铷-锶同位素年代学方法
课件制作：周燕
目
录
一、 Rb-Sr法年龄测定的原理 二、 样品的选择 三、 实验技术
四、年龄是如何得到的？（数据处 理）
一 Rb — Sr年龄测定的原理
Rb — Sr年龄测定是今同位素地质年代学中的 主要方法之一。它是基于Rb87经一次β 衰变生 成稳定的Sr87而进行的。
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有些岩石可以同时含有两种以上适 用于铷－锶法测定年龄的矿物，例如白 云母、黑云母和钾长石。理想的情况是， 这些矿物应测得一致的年龄，但实际上 往往不一致。因为岩石形成之后常遭受 多次后期地质作用，从而导致放射成因 87Sr的丢失或获得,此时矿物年龄就不 能代表岩石年龄，而岩石年龄常采用铷 －锶等时法线求得。
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步 骤
• 1、亚沸蒸馏出的初液不要 • 2、接取中间段液留实验用 • 3、亚沸蒸馏瓶底液不要
2）HF的提纯
• HF试剂须在密封的双瓶容器中进行 亚沸蒸馏(图)，双瓶蒸馏器由两个聚四 氟乙烯塑料瓶和一个聚四氟乙稀接口组 成，一个瓶子装原料试剂，用红外灯、 电热丝或热水加热，另一个放在循环冷 却水中接收纯化冷凝后的试剂。由于双 瓶蒸馏在密封容器中进行，试剂可纯化 到更高纯度。
4、Rb 、Sr化学分离
• 准备好的交换柱加入20mL 1.5molHCl平衡交换柱，然后将离心后 的上部清到交换柱中。 (1) 加18ml 1.5MHCI弃去、洗杂质 (2) 加8ml 1.5M洗Rb (3) 再加8ml 1.5M弃去 (4) 加2.5MHCl 5ml弃去
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• (5) 加8ml2.5MHCI洗Sr • (6) 再加2.5MHCl弃 • (7) 改用6MHCl 20ml洗稀土将解析 下的Rb-Sr置于电热板上蒸干， • HCI洗涤，然后用高纯水洗至中性。 准备上质谱测试。树脂用40ml • 6mol/L HCl洗涤，然后用高纯水洗 至中性。
等时线对样品的要求
• 为了准确测定岩石和矿物的年龄，必 须满足下列要求: • ①所测样品形成后处于封闭体系,没有发 生Rb、Sr的丢失和获得； • ②样品的 Rb/Sr比值应满足条件，才能 保证在等时线图上各点的合理分布，这 对准确求得样品的(87Sr/86Sr)0初始比 值是很重要的。
三、 实验技术
3、溶样
• 在稀释法测定中，溶样的任务 除了分解样品外，还担负着使样品 中的铷、锶与稀释剂中的铷、锶混 合均匀的任务。 • ⑴ 将电热板打开至低档（低于100 度）
⑵ 样品中加入5滴纯化过的高氯酸， 置于电热板上微热，注意观查是否 有气泡逸出（此时可能有有机物）， 并加热使其尽量分解，补充1—2 滴 HCL04使有机物完全破坏。 ⑶ 然后加入3-5ml高纯HF于样品中， 在70-80度的电热板上继续加热， 不断摇动，待样品全部溶解。
6、质谱测试
质谱测试前需先抽真空，当真空达 5×10-8Pa时方可测试。在8kv高压下先把 灯丝两端加上电流，开始电流增长较快， 以0.025A递增。Rb大约在1.6-1.8A即可发 射。当离子流增长到一定程度以后，计算 机控制磁场扫描，寻找峰中心，而后继续 增长电流，同时调整聚焦参数。计算机控 制每个峰的扫描时间为5秒，转换时间为2 秒，根据每一预期离子流强度指标给出各 自的数据块。
Sr的发射电流为2.6A左右，当 计算机确定好每一质量数的磁场位 置，调整各种参数后，开始测量。 同Rb一样，每个峰值扫描时间为5 秒，转换时间为2秒，在每个不同的 预期离子留强度水平之下，计算机 给出每一个数据块并打印出来。
四、数据处理
• 1 由(87Rb/85Rb)m,加入的87Rb的量，称样 量，及实验室已定参数，可求出Rb含量， 87Rb丰度。 • 2 由(86Sr/88Sr)m,(87Sr/86Sr)m, • (84Sr/88Sr)m,加入的84Sr的量，称样量， 及实验室已定参数，可求出Sr含量， 87Sr,86Sr丰度。 • 3 由此可求出各个样品的 87Rb/86Sr(X),87Sr/86Sr(y),画出等时线， 求出87Sr/86Sr的初始值，根据等时线的斜 率，求出年龄。
