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Methodology for in situ cosmogenic 10 Be and 26 Al analyses

In situ cosmogenic seminar. Methodology for in situ cosmogenic 10 Be and 26 Al analyses. Goal: 手順の体系と意味を理解する．. Outline: 1. サンプリング 2. 化学処理. 松四 雄騎 : matsushi@n.t.u-tokyo.ac.jp. 1. サンプリング. これは押さえたい ● ロケーション （緯度・経度，標高，傾斜，深度， 特記すべき環境条件） ● 風化もしくは侵食の様式 ● 岩石の密度. 岩石の必要量

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Presentation Transcript

  1. In situ cosmogenic seminar Methodology for in situ cosmogenic 10Be and 26Al analyses Goal: 手順の体系と意味を理解する． Outline: 1. サンプリング 2. 化学処理 松四 雄騎: matsushi@n.t.u-tokyo.ac.jp

  2. 1. サンプリング これは押さえたい ● ロケーション （緯度・経度，標高，傾斜，深度， 特記すべき環境条件） ● 風化もしくは侵食の様式 ● 岩石の密度

  3. 岩石の必要量 30–40 g のQuartz を取り出したい． 花崗岩: 石英25%とすると，~150 g の粉砕(0.2–1 mm)試料． 0.5–1 kg の岩石採取が必要． Crushing Wet or dry sieving 0.2–1 mm fraction >1 mm

  4. 2. 化学処理 Sampling 1 5 Al Be Oxidization Qtz purification 4 Cathode press 6 AMS (Accelerator Mass Spectrometry) 2 Dissolution by HF For stable Al FAAS (Flame Atomic Absorption Spectrometry) ICP-ES, -MS (Inductively-Coupled Plasma Emission or Mass Spectrometry) 3 Anion and cation exchange

  5. Or K-feldspar Ab An Plagioclase (1) 18% HCl with ~1% H2O2 (12 h×1) (2) 1% HF/HNO3 (9 h at least × 4) with ultrasonic agitation in 95°C. 石英を取り出す Silicon dioxide Qtz (Quartz): 石英, SiO2 Feldspar Group Or (Orthoclase): 正長石, KAlSi3O8 Ab (Albite): 曹長石, NaAlSi3O8 An (Anorthite): 灰長石, CaAl2Si2O8 Granite, Granodiorite 粉砕後，必要ならば重液分離して… Mica group: 雲母類 X2Y4–6Z8O20(OH, F)4 K, Na, Ca Si, Al Al, Fe, Mg

  6. (1) 18% HCl with ~1% H2O2 (12 h×1) (2) 1% HF/HNO3 (9 h at least × 4) with ultrasonic agitation in 95°C. 石英を取り出す できるだけピュアなSiO2を取り出し， Al のコンテントを減らしましょう． after HCl after HF/HNO3

  7. Be キャリアを加えて石英を溶解する ~3 ml of 100 ppm Be STD solution = ~0.3 mg 9Be HClO4 HF Qtz SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O↑ SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O↑ H2SiF6→2HF+SiF4↑ 2H2SiF6+HClO4→3SiF4↑+H2O↑+Cl2↑ 200°C

  8. イオン交換 存在しうる元素たち: Be, Al, K, Na, Ca, Mg, Fe 陰イオン交換 陰イオン 交換樹脂 (Dowex 1-X8) 陽イオン 交換樹脂 (Dowex 50W-X8) nROH−+An−⇔RnAn−+nOH− 鉄（Ⅲ）→クロロ錯イオン Fe3++4Cl−→[FeCl4]− 10-25 ml カラム 12 M HCl: 1 カラム 0.5 M HCl: 2 カラム 9 M HCl: 1 カラム Sample 9 M HCl+H2O2: 1 カラム

  9. 10-25 ml カラム 4 カラム 2 3–4 1 2 Be Al Mg K Ca Na 0.5 M HCl 1.1 M HCl 3 M HCl イオン交換 存在しうる元素たち: Be, Al, K, Na, Ca, Mg, Fe 陽イオン交換 陰イオン 交換樹脂 (Dowex 1-X8) 陽イオン 交換樹脂 (Dowex 50W-X8) nRH++Mn−⇔RnMn++nH+ 同じpHなら，分配係数は， Al3+>Ca2+>Mg2+>Be2+>K+>Na+ 6 M HCl: 5 カラム H2O: 2 カラム Sample 0.5 M HCl: 4 カラム 1.1 M HCl: 6 カラム 3 M HCl: 3 カラム

  10. 酸化 BeとBの分離 Be(OH)2+2H+ →Be2++2H2O マッフル炉 or 電子レンジ坩堝 NH4OH HNO3 Be(OH)2→ BeO+2H2O↑ 4AlCl3+3O2→ 2Al2O3+6Cl2↑ Be2++2OH− →Be(OH)2↓ プレス BeO with Nb Al2O3 with Ag 遠心分離＋上澄み廃棄

  11. Kohl, C.P., Nishiizumi, K., 1992. Geochimica et Cosmochimica Acta 56, 3583–3587. J.O. Stone’s Lab. Website http://depts.washington.edu/cosmolab/ ⇒Online exposure age and erosion rate calculators

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