[发明专利]一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法

说明书

本发明涉及一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法，所述处理方法包括对样品的分相处理和化学纯化处理，分相处理是通过将冷泉碳酸盐的粉末样品加入混合重液中，通过加大混合重液中密度较小的重液所占比重，使混合重液的密度逐渐下降，借助样品中不同矿物的密度和粒度的差异性，先后从混合重液中析出若干个子样品。本发明适于对不纯冷泉碳酸盐样品进行物理分选，避免铀钍同位素发生分馏的现象；同时进一步地配合条件优化的化学纯化处理方法，使经处理的冷泉碳酸盐样品适于U系回归线测年模式。经实验证明，利用本发明的方法，可获得准确可靠的²³⁰Th年龄数据。

技术领域

本发明涉及一种地质样品的化学处理技术，尤其是一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法。

背景技术

海底天然气水合物的发现，引起了各国政府和科学家的高度重视，冷泉及冷泉碳酸盐岩从而成为当今地球科学研究的热点之一(孙治雷等，2012；Sun et al.,2011；Sun etal.,2015；Sun et al.,2010)。由于冷泉是富甲烷的天然气流体，喷溢过程中携带大量细粒物质以烟囱状、块状、结壳状等形态沉积于海底，所以，冷泉碳酸盐的碳酸钙纯度很低。近20年来，国内外学者对冷泉碳酸盐沉淀过程中的生物地球化学机制的研究获得了显著成果，但对其形成时间的了解甚少(Cavagna et al.,1999；Teichert et al.,2003；Feng etal.,2010；Wirsig et al.,2012；Li et al.,2018)。因此，建立适应冷泉碳酸盐岩测定年龄的技术方法，有助于深入研究冷泉碳酸盐岩的形成时代，并在高精度时间尺度上对其进行历史重建。

目前，针对第四纪冷泉碳酸盐岩定年适应的放射性同位素方法较少，主要包括¹⁴C测年方法和U系不平衡测年技术。由于冷泉碳酸盐岩沉积过程中可能会受到从甲烷或其它源中派生出的老碳的影响，应用¹⁴C测年技术常无法得到准确年龄。而应用铀系测年技术时必须对样品所含碎屑物携带的原始U和Th进行校正，也就是将一个样品采用化学溶剂淋取或物理沉淀分层等方法分成5-7个子样品，通过分析每个子样品的U-Th同位素组分，在回归线上确定其年龄。经典的回归线校正方法主要有L/R(leachate/residue)法(Ku andLiang,1984；Herczeg and Chapman,1991；马志邦等，2010a)，L/L(leachate/leachate)法(Schwarcz and Latham,1989；Peng et al.,2014)和TSD(Total-Sample Dissolution)方法(Luo and Ku,1991；马志邦等，2010b)。这些方法中L/R技术的一个重要前提是要求用稀酸淋取样品时不发生U-Th同位素分馏。然而，在实际操作中往往难于把握，导致现有方法对冷泉碳酸盐铀系等时线定年时，很难避免各子样品在化学处理过程中铀钍同位素发生分馏的情况。

发明内容

为了获得海底不纯冷泉碳酸盐的准确年龄，本发明的目的是提供一种适于U系回归线测年模式的高效快捷、易于操作的冷泉碳酸盐样品处理方法，包括对冷泉碳酸盐样品的分相技术和化学纯化技术，本发明的方法可保证冷泉碳酸盐样品在处理过程中不会发生铀钍同位素分馏，达到重建时间标尺的目的。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案如下：

一种适于U系回归线测年模式的冷泉碳酸盐样品处理方法，包括对样品的分相处理：

将冷泉碳酸盐的粉末样品加入混合重液中，所述混合重液包含第一重液和第二重液，所述第二重液与第一重液二者能无限混溶且第二重液密度小于第一重液的密度；通过不断增加所述第二重液在所述混合重液中所占比例使所述混合重液的密度逐渐下降，借助所述粉末样品中不同矿物的密度和粒度的差异性，先后从混合重液中分离出若干个冷泉碳酸盐的子样品。

所述方法还包括对各子样品进行化学纯化处理，所述化学纯化处理包括：