南京大學(xué)同位素地質(zhì)學(xué)-05-1同位素稀釋法1

1、,5-1 同位素稀釋法分析,（isotope dilution）,,例如Rb－Sr同位素定年公式中：,,87Sr/ 86Sr = (87Sr/ 86Sr)i+ 87Rb/ 86Sr ×（eλt－1）,,測(cè)定比值,,,稀釋劑法分別測(cè)定,,進(jìn)行同位素含量分析，需采用同位素稀釋法，即在樣品進(jìn)行離子交換色譜分離以前，加入同位素稀釋劑(spike,某一個(gè)同位素的成分人工富集)，與樣品溶液充分混合平衡后，再進(jìn)行前述色譜分離后，進(jìn)行同位素質(zhì)

2、譜分析。,稀釋劑: 87Rb＝99.40％，85Rb＝0.60％， 85Rb/ 87Rb ＝0.00604,天然樣品: 87Rb＝27.83％，85Rb＝72.17％, 85Rb/ 87Rb ＝2.5933,例如：,,,右邊分子分母同除于87Rbspike，爾后在分子的85Rbrock/ 87Rbspike項(xiàng)上乘于87Rbrock/ 87Rbrock得：,,,稍作變換得：,,,一般地：,已知巖石中Rb同位素豐度：87Rb＝27.83％，

3、85Rb＝72.17％（現(xiàn)今太陽(yáng)系行星所有樣品都為此值），即： (85Rb/87Rb)rock=2.5933，巖石Rb的原子量Mrock=85.4677,,0.25g巖石粉末中加3.50g稀釋劑溶液，即： (87Rb) spike= 3.50g ×7.50mg/g/86.8971×0.994× Av = 0.300269(?mole)×Av；加HF＋HClO4溶解，離子色譜法分離提純Rb，質(zhì)譜測(cè)

4、定得(87Rb/85Rb)mixture＝1.55. 或(85Rb/87Rb)mixture＝0.645161,已知稀釋劑Rb同位素豐度: 87Rb＝99.40％，85Rb＝0.60％，稀釋劑溶液濃度為7.50ppm, 即：(85Rb/87Rb) spike=0.006036，稀釋劑Rb的原子量Mspike=86.8971,例如用同位素稀釋法測(cè)定巖石中Rb含量：,=0.0985119(?mole)×Av,代入：,得：,即上述

5、0.25g巖石樣品中87Rb原子數(shù)為：87Rbrock =0.0985119(?mole)×Av加入Sr-spike,同理可得86Srrock=n(?mole)×Av由此可獲得 (87Rb/86Sr)rock =0.0985119/n,,Rb－Sr同位素定年公式中：,,87Sr/ 86Sr = (87Sr/ 86Sr)i+ 87Rb/ 86Sr ×（eλt－1）,,測(cè)定比值,,,稀釋劑法測(cè)定的原子

6、數(shù),還可計(jì)算得巖石中元素Rb的含量：87Rbrock的質(zhì)量= 0.0985119 (?mole)× 85.4677=8.42 ?g85Rbrock的質(zhì)量= 0.0985119 (?mole)× 2.5933×85.4677=21.83 ?g巖石中Rb元素的質(zhì)量=8.42+21.83=30.25

7、 ?g因此，該巖石樣品(0.25g)的Rb元素濃度為30.25 ?g /0.25g =121.0ppm,注：(85Rb/87Rb)rock=2.5933,當(dāng)待測(cè)元素具有多于2個(gè)天然同位素，可以測(cè)定2個(gè)或以上的同位素比值，從這些與稀釋劑混合后的同位素比值測(cè)定值，不僅可以計(jì)算出普通樣品的該元素含量，而且可以計(jì)算出該元素的同位素比值（如Pb，Sr同位素等）。計(jì)算方法參考以下文獻(xiàn)：,Long, 1996, EPSL, 1:289-92B

8、oelrijik, 1968, Chem. Geol. 3:323-25Krogh & Hurley, 1968, J. Geophys. Res. 73:7107-25Dodson, 1970, GCA, 34:1241-44Gale, 1970, Chem. Geol. 6: 305-10Russell, 1971, J. Geophys. Res. 76:4949-55Russell, 1977, Chem. G

9、eol. 20:307-314Cumming,1973, Chem. Geol. 11:157-165Hamelin et al., 1985, GCA,49:173-182,,稀釋劑方法的誤差,誤差放大倍數(shù)(Error Magnification factor) Ferror:,,,如前例：(85Rb/87Rb)rock = 2.5933， (85Rb/87Rb)spike = 0.006036則：誤差放大倍數(shù) Ferror:

10、,,所加稀釋劑的量要確保(85Rb/87Rb)mixture=0.02~1之間,,稀釋劑方法誤差及稀釋劑添加量控制,,對(duì)上述稀釋劑，加多少才能確保(85Rb/87Rb)mixture=0.02~1之間？,設(shè)：,,,,則,變換后得：,記為：,,,變換得：,誤差：,,要使誤差最小，需：Rs-Rr要達(dá)到最大，即spike的同位素與樣品同位素的差別盡可能地大，越大價(jià)格越貴；對(duì)給定的Rs和Rr，1/[W(1-W)] 要達(dá)最大，即W = X/(

11、X+Y) = 0.5 ，也就是所秤的樣品和所加的spike中目標(biāo)同位素的量要盡可能相等。,相對(duì)誤差ΔX/X隨W [=X/(X+Y)]值的變化見(jiàn)圖，圖中采用ΔRm/(Rs-Rm)=10-4和ΔY/Y=10-4,From Allegre, 2008,其中X = kErock Y = kEspike,即所加spike中87Rb的量要與樣品中87Rb近等量,ΔX/X,,例如Rb－Sr同位素定年公式中：,,87Sr/ 86Sr

12、= (87Sr/ 86Sr)i+ 87Rb/ 86Sr ×（eλt－1）,,測(cè)定比值誤差在十萬(wàn)分之3左右,,,稀釋劑法測(cè)定的原子數(shù)此項(xiàng)比值的差誤在1~5‰左右而ICP-MS含量測(cè)定誤差在5%左右,,對(duì)Pb同位素有用三稀釋劑精確測(cè)定法：S. J. G. Galer，1999, Optimal double and triple spiking for high precision lead isotopic measur