[地质矿产标准]-DZT 0184.6-1997 钐钕同位素地质年龄和钕同位素比值测定.pdf

I c s 1 7 . 0 6 0 备案号 : 5 0 5 -1 9 9 7 uz 中华 人 民共 和 国地 质 矿 产 行 业标 准 D z / T 0 1 8 4 . 1 一0 1 8 4 . 2 2 -1 9 9 7 同位素地质样品分析方法 1 9 9 7 一 0 7 一 0 ，发布1 99 8 一 0 1 一 1 5实施 中华人民共和国地质矿产部发 布 uz / 'r 0 1 8 4 . 1 - -0 1 8 4 . 2 2 - 1 9 9 7 序言 同位 素地 质学是 近几十年内快速发展起来的地质学领域里的一个新 的分 支学科 ， 是当代地质学研 究中的热 门。 作为同位素地 质学研究 的基础 的同位素分析测试技术， 也 随着技术和仪器 的不断发展而取 得了 重大突破。 近年来国际上同位素地质学研究已达到很高的水平， 很多方法都已进人单颗粒矿物微区 分析直接 测定 同位素组成 的阶段 ， 同时经典分析方法的灵敏度和精确度也有 了很大的提高 我 国 于五 十 年代末开始建立同位素地质实验室， 相继建立了K - A r , U - P b , R b - S r , S m- N d , “ C , 铀系等年代学方法和 C, H, 0, S, S i 等稳 定 同位素分 析方法 ， 并 开展 了包括 R e - Os , Lu - Hf , La - C e 、 裂 变径 迹、 电子 自旋 共 振 ( E S R) 等年代学和 B , N等稳定同位素在内的新方法的探索研究， 建立了一大批实验室， 为地质、 水文、 环境、 能源、 考古等研究提供了数以万计的同位素数据 然而纵观国内外同位素地质学的发展， 迄今还没 有形成公认的同位素地质样品分析方法标准 ， 国内各实验室在分析程序和数据处理 等方面均不 同程 度 的存在差异， 有的甚至还没有成文的分析规程 ， 这就使同位素地质样品分析的规范化和同位素数据 的对 比遇到很大的困难 和障碍 ， 因此制定同位素地质样 品分析方法标 准既是一项重要的基木建设 ， 也是一 项 紧迫的任务。 “ 同位素地质样品分析方法标准的制定” 是地质矿产部地发( 1 9 9 2 ) 2 6 7 号文下达的 1 9 9 3 年地质矿 产行业制定、 修订标准项目计划 的项E l 之一， 编号I ' C 9 3 / S C 8 - 9 3 - 5 0 本标准按国家标准 GB 1 . 1 -9 3 ( 标准化工作导则标准编写的基本规定 , GB 1 . 4 - - 8 8 ( 标 准化工 作导则化学分析方法标准编写规定 和 GB 6 3 7 9 -8 6 ( 测试方法 的精 密度通 过实验室间试验确定标 准测试方法的重复性和再现性 的规范编写。 本项 目由地质矿产部宜昌地质矿产研究所负责 。 项 目组由宜昌地质矿产研究所张 自超， 地质研究所 刘敦一和矿床地质研究所丁梯平三同志组成。 项目组于 1 9 9 2 年 3 月提出书面立项申请， 1 9 9 2 年 5月上 报项 目设计书( 项 目任务书) ， 地质矿产部于 1 9 9 2年 1 2月 正式批 准下达 ， 1 9 9 3年元月开始执行 。除项 目 组 成 员 外， 应 邀 参 加 起 草 的 单 位 和 研 究 测 试 人 员 还 有: 地 矿 部 海 洋 地 质 研 究 所 的 业 渝 光 、 4 1 三 夏 I 寇 亚平、 刁 少 波、 和 杰 、 王 雪 娥， 天 津 地 质 矿 产 研 究 所 的 李 惠 民 ， 地 质 研 究 所 的 张 宗 清、 匾 三一叠、 罗 修泉 ， 矿 床 地 质 研 究 所的 白 瑞 梅、 万 德 芳、 李 延 河， 宜 昌 地 质 矿 研 究 所的 李 华 芹 、 朱家 平、 庄 龙 池、 匪亘 A和 韩友 科 等同 二 碑UO 本标准规定了当前国内广泛应用的地质年代学和稳定同位素地质学的大部分分析方法， 计 2 1 项 对于 同位素地质样品分析 中若于共同问题的说 明和要求 ， 以 总则及一般规定 单独列出 ， 放在各个分析 方法之前， 单个方法标准中一般不再重复叙述。 