低Hf含量地質(zhì)樣品中Lu-Hf同位素化學(xué)分離方法研究.pdf

1、Lu-Hf同位素體系與其他常用的定年體系(如Rb-Sr，Sm-Nd等)相比具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗熱擾動(dòng)性，而且Lu的半衰期介于其他短半衰期體系(U-Th-Pb)和長(zhǎng)半衰期體系之間，因此Lu-Hf同位素體系既可以解決古老地質(zhì)體的形成時(shí)間、殼幔分異和地殼增生演化等早期年代學(xué)問(wèn)題，也可以研究年輕造山運(yùn)動(dòng)的年代學(xué)問(wèn)題。然而Lu-Hf同位素體系在地質(zhì)上的廣泛應(yīng)用主要受限于Hf同位素的質(zhì)譜分析測(cè)定技術(shù)的發(fā)展。目前獲得Lu-Hf同位素組成有兩種方法，一

2、是采用激光剝蝕多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICPMS)原位分析高Hf含量的地質(zhì)樣品(如鋯石、斜鋯石等礦物)的Lu-Hf同位素，能夠獲得鋯石內(nèi)部Hf同位素的空間變化信息，但對(duì)低Hf含量的樣品如幔源玄武巖、榴輝巖等，其中的鋯石顆粒又少又小，該方法則無(wú)能為力；二是采用傳統(tǒng)的化學(xué)方法，將樣品溶解后通過(guò)離子色譜法等化學(xué)分離手段得到濃縮、純凈的Lu、Hf組分，用MC-ICPMS進(jìn)行測(cè)定，該方法對(duì)高、低含量的樣品都非常有效。已有的Hf同位

3、素分離方法回收率均偏低，尤其Lu-Hf同位素分離方法尚未完善，特別是較低Lu、Hf含量的礦物對(duì)于Lu-Hf年代學(xué)研究具有重要的意義，因此研究并發(fā)展一種穩(wěn)定的且適用于低Hf同含量地質(zhì)樣品中Lu-Hf化學(xué)分離技術(shù)顯得非常有必要。
　　 目前我校大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Lu-Hf同位素化學(xué)分離方法盡管速度較快，但不夠穩(wěn)定且回收率偏低(＜60％)。因此本研究選擇改進(jìn)Lu-Hf同位素分離方法，旨在提高本實(shí)驗(yàn)室的Lu-Hf同收率，并解決低H

4、f含量地質(zhì)樣品中的Lu-Hf分離及其年代學(xué)問(wèn)題。本研究對(duì)Connelly(2006)的Lu-Hf分離方法進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證和改進(jìn)，用酸溶法溶樣，在溶樣后期加入硼酸，與剩余的HF酸反應(yīng)以破壞氟化物沉淀，從而避免了使用有毒性的高氯酸(HClO4)來(lái)驅(qū)趕剩余的HF酸。Lu-Hf分離用陽(yáng)離子交換色譜法和提取色譜法結(jié)合。經(jīng)過(guò)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，Hf的回收率可以提高到90％以上，但Lu的回收率仍然不夠穩(wěn)定(30～60％)，需要進(jìn)一步研究。本研究成功開(kāi)發(fā)了離子交換樹(shù)

5、脂和特效樹(shù)脂相結(jié)合的兩階段高效快速分離Hf同位素的方法，并用此方法多次分離玄武巖國(guó)際標(biāo)樣(BHVO-2、BCR-2)，回收率均在90％以上，用MC-ICPMS進(jìn)行Hf同位素測(cè)定，分析結(jié)果與參考值在誤差范圍內(nèi)吻合，對(duì)遼西北票地區(qū)義縣組埃達(dá)克巖和興隆溝組埃達(dá)克巖Hf同位素的分析研究為這兩地區(qū)火山巖成因也補(bǔ)充了證據(jù)。分離過(guò)程中使用低濃度HNO3代替H2O2來(lái)淋洗Ti可以大大延長(zhǎng)了離子交換樹(shù)脂的使用壽命，同時(shí)采用低濃度H3BO3和過(guò)剩的HF反應(yīng)