < 2 pg for Hf and Lu, respectively, even when digesting large (0.5 g) samples. We present data from replicate digestions of international rock reference materials which demonstrate this technique routinely reproduces Lu/Hf ratios to < 0.2% (2s) and ¹⁷⁶ Hf/¹⁷⁷ Hf isotope ratios to < 30 ppm (2s). Moreover, the technique is matrix‐independent and has been successfully applied to analysis of diverse materials including basalts, meteorites, komatiites, kimberlites and carbonatites. The relative simplicity of this technique, coupled with the ease of digestion (and sample‐spike equilibration) of large difficult‐to‐dissolve samples, and the speed (2 days) with which samples can be digested and processed through the chemical separation scheme makes it an attractive new method for preparing samples for Lu‐Hf isotopic investigation.     

Isotope Dilution with Matrix Element Removal: A Key for High-Precision, High-Accuracy Trace Analysis of Geological Samples Using Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

The isotope dilution (ID) method requires only the measurement of mass and isotopic mass ratios. For this reason, ID is considered a primary method of analysis, capable of higher precision and accuracy than comparative methods used in conventional instrumental analysis, that are based on calibration relative to reference materials. Compared to thermal ionisation mass spectrometers, inductively coupled plasma source-mass spectrometers (ICP-MS) benefit from several practical advantages, including direct liquid sampling at atmospheric pressure, a multi-element capability, high ionisation efficiency, fast scanning capability and widespread availability. These features greatly improve sample throughput, thereby allowing the isotope dilution method to be used on a routine basis. In turn, ID alleviates the need for quantitative sample handling, and thus makes separation of the analytes from matrix elements much easier. This allows ICP-MS instruments to be used under optimal conditions, because it is possible to use advanced, high efficiency sample introduction systems without resorting to large dilution factors. Moreover, the cleanliness of the sampling interface and ion optics is preserved, thereby allowing optimum instrumental performance to be maintained for extended periods, so reducing maintenance costs. Examples are given in this review to highlight the potential of isotope dilution combined with analyte separation for achieving high precision in trace element analysis of geochemical samples.     

基于连续流同位素质谱的地下水无机物氯稳定同位素测试方法及影响因素研究

氯稳定同位素作为示踪剂,能指示水体演化和探索地质环境变化,在地球科学领域具有广泛的应用前景.连续流同位素质谱法(CF-IRMS)具有样品用量少和灵敏度高的优点,被广泛应用于氯等稳定同位素的测试.氯甲烷作为一种易挥发的气体,在反应过程及测试管路中容易逸出,造成样品损失.如何减少反应及测试过程中氯甲烷的流失,实现氯甲烷的分...     

Chemical Separation of Tungsten and Other Trace Elements for TIMS Isotope Ratio Measurements Using Organic Acids

One requirement for isotope ratio measurement results with small measurement uncertainties is that the element of interest is effectively separated from the sample matrix. Efficient chemical separation of W from matrix components, especially Ti, can be challenging, particularly for large test portion masses (> 1 g). We present a new W separation procedure that takes advantage of the distinct complexation behaviour of Ti and W with citrate ligand in a moderately low pH, oxidising solution. This preparation procedure can reduce the Ti/W ratio of large (4–10 g) basaltic (i.e., high‐matrix) test portions by a factor of 10⁵, relative to their original compositions, in a two‐step separation procedure. The procedure additionally provides a separate, well‐purified Mo fraction. We show that optimal separation requires precise selection of reagent concentrations and sample load. The procedure was employed to determine the μ¹⁸²W composition of BHVO‐2 as ?6.7 ± 4.2 (2 standard deviation, 2s). The principles derived from this method may prove useful for chemical separation of other elements used for geochemical and cosmochemical applications given an appropriate selection of organic acid. Future successful applications of this method may reveal that the use of organic acids as procedural reagents is a currently under‐utilised tool for efficient chemical separation protocols.