Implementation and experience of using methods for analyzing the isotopic composition of Sm and Nd, Rb and Sr in rock samples at the Geoanalitik Center for Collective Use

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Research subject. AGV-2 and BHVO-2 geochemical reference materials for studying the Sm, Nd and Rb, Sr isotope systems along with various rocks and mineral samples. Materials and Methods. An analysis of the isotopic composition of Sm, Nd and Rb, Sr was carried out using Neptune Plus and Triton Plus mass spectrometers. Aim. To implement analytical techniques for the isotopic composition of Sm and Nd, Rb, and Sr in various rock and mineral samples using two types of multicollector mass spectrometers – inductively coupled plasma NeptunePlus and thermal ionization TritonPlus (Thermo-Fisher), as well as a description of the procedure of processing experimental data and the experience in using techniques at the “Geoanalitik” shared research facilities of the IGG UB RAS for the period 2015-2023. Results. The analytical techniques implemented included (1) column chromatography using various ion-exchange resins, optimised for the ratio of labour costs/quality of analytical results; (2) the measurement of isotope ratios using two types of mass spectrometers; (3) the correction of mass bias of isotope ratios and the determination of Sm and Nd, Rb, and Sr concentrations by the isotope dilution method using 149Sm+150Nd and 85Rb+84Sr spikes. Testing of the techniques was carried out using the AGV-2 and BHVO-2 geochemical reference materials; their metrological characteristics were presented. When using TritonPlus, the reproducibility (BHVO-2, n=60) of measurements of 143Nd/144Nd, 147Sm/144Nd isotope ratios and Sm and Nd concentrations are ±0.000020, ±0.0004, ±1.3 and ±0.4, respectively; indicators of correctness of determining the ratios 143Nd/144Nd and 147Sm/144Nd – 0.001 and 0.25% and concentrations of Sm and Nd – 2%; the reproducibility (BHVO-2, n=63) of measurements of 87Sr/86Sr, 87Rb/86Sr isotope ratios and concentrations (Rb and Sr) are ±0.0025%, ±1.5%, ±2%, respectively. The uncertainty of a single measurement of the 143Nd/144Nd and 87Sr/86Sr isotope ratio, represented by the standard error of the average single measurement in the sample, does not exceed 0.0025%. Conclusions: the results obtained for the geochemical reference materials are in satisfactory agreement with those provided in the GeoReM database, as well as with the certified values provided by the United States Geological Survey (USGS). The described analytical techniques are used at the “Geoanalitik” shared research facilities of the IGG UB RAS to analyse various rock and mineral samples. The work presents a number of experimental results obtained, which are subsequently used in geochronological applications.

Sobre autores

N. Soloshenko

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Email: soloshenko@igg.uran.ru

