[發(fā)明專利]一種確定石膏類礦物形成年代的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011155502.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112505129B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉恩濤;趙建新;呂曉霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01N27/626
• 分類號(hào): G01N27/626
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

本發(fā)明屬于第四紀(jì)年代學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種確定石膏類礦物形成年代的方法，主要包括樣品挑選、加入稀釋劑、樣品溶解、溶液共沉淀、U和Th化學(xué)分離、U和Th同位素比值測定、U?Th年齡的計(jì)算等步驟。本發(fā)明提供的專門針對(duì)石膏類礦物定年的方法，具有準(zhǔn)確度高、檢測時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速、簡單、高效溶解大劑量石膏類礦物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及第四紀(jì)年代學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定石膏類礦物形成年代的方法。

背景技術(shù)

石膏類礦物主要包括石膏(CaSO₄·2H₂O)、硬石膏(CaSO₄)等產(chǎn)出于蒸發(fā)環(huán)境中的沉積產(chǎn)物。石膏類礦物是古氣候、古環(huán)境演化研究的重要對(duì)象，形成于被隔離的海洋、瀉湖、鹽湖等環(huán)境中。石膏是重要的工業(yè)原料和建筑材料，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。石膏類礦物在中國西部地區(qū)廣泛發(fā)育，青藏高原北部的柴達(dá)木盆地、青海湖地區(qū)都發(fā)育了大范圍的內(nèi)陸鹽湖，沉積了巨厚的晚新生代石膏類產(chǎn)物。例如，在青海西部察爾汗鹽湖區(qū),晚新生代沉積物厚度可達(dá)5300米。

在地質(zhì)研究過程中，石膏類礦物是重要的研究對(duì)象，蘊(yùn)含著豐富的古氣候古環(huán)境信息。在地層研究中，石膏層是重要的標(biāo)志層，往往呈層狀大范圍產(chǎn)出，具有重要的環(huán)境指示意義。石膏層有助于古氣候、古環(huán)境和古鹽水等方面的研究，其記錄著豐富的環(huán)境演化信息，保存著普通鹽湖沉積物中缺乏的海水咸化寶貴資料。盆地中鹽類物質(zhì)的沉積過程受控于青藏高原氣候和環(huán)境的變化，而青藏高原氣候環(huán)境的變化過程又與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，因而針對(duì)石膏類礦物研究對(duì)于揭示青藏高原階段性隆升和晚新生代環(huán)境演化都具有重要的意義。

在石膏研究中，精確確定其形成年代是重要的研究內(nèi)容，同時(shí)也是第四紀(jì)年代學(xué)的難點(diǎn)方向。建立石膏礦物的精確年代對(duì)于石膏研究是必不可少的，精確的礦物年代數(shù)據(jù)對(duì)于揭示石膏形成過程及其控制因素、查明古氣候古環(huán)境演化及區(qū)域構(gòu)造歷史都至關(guān)重要，但是能用于石膏類礦物定年的方法很少。鈾系定年是基于放射性核素²³⁸U與其衰變體系中²³⁴U和²³⁰Th之間的不平衡關(guān)系，測定地質(zhì)年代的定年方法，被廣泛應(yīng)用于測定更新世以來的珊瑚、石筍等沉積物年代。與珊瑚、石筍類碳酸巖礦物相比，對(duì)石膏礦物展開鈾系定年存在兩大難點(diǎn)：(1)石膏類礦物難溶于水，也難溶于酸，且隨著酸度的增加，石膏的溶解度反而降低，在25℃水中，石膏的溶解度為2.08mg/mL，在25℃硝酸(2％)中石膏的溶解度小于5mg/mL，而珊瑚、石筍等鈾系定年常見礦物加入硝酸和鹽酸即可溶解；(2)石膏類礦物中U同位素的含量往往較低，一般只有10-60ppb，平均30ppb，在質(zhì)譜分析過程中U和Pb含量較低，給鈾系定年帶來了很大的難度，而珊瑚中鈾的含量平均約3ppm，是石膏類礦物的100倍。一方面石膏類礦物中U含量低，另一方面石膏在硝酸和水中的溶解度也很低，導(dǎo)致化學(xué)分離得到的溶液中U和Th同位素含量低，給石膏類礦物鈾系定年帶來很大的挑戰(zhàn)。由此可見，采用一般酸解碳酸鹽巖的方法無法溶解足夠量的石膏樣品，對(duì)后續(xù)U和Th的分離、測試都會(huì)帶來很大的影響，無法獲得精確的礦物形成年代。

目前針對(duì)石膏礦物可供選擇的定年方法很少，石膏礦物鈾系定年因?yàn)槿芙舛鹊汀含量低而具有較大的難度。因此有必要針對(duì)石膏礦物開發(fā)U-Th定年方法，實(shí)現(xiàn)石膏類礦物高精度鈾系定年，以解決上述存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種可精確確定石膏類礦物(含石膏、硬石膏等)形成年代的分析方法。

本發(fā)明提供一種確定石膏類礦物形成年代的方法，包括以下步驟：

步驟S101，樣品挑選：挑選透明、純凈的石膏類樣品，避開表面沾有泥質(zhì)或粘土類的樣品，將挑選出的石膏類樣品蒸干，取3～5g蒸干后的石膏類樣品研磨成30～40目的粉末，用He氣或N₂氣吹掉表面可能沾有的粉塵后，在雙目顯微鏡下挑選出重量大于150mg的純凈的礦物粉末樣品；由于石膏在水中具有一定的溶解性，因此不能水洗；