DZT 0184.4-1997岩石、矿物铷锶同位素地质年龄及锶同位素比值测定

FHZDZTWSDZ0004 同位素地质岩石矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定质谱法F-HZ-DZ-TWSDZ-0004同位素地质—岩石矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定—质谱法1 范围本方法适用于岩石、单矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定。

2 原理岩石或单矿物中的铷（87Rb）经β衰变生成稳定同位素87Sr。

根据对试样中母体同位素87Rb （或Rb元素）和子体同位素87Sr（或Sr元素）含量及锶同位素比值的测定，即可根据放射性衰变定律计算试样形成封闭体系以来的时间，即岩石或单矿物形成以来的时间。

试样用氢氟酸、高氯酸分解后转化成盐酸溶液，再用阳离子交换树脂色谱分离和纯化铷和锶。

然后用同位素稀释质谱法测定试样中的铷、锶含量及锶同位素比值，用最小二乘法计算由一组样品拟合的等时线年龄，或直接代入年龄方程计算单矿物试样的模式年龄。

3 试剂3.1 去离子水：二次蒸馏水，用作清洗器皿和配制洗液用。

3.2 超纯水：分析用水，用去离子水经水纯化器（Milli-Q型或其他类型）纯化制备超纯水，或用石英亚沸蒸馏器对纯化器纯化的水再进行进一步纯化，纯化后超纯水的电阻率应达到18MΩ，超纯水中有关元素的空白值应到10-12g/g量级。

3.3 盐酸（ρ1.19g/mL），优级纯。

3.4 盐酸：超纯，用优级纯盐酸（ρ1.19g/mL）经石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.5 盐酸（1+1）：优级纯，量取100mL优级纯盐酸（ρ1.19g/mL）和100mL超纯水混合配制。

3.6 盐酸（1+1）：超纯，量取100mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）和100mL超纯水混合配制。

3.7 盐酸，1mol/L：量取16.68mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.8 盐酸，2.5mol/L：量取41.67mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.9 氢氟酸（ρ1.15g/mL），优级纯。

3.10 氢氟酸：超纯，用优级纯氢氟酸（ρ1.15g/mL）经氟塑料（F46）双瓶亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.11 高氯酸（ρ1.67g/mL），优级纯。

3.12 高氯酸：超纯，用优级纯高氯酸（ρ1.67g/mL）经减压石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.13 硝酸（ρ1.42g/mL），优级纯。

3.14 硝酸：超纯，用优级纯硝酸（ρ1.42g/mL）经石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.15 硝酸：3.5mol/L：量取43.75mL超纯硝酸（ρ1.42g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.16 强酸型阳离子交换树脂，AG-50×8型（200～400）或Dowex-50×8型（200～400）。

3.17 富集84Sr同位素的硝酸锶，Sr(NO3)2，固体。

3.18 富集85Rb（或87Rb）同位素的氯化铷，RbC1，固体。

3.19 硝酸锶标准物质，Sr(NO3)2，光谱纯，固体。

3.20 氯化铷标准物质，RbC1，光谱纯，固体。

3.21 碳酸锶同位素标准物质，NBS-987。

3.22 钾长石同位素标准物质，NBS-607或NBS-70a。

3.23 钾长石同位素标准物质，GBW-04411。

3.24 84Sr+85Rb（或87Rb）混合同位素稀释剂，配制后，其中84Sr和85Rb（或87Rb）的浓度与Sr 和Rb的同位素比值，经标定后使用。

3.24.1 同位素稀释剂的配制3.24.1.1 锶同位素稀释剂的配制在微量天平上称取约0.013g（精确至0.01mg）富集84Sr同位素的硝酸锶[Sr(NO3)2]，置于已清洗干净并已干燥的50mL石英烧杯中，用少量1mol/L超纯盐酸溶解，再用超纯水稀释并转移至500mL石英容量瓶中，然后用超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.24.1.2 铷同位素稀释剂的配制在微量天平上称取约0.036g（精确至0.01mg）富集85Rb（或87Rb）同位素的氯化铷（RbC1），置已清洗干净并已干燥的50mL石英烧杯中，用少量1mol/L超纯盐酸溶解，再用超纯水稀释并转移至500mL石英容量瓶中，然后用超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.24.1.3 混合同位素稀释剂的配制将上述锶同位素稀释剂（3.24.1.1）与铷同位素稀释剂（3.24.1.2）混合，贮存于1000mL石英容量瓶或氟塑料（F46）试剂瓶中。

为了适用于含铷、锶量低的试样分析以及空白试验测定，可由混合同位素稀释剂中吸取一定量溶液，用超纯水进一步稀释，并另用氟塑料（F46）试剂瓶贮存。

3.24.2 同位素比值的标定3.24.2.1 锶同位素比值的标定分别用石英吸液管吸取配制好的锶同位素稀释剂（总锶量1μg～2μg）6份，按操作步骤（6.4.3）分别测定88Sr/86Sr、87Sr/86Sr和84Sr/86Sr同位素比值。

3.24.2.2 铷同位素比值的标定分别用石英吸液管吸取配制好的同位素稀释剂（总铷量1μg～2μg）6份，按操作步骤（6.4.3）分别测定85Rb/87Rb同位素比值。

3.24.3 混合同位素稀释剂中铷、锶浓度的标定3.24.3.1 锶标准溶液的配制于30mL氟塑料（F46）试剂滴瓶中称取0.010g～0.012g（精确至0.01mg）硝酸锶标准物质[Sr(NO3)2]，用少量超纯水溶解，再用超纯水稀释至近满，称量（精确至0.1mg），由所称硝酸锶和溶液的质量计算标准溶液中86Sr 的浓度。