M. Streletskaya

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

M. Chervyakovskaya

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

D. Kiseleva

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Bibliografia

  1. Горохов И.М. (1985) Рубидий-стронциевый метод изотопной геохронологии. М.: Энергоатомиздат, 153 с.
  2. Журавлев А.З., Журавлев Д.З., Костицын Ю.А., Чернышов И.В. (1987) Определение самарий-неодимового отношения для целей геохронологии. Геохимия, (8), 1115-1129.
  3. Костицын Ю.А., Журавлев А.З. (1987) Анализ погрешностей и оптимизация метода изотопного разбавления. Геохимия, (7),1024-1036.
  4. Пупышев А.А., Сермягин Б.А. (2006) Дискриминация ионов по массе при изотопном анализе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 132 c.
  5. Сермягин Б.А., Пупышев А.А. (2008) Некоторые вопросы оценки погрешностей масс-спектрометрических измерений изотопного состава элементов. Массспектрометрия, 5(3), 163-184.
  6. Сысоев А.А., Артаев В.Б., Кащеев В.В. (1993) Изотопная масс-спектрометрия. М.: Энергоатомиздат, 288 с.
  7. Ферштатер Г.Б., Краснобаев А.А., Монтеро П., Беа Ф., Бородина Н.С., Вишнякова М.Д., Солошенко Н.Г., Стрелецкая М.В. (2019) Возраст и изотопногеохимические особенности мурзинско-адуйского метаморфического комплекса в связи с проблемой формирования Мурзинского межформационного гранитного плутона. Геология и геофизика, 60(3), 342-365. https://doi.org/10.15372/GiG2019039
  8. Alfing J., Bröcker M., Setiawan N.I. (2021). Rb-Sr geochronology of metamorphic rocks from the Central Indonesian Accretionary Collision Complex: additional age constraints for the Meratus and Luk Ulo complexes (South Kalimantan and Central Java). Lithos, 388, 105971.
  9. Bai J.H., Lin M., Zhong S.X., Deng Y.N., Zhang L., Luo K., Wu H., Ma J.L., Wei G.J. (2023) High intermediate precision Sm isotope measurements in geological samples by MC-ICP-MS. J. Analyt. Atom. Spectromet., 38(3), 629-637. https://doi.org/10.1039/D2JA00412G
  10. Bai J.H., Liu F., Zhang Z.F., Ma J.L., Zhang L., Liu Y.F., Zhong S.X., Wei G.J. (2021) Simultaneous measurement stable and radiogenic Nd isotopic compositions by MCICP-MS with a single-step chromatographic extraction technique. J. Analyti. Atom. Spectromet., 36(12), 2695-2703. https://doi.org/10.1039/D1JA00302J
  11. Blichert-Toft J., Frei R. (2001) Complex Sm-Nd and Lu-Hf isotope systematics in metamorphic garnets from the Isua supracrustal belt, West Greenland. Geochim. Cosmochim. Acta, 65(18), 3177-3187. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00680-9
  12. Carlson R.W. (2014) Thermal ionization mass spectrometry. Treatise on Geochemistry. (Ed. by H. Holland, K.E. Turekian). L.: Elsevier, 337-354.
  13. Cheng H., King R.L., Nakamura E., Vervoort J.D., Zhou Z. (2008) Coupled Lu-Hf and Sm-Nd geochronology constrains garnet growth in ultra-high-pressure eclogites from the Dabie orogen. J. Metamorphic Geol., 26(7), 741-758. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2008.00785.x
  14. Gregory C.J., McFarlane C.R., Hermann J., Rubatto D. (2009) Tracing the evolution of calc-alkaline magmas: insitu Sm-Nd isotope studies of accessory minerals in the Bergell Igneous Complex, Italy. Chem. Geol., 260(1-2), 73-86. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.12.003
  15. Horwitz P., Chiarizia R., Dietz M., Diamond H., Nelson D. (1993) Separation and preconcentration of actinides from acidic media by extraction chromatography. Analyt. Chim. Acta, 281(2), 361-372. https://doi.org/10.1016/0003-2670(93)85194-O
  16. Jochum K.P., Weis U., Schwager B., Stoll B., Wilson S.A., Haug G.H., Andreae M.O., Enzweiler J. (2016) Reference values following ISO guidelines for frequently requested rock reference materials. Geostand. Geoanalyt. Res., 40(3), 333350. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2015.00392.x