• ⑹ 取下后冷却，用纯水提取，提 取溶液转移到离心管内，用高纯水 洗三次坩锅。离心管内总体积约2ml， 用高纯水将离心管壁洗净，剩余的 样品残渣转移不过去，不影响测定， 可弃去。 • ⑺ 离心分离20分钟（转速4000转 /分），离去沉淀(除去过氯酸铷、 高氯酸钾)，将溶液转入5ml小烧杯。
• ⑷ 剩余的HF蒸干，并用2-3滴高 氯酸(高纯)将氟离子全部赶净，此 时酸分解出现大量的白烟，加热至 白烟全部冒尽，再补充1—2滴 HCL04，全部转化成湿盐状(高氯酸 盐)，中温下微热蒸干，直至不再冒 烟为止。 • ⑸ 将电热板温度升高至300--350度，灼烧样品15分钟。
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Sr的发射温度比Rb高，它的发射 电流一般为2.6A左右，因为Sr、Rb 同位素在质量数上有重叠，为了防止 Sr、Rb 在化学分离的不彻底，而造 成Rb87叠加在Sr87峰之上而产生误 差，一般在测试Sr87时可以手动找 Rb峰，如果Rb出现峰值，就可以利 用Sr、Rb发射的电流差把Rb在2.3A 烧掉，这时再进行测试Sr87，从而 保证87质量数的峰值为Sr87的本身 峰值，使测试精度达到最佳。
（βˉ：多余的中子变为 质子 + 中子）
根据放射性衰变定律，可将计算年令的一般公 式表示为
87Sr放
= 87Rb(eλt - 1)
------------(1)
87Sr样
= 87Sr初 + 87Sr放
= 87Sr初 + 87Rb(eλt - 1)--------（2）
用固定值Sr86作基准。同时除等式两边，按 照（2）式即可得到单个岩石和矿石的年令，但目 前，都是用等时线法(3)计算年龄及锶的初始比 值．
HCl04是商品试剂中杂质最多的 一种，但在整个实验流程中，所用 的HCl04 总量仅几小滴，必要时可 在石英容器中作减压蒸馏。
3）HCl04的提纯
试剂的配制
1.5molHCl 2.5 mol/L HCl 0.25 mol/L H3PO4 HF HCLO4
2、称样
• ⑴ 检查天平干燥剂,如变粉红色,放在电 热板烘干,变蓝绿色。 • ⑵ 调整天平的内部零点。 • ⑶ 根据计算的称样量、最佳稀释比， 准确称取样品50毫克，并分别加入87Rb 、 84Sr稀释剂，置于坩埚中。 • ⑷ 作好原始记录。 • ⑸ 登记天平使用情况。
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1、试剂的提纯和配制 2、称样 3、溶样 4、化学分离 5、样品带处理及点样 6、质谱测试
1、试剂的提纯和配制
1）盐酸及水的提纯 水先经去离子化，然后用烧瓶进 行蒸馏，再用石英蒸馏器(图)进行 亚沸蒸馏。HCI也用石英蒸馏器进 行亚沸蒸馏，必要时可作两次亚沸 蒸馏。
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所谓亚沸蒸馏即从液面上方加热， 使被加热的液态试剂对流不强烈， 且加热温度不超过试剂的沸点，这 样试剂从不沸腾，从而防止气泡和 飞沫形成，后者可能把未经蒸发纯 化的试剂带到接收容器中。亚沸蒸 馏形成的蒸汽在冷指上冷凝，并收 集在接收容器中。
5、样品带处理及点样
Rb、Sr质谱测定是一般采用Ta 带，Ta带亦是由高纯的金属T焊机焊到灯座上， 先用超纯水加几滴HCl 煮沸10分钟， 清洗烘干，把其在真空中加热去气， 除去其表面的杂质，备用
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我室目前Rb-Sr 采用的发射剂 为0.25mol H3PO4。经过几年使用 效果良好。使用时先滴1-2滴（用微 量移液器上样）H3PO4，微干时把 样品点到H3PO4上，带电流控制在 2安培，蒸干样品。再一次加热去气， 准备上质谱测试。
二、样品的选择
• 矿物有： 黑云母、白云母、锂云母、钾长石和 海绿石等； • 岩石有： 花岗岩类、酸性火山岩、富钾变质岩 和沉积岩中的页岩、泥质粉砂岩、粘 土等。
样品测年方式
1、单矿物、岩石地质年代测试（单点）
白云母、黑云母、钾长石等。花岗岩 等酸性样品、全岩。 2、等时线地质年代测试 等时线法测定地质年代，要求样品点 在等时图上有良好的线性分布，选取 Rb/Sr比值不同的样品是必要的。