3.24.3.2 铷标准溶液的配制于30mL 氟塑料（F 46）试剂滴瓶中称取0.010g ～0.012g （精确至0.01mg ）氯化铷标准物质（RbC1），用少量超纯水溶解，再用超纯水稀释至近满，称量（精确至0.1mg ），由所称氯化铷和溶液的质量计算标准溶液中87Rb 的浓度。

3.24.3.3 混合同位素稀释剂中铷、锶浓度的标定用分析天平按不同混合比例分别称取适量的锶标准溶液（3.24.3.1）和铷标准溶液（3.24.3.2）以及混合同位素稀释剂（3.24.1.3）（精确至0.1mg ）6份置于10mL 聚四氟乙烯烧杯中，混合均匀，溶液在电热板上加热（110℃）蒸干，再按操作步骤（6.4）进行铷、锶同位素分析，分别测定85Rb/87Rb 和88Sr/86Sr 、84Sr/86Sr 同位素比值。

同时另取6份铷标准溶液（3.24.3.1）置于10mL 聚四氟乙烧杯中，同样加热蒸干后按相同的操作手续分别测定铷、锶同位素比值。

3.24.3.4 混合同位素稀释剂中87Rb 浓度的计算按下式计算混合同位素稀释剂中87Rb 浓度：sm m c s t sasa t s R R R R W C W C −−××=8787 式中：—混合同位素稀释剂中s C 8787Rb 的质量摩尔浓度，μmol/g ；—铷标准溶液质量，g ；sa t W s t W —加入混合同位素稀释剂质量，g ；sa C 87—铷标准溶液中87Rb 的质量摩尔浓度，由称取的铷标准物质的质量和配制的铷标准溶液的总质量计算，μmol/g ；s R —混合同位素稀释剂的85Rb/87Rb 比值；c R —普通铷的85Rb/87Rb 比值；m R —混合试样的85Rb/87Rb 的比值。

3.24.3.5 混合同位素稀释剂中84Sr 浓度的计算按下式计算混合同位素稀释剂中84Sr 浓度：s sm m cs t sasa t s R R R R R W C W C ×−−××=8684 式中：—混合同位素稀释剂中s C 8484Sr 的质量摩尔浓度，μmol/g ；sa t W —锶标准溶液质量，g ；s t W —加入混合同位素稀释剂质量，g ；sa C 86—锶标准溶液中86Sr 的质量摩尔浓度，由称取的锶标准物质的质量和配制的锶标准溶液的总质量计算，μmol/g；R—混合同位素稀释剂的84Sr/86Sr比值；sR—普通锶的84Sr/86Sr比值；cR—混合试样的84Sr/86Sr比值。

m3.25 无水乙醇，优级纯或分析纯。

3.26 五氧化二钽：光谱纯，用超纯3.5mol/L硝酸和超纯水配制成五氧化二钽饱和溶液。

3.27 铼带，18mm×0.03mm×0.8mm。

注：铷、锶同位素标准物质的证书值列于下表，其中NBS-607和GBW-04411用于检查整个分析流程，其中NBS-987用于监控锶同位素比值测定。

铷、锶同位素标准物质标准物质类型 Rb（10-6） Sr（10-6）87Sr/86SrNBS-607 钾长石 523.90±1.01 65.485±0.30 1.20039±0.00020 GBW-04411 钾长石 249.47±1.04 158.92±0.70 0.75999±0.00020NBS-987 碳酸锶0.71034±0.000264 仪器设备4.1 热离子发射质谱计，测量精度优于0.005%。

4.2 点焊机，质谱计附属设备。

4.3 质谱计灯丝预热装置，质谱计配套设备。

4.4 分析天平，感量0.1mg。

4.5 微量天平，感量0.001mg。

4.6 水纯化系统，纯化水电阻接近18MΩ。

4.7 电热板，60℃～220℃可调。

4.8 石英亚沸蒸馏器，用于水和盐酸、硝酸的纯化。

4.9 减压石英亚沸蒸馏器，用于高氯酸的纯化。

4.10 石英试剂瓶，1000mL，2000mL。

4.11 石英（或塑料）离心管，10mL。

4.12 石英烧杯，10mL，50mL。

4.13 石英容量瓶，500mL，1000mL。

4.14 石英吸液管，10mL。

4.15 石英离子交换柱：下部树脂床部分的内径为5.5mm～6mm，高300mm。

上部盛液管的内径为25mm，高150mm，总容积30mL（13支或16支为一组）。

4.16 聚四氟乙烯溶样器，15mL。

4.17 铂皿，30mL，平底。

4.18 聚四氟乙烯烧杯，10mL。

4.19 氟塑料（F46）试剂瓶，1000mL，2000mL。

4.20 氟塑料（F46）滴瓶，30mL。

4.21 塑料洗瓶，500mL，1000mL。

4.22 微量取样器，10μL～50μL，配塑料吸管使用。

4.23 高速离心机。

4.24 氟塑料（F46）双瓶亚沸蒸馏器。

4.25 净化工作柜，净化后空气中＞0.5μm尘埃量＜3.5粒/L，即100级。

4.26 实验室专用薄膜，Parafilm。

注：所有使用的氟塑料、铂皿、石英器皿均先用优级纯盐酸（1+1）在电热板上煮沸，用超纯水洗涤后，再在超纯水中煮沸一次，再用超纯水淋洗，然后在净化工作柜中低温电热板上烘干备用。