STRONTIUM SPIKE CALIBRATION IN THE ISOTOPE DILUTION METHOD: NEW APPROACHES AND SOLUTIONS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article discusses and provides theoretical verification of methods for determining the parameters of a spike solution (the content of the element under study and its isotopic composition) using strontium as an example. The study of its isotopic composition in rocks and minerals is widely used in geochemical and isotope-geochronological studies. The authors propose a new method for certifying a strontium spike — determining its parameters based on the results of isotopic analysis of two mixtures of the tracer with a reference solution. In this case, the ratios between three stable isotopes (84Sr, 86Sr, 88Sr) are used and precise knowledge of the Sr concentration in the spike solution is not required. The isotopic composition of one of the mixtures is specified by the average geometric value of the isotopic compositions of the reference solution and the spike, and the isotopic composition of the other is the average arithmetic value of these indicators. The combined use of these mixtures makes it possible to obtain all the parameters of the spike — the Sr concentration and its isotopic composition. The authors believe that the most correct way to determine these parameters is to use all four stable isotopes of Sr. One of the promising ways to determine the parameters of the spike solution is to use a reference solution enriched with the isotope 87Sr, in which the natural ratios of the remaining isotopes are preserved. The proposed methods are given a detailed theoretical justification and a graphical representation.

About the authors

Yu. V Goltsman

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry Russian Academy of Sciences (IGEM RAS)

Email: yury.goltsman@mail.ru
Moscow, Russia

S. N Bubnov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry Russian Academy of Sciences (IGEM RAS)

Email: bubnov@igem.ru
Moscow, Russia

References

  1. Аракелян В.С. (1963) Оптимальные условия разбавления при анализе методом изотопного разбавления. Заводская лаборатория. 29 (1), 78–80.
  2. Афанасьев Г.Д., Зыков С.И. (1960) Результаты определения аргоновым методом возраста эталонных проб мусковита, биотита и микроклина. Определение абсолютного возраста дочетвертичных геологических формаций: Труды МГК, 21 сессия, докл. сов. геол. М.: Изд. АН СССР, 9–14.
  3. Выгодский М.Я. (2008) Справочник по высшей математике. М.: Астрель. 991 с.
  4. Гольцман Ю.В., Баирова Э.Д., Шанин Л.Л., Буякайте М.И. (1975) Применение двойного трасера 84Sr 88Sr при определении стронция методом изотопного разбавления. Состояние методических исследований в области абсолютной геохронологии. М.: Наука, 37–42.
  5. Калеганов Б.А. (2002) Способ диагностики реликтовых и аутигенных минералов в горных породах. Ежегодник-2001, Тр. ИГГ УрО РАН. 149, 312–314.
  6. Костицын Ю.А., Журавлев А.З. (1987) Анализ погрешностей и оптимизация метода изотопного разбавления. Геохимия. (7), 1024–1036
  7. Мельников Н.Н., Горохов И.М. (1976) Метод двойного изотопного разбавления. I Теоретические основы. Развитие и применение методов ядерной геохронологии. Л.: Наука, 7–27.
  8. Мельников Н.Н., Горохов И.М. (1977) Метод двойного изотопного разбавления. II. Погрешности при анализе стронция в геологических материалах. Проблемы датирования докембрийских образований. Л.: Наука, 235–243.
  9. Мельников Н.Н., Горохов И.М. (1979) Учет дискриминационных эффектов при изотопном анализе индикаторного Sr. Изотопные методы измерения возраста в геологии. М.: Наука, 138–143.
  10. РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения, https://web.archive.org/web/20160908020838/http://docs.cntd.ru/document/1200115154
  11. CRC Handbook of Chemistry and Physics-69th Edition Editor in Chief R. C. Weast (1988) Boca Raton, Florida: CRC Press Inc., 2400
  12. De Bièvre P., Barnes I.L. (1985) Table of the isotopic composition of the elements as determined by mass spectrometry. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 65, 211–230.
  13. Boelrijk N.A.I.M. (1968) A general formula for «double» isotope dilution analysis. Chem. Geol. 3, 323–325.
  14. Dietz L.A., Pachucki C.F., Land G.A. (1962) Internal standart technique for precise isotopic abundance measurements in thermal ionization mass spectrometry. Analyt. Chem. 34 (6), 709–710.
  15. De Bièvre P., Debus G. H. (1966) Precision mass spectrometric isotope dilution analysis. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 32 (2), 224–228.
  16. De Bièvre P., Peiser H. S. (1997) Basic equations and uncertainties in isotope-dilution mass spectrometry for traceability to SI of values obtained by this primary method. Fresenius’ J. Anal. Chem.. 359 (7), 523–525.
  17. Hofmann A. (1971) Fractionation correction for mixed-isotope spikes of Sr, K, and Pb. Earth Planet. Sci. Lett. 10(4), 397–402.
  18. Komori T., Yoshida H., Gunji K., Toida K., Tamura S. (1966) Determination of cerium, gadolinium, dysprosium, erbium, and ytterbium. Bunseki Kagaku. 15 (6), 589–594.
  19. Kuritani T., Nakamura E. (2003) Highly precise and accurate isotopic analysis of small amounts of Pb using 205Pb 204Pb and 207Pb-204Pb, two double spikes. J. Anal. At. Spectrom. 18 (12), 1464–1470.
  20. Krogh T.E., Hurley P. M. (1968) Strontium Isotope Variation and Whole-Rock Isochron Studies, Grenville Pro­vince of Ontario J. Geoph. Res. 73 (15), 7107.
  21. Long L.E. (1966) Isotope dilution analysis of common and radiogenic strontium using 84Sr-enriched spike. Earth Planet. Sci. Lett. 1 (5), 289–292.
  22. Rotenberg E., Davis D.W., Amelin Y., Ghosh S., Bergquist B.A. (2012). Determination of the decay-constant of 87Rb by laboratory accumulation of 87Sr. Geochim. Cosmochim. Acta, 85, 41–57.
  23. Russell A., Papanastassiou D.A., Tombrello T.A. (1978) Ca isotope fractionation on the Earth and other solar system materials. Geochim. Cosmochim. Acta, 42 (8), ­1075–1090.
  24. Woodhead J.D., Volker F., McCulloch M.T. (1995) Routine lead isotope determinations using a lead-207–lead-204 double spike: a long-term assessment of analytical precision and accuracy. Analyst. 120 (1), 35–39.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).