本系列标准中的大部分分析方法标准都是在现行的行之 有效的和公认的分析规程的基础上按照 标准化工作导则 的要求进行起草的。 编制过程经过几次反复， 首先由起草人起草了各个分析方法标准的初稿， 项目组汇集并按照 标准化工作导则 的要求统一编写 了 讨论稿 ， 再 返回起 草人进行讨论 和修改 ; 然后 由项 目组修编 为 征求意 见稿 ， 征求意 见稿 送 清国 内近 2 0位 同行 专家分别 审阅修改， 项 目组再次集 中并编辑 成 送审稿 ， 送审稿 报请全国地质矿 产标 准化技术委员会岩矿测试标准样品及分析方法分技术委员会金秉慧等 2 1 位委员和同位素地质专家评 审， 项 目组根据评 审意 见并按 GB/ 1 1 . 1 -1 9 9 3的格式进一 步作 了重要修改 ， 最后定稿成 目前的 报 批 稿 应当说明， 本标准不是同位素地质样品分析方法的全部， 还有许多分析方法没有涉及， 例如油气及 有机物质的同位 素分 析由于在起 草编写时不得其便未能纳人， 一些近期建立 的新方法 ， 也因需要 一个成 熟阶段， 或者还没有成为常规方法， 因此也没有企图在现阶段全都纳人本标准。对于这些随后 可以补充 Dz/ T 0 1 8 4 . 1 -0 1 8 4 , 2 2 -1 9 9 7 编写相应的方法标准， 以满足同位素地质样品分析技术日新月异发展的需要。最后， 纳入本标准的方法 既是独立的， 又是“ 同位素地质样品分析方法( 系列) 标准” 的组成部分。鉴于需要一个试行和考验时期， 而且本标准在编写方法和格式上都是以G B 1 . 1 -8 7为依据， 与新版GB 1 . 1 -9 3的要求有较大的差 别， 尚需作较大修改 。 因此， 建议先作为地质矿产行业标准先行审批执行 ， 然后在总结实践情况的基础上 经过修改， 再上报国家技术监督局作为国家标准审批。 本方法标准在编写过程中得到地质矿产部科技司与中国地质科学院实验管理处的大力支持和各有 关单位和科技人员的积极参与， 陈毓蔚、 王松山、 李喜斌、 夏明、 仇士华等近 2 0位专家、 教授帮助审阅修 改， 金秉慧等 2 1位全国地质矿产行业标准化技术委员会委员和同位素地质专家们在百忙中认真对本标 准 送审稿 进行评审， 提出了很多宝贵意见， 在此一并表示感谢。 由于编者专业知识和水平所限， 错误疏 漏在所难 免， 诚挚地欢迎批评指正。 Dz / T 0 1 8 4 . 6 -1 9 9 7 前 言 本标准是在总结我国长期工作实践的基础上制定的。 本标 准的附录 a、 附录 s、 附录c和附录 D都是标准的附录。 本标准由中华人 民共和 国地质矿产部提出。 本标准由中华人 民共 和国地质矿产部科技司归 口。 本标准起 草单位 : 地质矿产部地质研究所 本标准主要起草人 : 张宗清。 中华人民共和国地质矿产行业标准 D Z / T 0 1 8 4 . 6 一1 9 9 7 衫饮同位素地质年龄和钦同位素比值测定 主题内容和适用范围 本标准规定了衫( S m) - 钦( N d ) 同位素地质年龄和钦( N d ) 同位素比值的测定方法。 本标准适用于全岩、 单矿物 S m- Nd同位素地质年龄及 Nd同位素比值的测定 。 2方法原理 岩石和矿物中的衫( 1 4 7 S m) 经a 衰变生成稳定同位素-Nd 。根据对试样中母体同位素' 。 = 卫 一 一 N d _T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 ; 、 ( _ - N ( 、 一 一 L 1 ， 年龄和初始同位素比值的不确定性扩大、 俪万丽石倍。 82模式年龄 测试结果提供 S m, N d含量印 8 / B ) , 0 ' S m / i “ 0 N d比值， ' “ ' N d 尸4 N d比值及其测定标准偏差( 9 5 %置 信度水平) ， 和计算 的模式年龄结果 。 8 . 3 14 3 Nd / 1 4 4 Nd比值 直接用 “ ' Nd /“ Nd比值或用球粒陨石标准化值表示。定义: ( H I M 、 ， 、 一 、 1 ' 0 Nd ”、 一_一_ _ E - l t )= I es ,一 1 一 X 1 U ' ( - - - N d、 ( ， 、 L'、 一 ( 10) 式 中:E n a ( t ) 为球粒陨石标准化 的样 品“ ' Nd / “ 0 Nd值; ， ' ' Nd. ，、 。， 、 ，_. _二 _ ， 、_ ，一 面 万 又石 ) mc t ) 刀 砰 品 t7 9 Nd I 司仅 累 比但 ; 1丫 口 + 3 N d 0 ' N d) c x o a ( t ) 为球粒陨石值。 符号 中的t代表时间。t =0代表现代。 9 重复性和再现性 根据1 9 9 2 年七个实验室对GB W 0 4 4 1 9 S m- N d同位素地质年龄测定标准物质的测定结果计算的 本方法的重复性和再现性 ( 9 5 %置信度水平 ) 列于表 1中。 Dz/ T 01 84. 6一 19 97 表 1 方法对 S M, Nd含量 和 4 3 Nd / 4 4 Nd比值测定的重复性和再现性 项目水平值 重复性再现性 S rrS RR S m( 1 0 - ) 3 . 0 30 . 0 2 60 . 0 70 . 0 430 . 1 2 Nd( 1 0 - ) 1 0 . 1 0 0 . 0 8 30 . 2 30 . 1 40 . 4 1 器 0 . 5 12 7 2 5 1 . 0又1 0 - 32 . 8 X 1 0 -1 . 0 X 1 0 - '2 . 9火1 0 - 3 Dz/ 'r 018 4. 6一 199 7 附录A ( 标准的附录) 稀释剂溶液的配制 和标定 A l 稀释剂贮存溶液的配制 A l . 1 衫稀释剂贮存溶液 准确称取富集 “ ' S m同位素的S M, O , 稀释剂粉末 。 . 0 8 8 5 g ( 1 个包装) ， 放入一已洗干净并已干燥的 塑料瓶中， 加人大约 5 0 g ( 准确到。 . l mg ) 超纯盐酸( 4 - 5 . 4 ) 将稀释剂溶解。摇匀。密封保存。 A l . 2 钦稀释剂贮存溶液 准确称取富集 4 N d或' 0 s Nd ) 同位素的 N d , O : 稀释剂粉末 。 . 0 8 3 5 g ( 1 个包装) ， 放人一已清洗千净 并已干燥的塑料瓶中， 加人约 5 馆( 准确到0 . l m g ) 超纯盐酸( 4 - 5 - 4 ) 将稀释剂溶解。摇匀。密封保存 A 2 混合稀释剂溶液的配制 根据通常分析岩石( 或矿物) 样品的S m, N d含量确定混合稀释剂的S m, N d浓度范围。 准确称取衫 稀释剂贮存溶液约 。 . 4 g ( 准确到。 . l mg ) 和铰稀释剂贮存溶液约 1 g ( 准确到。 . 1 -g ) ， 于一清洗干净并已 干燥称重的 1 O O O m L F 。 试剂瓶内， 用超纯盐酸( 4 . 5 - 4 ) 将溶液稀释到约 1 。 。 鲍( 用天平称量， 可计算出 溶液 的重量和稀释剂溶液的大致浓度) A 3 稀释荆同位素组成的标定 A 3 . 1 衫稀释剂同位素组成 用微量取样器( 5 . 