  17. Li C., Chu Z., Wang X., Guo J., Wilde S.A. (2021) Determination of 87Rb/86Sr and 87Sr/86Sr ratios and Rb-Sr contents on the same filament loading for geological samples by isotope dilution thermal ionization mass spectrometry. Talanta, 233, 122537. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2021.122537
  18. Li C.F., Li X.H., Li Q.L., Guo J.H., Li X.H., Liu T. (2011) An evaluation of a single-step extraction chromatography separation method for Sm-Nd isotope analysis of micro-samples of silicate rocks by high-sensitivity thermal ionization mass spectrometry. Analyt. Chim. Acta, 706(2), 297-304. https://doi.org/10.1016/j.aca.2011.08.036
  19. McAlister D., Horwitz P. (2007) Characterization of Extraction of Chromatographic Materials Containing Bis(2-ethyl-1-hexyl)Phosphoric Acid, 2-Ethyl-1-Hexyl (2-Ethyl-1-Hexyl) Phosphonic Acid, and Bis(2,4,4-Trimethyl-1-Pentyl) Phosphinic Acid. Solvent extraction and Ion exchange, 25(6), 757-769. https://doi.org/10.1080/07366290701634594
  20. McCulloch M.T., Bennett V.C. (1994) Progressive growth of the Earth’s continental crust and depleted mantle: geochemical constraints. Geochim. Cosmochim. Acta, 58(21), 4717-4738. https://doi.org/10.1016/0016-7037(94)90203-8
  21. Mitchell R.H., Wu F.Y., Yang Y.H. (2011) In situ U-Pb, Sr and Nd isotopic analysis of loparite by LA-(MC)-ICP-MS. Chem. Geol., 280(1-2), 191-199. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2010.11.008
  22. Pin C., Briot D., Bassin C., Poitrasson F. (1994) Concomitant separation of strontium and samarium-neodymium for isotopic analysis in silicate samples, based on specific extraction chromatography. Analyt. Chim. Acta, 298(2), 209-217. https://doi.org/10.1016/0003-2670(94)00274-6
  23. Pin Ch., Zaldueguil J.F.C. (1997) Sequential separation of light rare-earth elements, thorium and uranium by miniaturized extraction chromatography: Application to isotopic analyses of silicate rocks. Analyt. Chim. Acta, 399(1-2), 79-89. https://doi.org/10.1016/S0003-2670(96)00499-0
  24. Platzner I.T., Habfast K., Walder A.J., Goetz A. (1997) Modern isotope ratio mass spectrometry. N. Y.: John Wiley & Sons, 514 p.
  25. Raczek I., Jochum K.P., Hofmann A.W. (2003) Neodymium and Strontium Isotope Data for USGS Reference Materials BCR-1, BCR-2, BHV O-1, BHVO-2, AGV-1, AGV-2, GSP-1, GSP-2 and Eight MPI-DING Reference Glasses. Geostand. Geoanalyt. Res., 27(2), 173-179. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2003.tb00644.x
  26. Raczek I., Stoll B., Hofmann A.W., Jochum K.P. (2001) High‐Precision Trace Element Data for the USGS Reference Materials BCR-1, BCR-2, BHVO-1, BHVO-2, AGV-1, AGV-2, DTS-1, DTS-2, GSP-1 and GSP-2 by ID-TIMS and MIC-SSMS. Geostand. Newslett., 25(1), 77-86. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2001.tb00789.x
  27. Tanaka T., Togashi S., Kamioka H., Amakawa H., Kagami H., Hamamoto T., Yuhara M., Orihashi Y., Yoneda S., Shimizu H., Kunimaru T., Takahashi K., Yanagi T., Nakano T., Fujimaki H., Shinjo R., Asahara Y., Tanimizu M., Dragusanu C. (2000) JNdi-1: A neodymium isotopic reference in consistency with LaJolla neodymium. Chem. Geol., 168(3-4), 279-281. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(00)00198-4
  28. Triton User Hardware Manual. Rev.0. Iss. 12/2002. Wasserburg G.J., Jacobsen S.B., DePaolo D.J., McCulloch M.T., Wen T. (1981) Precise determination of SmNd ratios, Sm and Nd isotopic abundances in standard solutions. Geochim. Cosmochim. Acta, 45(12), 2311-2323. https://doi.org/10.1016/0016-7037(81)90085-5
  29. Zhang L., Yang F., Hong L.B., Zhang Y., Soldner J., Zhang Y.Q., Ren Z.Y. (2022) In situ measurement of Sm-Nd isotopic ratios in geological materials with Nd < 100 μg g-1 by LA-MC-ICP-MS. J. Analyt. Atom. Spectromet., 37(9), 1776-1786.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Soloshenko N.G., Streletskaya M.V., Chervyakovskaya M.V., Kiseleva D.V., 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».