【国家标准(GB)】 岩石中铅、锶、钕同位素测定方法

ICS 27.120. 30
中华人民共和国国家标准
GB/T 17672—1999
岩石中铅、锶、钕同位素测定方法Determinations for isotopes of lead,strontiumand neodymium in rock samples1999-02-10 发布
1999-08-01实施
国家质量技术监督局发 布
GB/T17672—1999
铅、锶、钕同位素在地球化学及同位素地质年代学研究、探讨物质来源、指导找矿等研究中都起到了极其重要的作用。该标准方法的制定将岩石中铅、锶、钕同位素研究在地质学领域的应用提高到新的水平，因此对其测定方法标准化就显得较为重要本标准的附录A为提示的附录。
本标准由全国核能标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：核工业北京地质研究院本标准主要起草人：张桂存、崔建勇、高鼎顺。I
1范围
中华人民共和国国家标准
岩石中铅、锶、同位素测定方法Determinations for isotopes of lead,strontiumand neodymium in rock samplesGB/T 17672—1999
本标准规定了岩石样品中铅、锶、钕的分离，测定方法，试剂，仪器，分析步骤，结果计算及精密度本标准适用于岩石及其他地质物料中铅、锶、钕同位素比值的测定，也适用于同位素比值的分别测定。
2方法提要
岩石试样经氢氟酸、高氯酸分解，铅在氢溴酸体系中用阴离子交换树脂分离。流出液蒸干后用于锶、总稀土的分离，锶、总稀土用0.168mm~0.084mm阳离子交换树脂分离，钕用0.084mm~0.042mm阳离子交换树脂以α-羟基异丁酸淋洗液分离。铅、锶、钕同位素用质谱计测定同位素比值。3主要仪器与设备
3.1热表面电离质谱计（测量精度优于十万分之五）3.2分析天平（感量为万分之一）3.3酸度计
3.4离心机（4000r/min）
3.5超声波振荡器
3.6石英亚沸蒸馏器
石英试剂瓶（500mL）
3.8石英容量瓶（100mL）
聚四氟乙烯管形瓶（15mL）
塑料离心管（1.5mL）
氟塑料毛细管
石英烧杯（50mL）
石英烧杯（10mL）
石英烧杯（1mL）
石英玻璃加样管
石英交换柱（Φ内5mm×140mm）3.17
石英交换柱（Φ5mm×140mm）
玻璃交换柱（Φ内2mm×320mm）微量注射器（10μL）
国家质量技术监督局1999-02-10批准1999-08-01实施
GB/T 17672—1999
4试剂与材料（除特殊说明外，试剂均为优级纯）4.1盐酸（p=1.185g/cm）
4.2盐酸（p=1.185g/cm2，分析纯）4.3高氯酸（p=1.670g/cm2）
4.4氢氟酸（p=1.14g/cm）
4.5氢氧化氨（p=0.900g/cm2）
4.6α-羟基异丁酸
硝酸（p=1.39g/cm2）
4.8过氧化氢
磷酸（0.17mol/L，经阳离子交换纯化）高纯水（去离子水经亚沸蒸馏后的分析用水）4.10
1α-羟基异丁酸（4.6)淋洗液
1000mL水（4.10)中含有28.1gα-羟基异丁酸（4.6），用氢氧化氨（4.5）调至pH=4.65。4.12
氢氟酸（双瓶蒸馏）（1十1）
高氯酸（亚沸蒸馏）（1十1）
硝酸（亚沸蒸馏1mol/L）
盐酸（亚沸蒸馏）（1十1）
盐酸（亚沸蒸馏）（1十2）
盐酸（亚沸蒸馏）（1十6）
盐酸（亚沸蒸馏，0.05mol/L）
氢溴酸（0.5mol/L）
偶氮肿Ⅲ溶液（0.1%）
氯乙酸-乙酸钠（pH=2.5）
强酸性阳离子交换树脂（0.168mm~0.084mm）强酸性阳离子交换树脂（0.084mm~0.042mm）强碱性阴离子交换树脂（0.084mm~0.042mm）硅胶胶状悬浮液
取一定量的硅胶（优级纯），放人石英瓶中，加入高纯水（4.10）超声振荡使硅胶成胶状液，静置0.5h，取上部胶状液离心，用硝酸（4.14)洗除铅，用高纯水（4.10)洗至中性（每次洗硅胶时，首先超声振荡，然后离心），用高纯水（4.10）制成硅胶悬浮液5试样
采集的样品要新鲜。试样磨碎至小于74um，在加工过程中要避免污染，取样要有足够的代表性。6化学分离步骤
6.1器皿的清洗
所用器血均用盐酸（4.2）、盐酸（4.1）、盐酸（4.17），高纯水（4.10)依次清洗。全部操作均在净化间内进行。
6.2试样分解