2 5 ) 取相当于 l u g衫稀释剂贮存溶液( Al . 1 ) 于一清洗干净的塑料杯( 5 . 2 3 ) 内， 在 电热板( 5 . 2 6 ) 上蒸干。按 6 . 53 . 1 的程序准确测定“ 4 S m/ 1 1 4 S m, -S m/ . . . S m, -S M/ 4 s 4 S m, “ 'S m / 4 ' 0 S m, 4 s* S m/ 4u 4 S m, 1 5 2 S M / 's 0 S m比值， 此项标定不少于 6 份， 计算六份结果的平均值和标准偏差。计算出稀释 剂的同位素丰度和平均原子量 。 A3 . 2钱稀释剂同位素组成 用微量取样器( 5 . 2 5 ) 取相当于 l u g 钦稀释剂贮存溶液( A l . 2 ) 蒸干， 按 6 . 5 - 3 . 1的程序准确测定 ' 4 2 N d / 4 44 N d , ' 4 2 N d / 4 “ N d , 1 4 s Nd / 1 4 4 N d , -N d / ' 4 0 Nd , -N d / ' 4 4 N d , -N d / ' 4 4 N d比值， 此项标定不少于6 份， 计算六份结果的平均值和标准偏差 。 计算出稀释剂的同位素丰度和平均原子量 。 A 4 稀释剂浓度的标定 A 4 . 1 衫标准溶液的配制和同位素组成的标定 A 4 . 1 . 1 衫标准溶液的配制 于清洗干净干燥并已称重的F 4 s 塑料瓶中， 准确称取 0 . O l g左右( 准确到 。 . O l mg ) 光谱纯氧化衫基 准物质( 4 . 1 7 ) ， 加人约5 0 g 超纯盐酸( 4 . 5 . 4 ) 溶液。 称重( 准确到。 . l m g ) 。 计算出溶液中标准物质S m的 浓度 。密封保存 。 AQ 门- 2衫标 准物质 同位素组成的标定 取 I 滴 A 4 . 1 . 1衫标准溶液， 在电热板上( 6 . 2 6 ) 蒸干。按 6 . 5 . 3 . 1的程序准确测定 a s S m / '“ ' S m , u 7 S m/ 1 s 4 S m, II B S M/ i s 4 S m, 1 4 1 S M / 1 14 S m, “ I S m/ ' s “ S M, i s P S M/ ' a S _ 比值( 按， 4 1 S m /54 S m=0 . 4 9 4 1 9 进行质 量分馏校正) ， 此项标定不少于6 份， 计算六份结果的平均值和标准偏差 其值应落在文献标准值允许范 围内。 D z / T 0 1 8 4 . 6 一1 9 9 7 A 4 . 2 钦标准溶液的配制和同位素组成的标定 A 4 . 2 . 1 钦标准溶液的配制 于清洗干净并已干燥称重的 F 4 6 塑料瓶中， 准确称取 。 . O l g ( 准确到0 . O l m g ) 光谱纯氧化铰基准物 质( 4 - 1 6 ) ， 加人约5 0 g 超纯盐酸( 4 . 5 . 4 ) 溶 解。 称重( 准确到。l m g ) 。 计算出 溶液中标准物质N d 的浓 度。密封保存。 A 4 . 2 - 2 钦标准物质同位素组成的标定 取 1滴铰标准溶液( A4 . 2 . 1 ) ， 在电热板 ( 5 . 2 6 ) 上蒸干 。按 6 . 5 - 3 . 1的程序准确 测 定14 2 Nd / 1 4 4 Nd, 1 4 2 N d / 1 44 N d , 14 5 N d / 1 4 4 N d , 1 4 6 N d / 1 4 4 N d , 14 2 N d / 1 4 4 N d , 1 6 0 N d / 1 4 4 N d 比值( 按 4 6 N d / 1 4 4 N d 三0 . 7 2 1 9 进行质量 分馏校正) ， 此项标定不少于 6份 ， 计算六份结果 的平均值和标准偏差其值应落在文献标 准值允许范围 内。 