取0.1g～0.5g左右的岩石粉末试样于聚四氟乙烯管型瓶（3.9）中，用少量高纯水（4.10)润湿试样，加入5mL氢氟酸（4.12），2mL高氯酸（4.13）摇匀后盖上盖，在控温电热板上低温加热24h～48h至试样全部溶解。揭去盖，蒸干试样，升温至180C至白烟冒尽。用2mL盐酸（4.15）冲洗管形瓶内壁并2
蒸干，使试样转化为氯化物。
6.3离心分离
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将1.5mL盐酸（4.17)加人经过6.2步骤的聚四氟乙烯管型瓶中，再次溶解试样并转移到塑料离心管（3.10）中，在离心机（3.4）上离心5min，上部清液（A）备作铅、锶、钕离子交换分离，下部残渣弃去。6.4铅的分离
6.4.1交换柱的处理
将阴离子交换树脂（4.24）装人交换柱（3.16）中，树脂高9cm，流速为0.2mL/min。用盐酸（4.15）、高纯水（4.10)依次淋洗交换柱，用盐酸（4.17)平衡交换柱。6.4.2铅的分离
将清液（A）加人交换柱内，用5mL盐酸（4.17)淋洗交换柱，用烧杯（10mL）接收流出液（B）。再用0.5mol/LHBr淋洗铁至流出液KSCN检查不变红，用5mL盐酸（4.17）淋洗，用盐酸（4.15）洗脱铅，用烧杯（10mL）接收洗脱液，洗脱液体积8mL～9mL。蒸干备于质谱测定，6.5锶和总稀土的分离
6.5.1交换柱的处理
将阳离子交换树脂（4.22）装人交换柱（3.17）中，树脂高10cm，用盐酸（4.15），高纯水（4.10）依次淋洗交换柱至中柱。
6.5.2锶的分离
将铅试样的流出液（B）加人交换柱，用盐酸（4.17）40mL淋洗，流出液弃去，用5mL左右盐酸（4.16）淋洗锶，用石英杯（3.13）接收锶，蒸干备用于质谱测定，用30mL盐酸（4.15）解析并蒸干总稀土，得(C)。
6.6钕的分离
将分离锶后总稀土（C)加几滴稀盐酸并加热溶解，用加样管（3.15)将其溶液，加人预先处理好的加压交换柱（3.18），以α-羟基异丁酸淋洗液（4.11）淋洗，控制流速在35S/滴～40S/滴，温度为15C～20C，在淋洗2.0mL后接钕。接收体积为0.6mL左右，蒸干后备用于质谱测定。也可以用HDEHP法分离钕，具体操作见附录A。
7铅、锶、钕同位素分析
7.1样品带的预处理
先将带放人盐酸（4.16)中浸洗，再用高纯水（4.10）冲洗至中性，烘干。将带点焊在插件上，然后置于高真空设备中，在1800℃除气0.5h。7.2铅的涂样
用磷酸（4.9）溶解铅样，用微量注射器（3.19）吸取5μL～10μL硅胶悬浮液（4.25）。加于经7.1处理好的带中央，通电蒸干，用微量注射器将铅样加于带的硅胶处，然后蒸干并红化样品带，将插件装在质谱计上。
7.3铅的质谱同位素分析
当质谱计运行正常，真空度达到3×10-6Pa时，将带温升至约1100C时，首先调出208Pb峰的准确位置，并依次调出2\7Pb、20*Pb、204Pb峰的位置，固定磁流，然后检查有无杂峰，当有杂峰存在时，维持该带温直至杂峰完全消除，再检查有无205T1峰，如有205T1峰时，维持该带温继续烧除205T1峰，直至完全消除为止。如无205T1峰时，调好峰形和分辨，将带温升至1300C左右，按仪器规定程序准确测定铅同位素比值7.4分析结果的表述
7.4.1质量分馏的校正
首先根据式（1)计算质量分馏系数子(208/206)标=（208/206）测×（1+2f).（1)
式中：（208/206）标、（208/206）测2—1999
GB/T 17672
［（208/206）标
（208/206）满
分别为标准样品NBS981的标准值（推荐值）、1300℃C时该标样的测量值。
-1300C时测得的质量分馏系数。将于值代人下式求得各比值的校正值(208/206)p=（208/206)P测×(1+2f)(207/206)p=（207/206)P测×（1+）(204/206)p=（204/206)P测×（1-2f）式中：（204/206)p、（204/206）P测—7.4.2铅同位素原子丰度的计算
分别为样品铅同位素原子比的校正值和测量值。20 Ap=1+(204/206)p+(207/206)p+(208/206)pX100
204Ap=（204/206)p×206Ap
207Ap=（207/206)p×206Ap
208Ap=(208/206)p×206Ap
式中：Ap
样品中铅同位素的丰度值。
7.5锶的涂样
（3）
·（4）
（5）
·（6）
.（7)
（8）
（9）