A 4 . 3 混合稀释剂溶液( A 2 ) 浓度的标定 按不同混合比例准确称取( 准确到 。 . O l m g ) S m, Nd标准溶液和混合稀释剂溶液于清洗干净的F 4 6 塑料烧杯( 5 . 2 3 ) 内， 混合均匀， 蒸干。按 6 . 5 - 3 . 1的程序， 分别测定4 s S m/ 1 1 7 S m、 1 4 1 S m/ s . S m比值和 14 6 Nd /4 3 Nd . -Nd / 14 s Nd比值 ， 按 7 . 1的公 式( 1 ) 一( 3 ) 计算稀释剂 的S m 和 Nd浓度 。 按上述过程重复测定稀释剂溶液浓度 6 次以上， 对其结果统计计算稀释剂溶液浓度平均值和标准 偏差 。 A 5 标准物质检查 在稀释剂标定后， 其值正确性应用标准物质或 已分析 过样 品按相 同的程序进行检 查测定 。 如果分析 结 果与标准值范围不符， 应找出原因 ， 重新标定 。 附录B ( 标准的附录) a - 翔基异丁酸 ( HI B A) 水溶液配制 B 1 溶液配制 准确称取。 - 9基异丁酸试剂 2 0 . 8 2 2 g于一清洗干净的烧杯( 5 - 2 3 ) 中， 加人少量超纯水( 4 - 2 ) 溶解， 转人 1 O O O mL容量瓶 ， 用超纯高纯水稀释至刻度 。其溶液浓度为 c ( HI BA) =0 . 2 mo 1 / L. B 2 溶液酸度调节 将 Bl a - 经基异丁酸溶液转人一清洗干净 的 1 O O O mL烧杯内 ， 置于磁力搅拌器( 5 . 7 ) 上， 在不断搅拌 下， 用浓氨水( 4 . 1 4 ) 将溶液酸度调至p H=4 . 4 3 ( 用酸度计( 5 . 4 ) 铡定。 在酸度调节过程中， 注意浓度变化。若加人氨水体积不能忽 略时， 可在调节酸度之 前取出一些 a 一 经 基异丁酸水溶液， 使调节酸度前后溶液体积近似保持不变。 制备好的a-经基异丁酸水溶液转人干净干燥的氟塑料瓶( 5 . 1 7 ) 内， 密封保存。 DZ / T 01 84. 6一 19 97 附录C ( 标准 的附录) 二( 2 一 乙基己墓) 正磷酸+聚四撅乙烯粉末涂结型阳离子交换树脂的制备 C 1 二( 2 一 乙基己基) 正磷酸+聚四氟乙烯粉末涂结型阳离子交换树脂的制备 将二( 2 一 乙基己基) 正磷酸、 聚四氟乙烯粉末， 和丙酮以1: 1 0: 1 0 0比例加人一干净烧杯中， 置于磁 力搅拌器( 5 - 7 ) 上， 在不断搅拌下， 使二( 2 一 乙基己基) 正磷酸均匀地附着在聚四氟乙烯粉末表面上。 待丙 酮挥发 干净 ， 将树脂置 于稀盐酸( 4 . 5 . 2 ) 中保存 。 附录D ( 标准的附录) 分析质t监测 D1分析质量监测按中华人 民共和国地质矿产行业标准 DZ 0 1 3 0 . 2 - 9 4执行 。 有关标准物质的S m, N d含量和 4 3 N d / 4 4 N d比值数据列于表D 1 。 其中B C R - 1 , GB W 0 4 4 1 9 用于检 查整个 流程 ， J . M. Nd , O， 用于校正质谱计 。 表 Dl S m- Nd同位素地质年龄 测定常用标准物质 标准物质类型 Sm( 1 0 - )Nd( 1 0 -0 )-Nd /4 4 Nd B CR - 1 GBW 0 4 4 1 9 J . M. N d , O 全岩 全岩 试剂 6 . 6 3. 0 310. 0 4 2 9 1 0 .1 0士0 . 1 2 0 . 5 1 2 61 8- 0 . 5 1 2 6 5 0' 0 . 5 1 2 7 25 士0. 0 0 0 0 0 7 0 . 5 1 11 2 - 0 . 5 11 1 4' 根据文献值统计