用高纯水（4.10)溶解经6.5.2制备的锶试样，用微量注射器（3.19）分3次～4次，每次2L～3μL将试样溶解液分别滴加于经（7.1)处理的样品带的中心区域，然后蒸干并红化样品带，将插件放人质谱计。
7.6锶的质谱同位素分析
等质谱计运行正常，真空度达到3×10-6Pa时，带温控制在1250℃C士50℃，当丰度最高的同位素的离子流强度达到1X10-11A时测量锶同位素比值7.7分析结果的表述
用（88/86）标=8.37521做内标可正规化87/86的比值。(88/86)标=（88/86)测×（1+2f）（88/86)标
L（88/86)测
（87/86)正规化=（87/86）测×（1十）式中：（87/86）正规化、（87/86）测7.8钕的涂样
样品锶同位素的正规化值、测量值。.（10）
（11)
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用磷酸（4.9)将6.6分离好的钕试样溶解，用微量注射器（3.19）分3次～4次，每次2μL～3uL涂于经7.1处理好的样品带的中心区域，样品带的加热电流控制在0.5A左右，慢慢蒸干并红化，将插件装在质谱计上。
7.8.1钕的同位素测量
用质谱计（3.1)以静态方式进行钕的同位素测定，为监测14°Ce以校正142Ce对142Nd的干扰，其接收器选择如下：
接收器杯：2
对应同位素质量：146145144143142140当仪器运行正常，离子源区真空度优于1.5×10-5Pa，分析器真空度达到3×10-6Pa时，即可准备测量。用双带法通过Nd+测定钕的同位素比值时，需先加热电离带，加热温度控制在1800℃～2000℃，然后缓慢加热样品带，电流控制在2.5A左右，当145Nd+的离子流强度达到3×10-12～10×10-12A时，4
即可按仪器规定程序测定钕同位素比值。7.8.2分析结果的表述
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用（146/144）标=0.7219做内标可正规化143/144的比值（143/144）正规化=（143/144）测×式中：（143/144）正规化、（143/144）测8
精密度
方法的精密度测定结果见表1：
样品号
208/206
平均值
平均值
平均值
3.866×10-3
5.012×10-3
3.900×10-3
1.084×10-2
7.287×10-3
9.803×10-3
（146/144）+0.7219
0.7219 X 2
样品中钕同位素原子比的正规化值和测量值。表1方法精密度
207/206
1.104×10-3
1.382×10-3
2.349×10-3
2.464×10-3
1.974×10-3
6.976×10-3
204/206
3.325×10-4
8.063×10-4
2.252×10-4
3.056×10-4
2.806×10-4
6.908×10-4
2.591×10-4
3.671×10-4
2.319×10-4
2.023×10-4
2.580×10-4
2.681×10-4
.....(13)
143/144
9.155×10-5
9.376×10-4
1.962×10-4
1.610×10-4
1.113×10-4
9.516×10-5
离子交换柱的制备
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GB/T17672
附录A
（提示的附录）
二（α-乙基己基）正磷酸法（HDEHP法）分离将阴离子交换树脂（4.24）装人石英交换柱（Φ内6mm×140mm），约5mm。溶液流干后，慢慢加人已制备好的二（α-乙基已基）正磷酸十聚四氟乙烯粉末涂结型阳离子交换树脂，柱高100mm。加人稀盐酸（4.17），在自然流速下，放置2h～3h，压实树脂。树脂上部再覆一层5mm厚的阴离子交换树脂（4.24）。加30mL盐酸（4.15）清洗，20mL0.2mol/L盐酸平衡酸度。A2
钕的分离
用加样管（3.15）将试样溶液加人交换柱中，加10mL0.2mol/L盐酸淋洗，再用10mL0.2mol/L盐酸淋洗钕，用10mL烧杯收集，蒸干送质谱测定。A3交换柱再生
用3mL～5mL盐酸（4.15）分几次淋洗交换柱后，加30mL盐酸（4.15）再生交换柱，20mL0.2mol/L盐酸平衡酸度。
柱不用时，浸泡在稀盐酸中
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