News & Article Details

radiometrik

Penanggalan Radiometrik dengan in-situ Rb-Sr

Penanggalan radiometrik menghitung material geologi dengan mengukur keberadaan unsur radioaktif berumur pendek atau berumur panjang (nps.gov). Istilah ini berlaku untuk semua metode penentuan usia berdasarkan peluruhan nuklir isotop radioaktif yang terjadi secara alami (Bates dan Jackson, 1984).

Untuk menentukan usia dalam tahun dari material bumi dan waktu kejadian geologi seperti penggalian dan subduksi, para ahli geologi memanfaatkan proses peluruhan radiometrik. Peluruhan radiometrik terjadi ketika inti atom radioaktif secara spontan berubah menjadi inti atom dari isotop yang berbeda dan lebih stabil.

Transformasi tersebut terjadi melalui emisi partikel seperti elektron (dikenal sebagai peluruhan beta) dan partikel alfa. Sebagai contoh, rubidium-87 (87Rb), sebuah elemen yang tidak stabil, menjadi strontium-87 (87Sr), sebuah elemen yang stabil, melalui peluruhan beta. Teknik geokronologi seperti ini telah dieksploitasi dan mapan selama lebih dari 80 tahun.

Berdasarkan sifatnya, peluruhan beta menghasilkan nuklida anak yang secara isobarik mengganggu induknya selama analisis spektrometri massa. Untuk memisahkan 87Rb dari 87Sr, diperlukan daya pemisahan massa sebesar M/ΔM ~300.000. Daya sebesar itu tidak dapat dicapai oleh IRMS (isotope ratio mass spectrometer).

Terdapat dua metode untuk mengukur penanggalan Rb-Sr, wet chemistry dan in situ. Teknik wet chemistry memiliki presisi terbaik, namun analisisnya sangat lambat dan melelahkan. Sedangkan in situ, lebih cepat, tapi kurang presisi. Ketepatan analitik merupakan hal penting, sebagai hasilnya banyak penelitian sebelumnya berfokus pada sampel yang mengandung mineral dengan Rb/Sr yang sangat tinggi (>500) atau sampel yang sangat tua (>1 Ga).

Metode Canggih Penanggalan Radiometrik Rb-Sr

Triple quadrupole ICP-MS banyak digunakan untuk mengukur penanggalan radiometrik Rb-Sr. Adanya sel tumbukan/reaksi, memungkinkan separasi 87Rb dari 87Sr. Namun, Thermo Scientific Neoma MS/MS MC-ICP-MS dapat mengukur penanggalan usia Rb-Sr dengan lebih presisi.

Neoma MS/MS MC-ICP-MS menggunakan prinsip filter, reaksi, dan separasi yang sama dengan triple quadrupole ICP-MS (ICP-TQ-MS) (Gambar 1). Namun, Neoma dapat melakukan analisis isotop secara simultan dengan ketepatan dan keakuratan rasio isotop tertinggi.

Neoma MS/MS MC-ICP-MS terdiri dari tiga komponen utama; (i) filter massa pra-sel, (ii) CRC heksapol, dan (iii) sektor magnetik (Gambar 1).

prinsip neoma ms/ms MC-ICP-MS

Pada application note, penentuan penanggalan radiometrik Rb/Sr dianalisis menggunakan tiga sampel, yaitu NIST®, MPI-DING dan USGS reference glasses, Plagioclase feldspars from the Shap and Dartmoor granite intrusions, dan Biotite from garnet-bearing schist Ra-D72 from the Mooselookmeguntic contact aureole, western Maine, USA.

Hasilnya, presisi eksternal (2 RSD, n = 10) dari rasio 87Sr/86Sr kurang dari 1‰ untuk semua sampel reference glasses, kecuali untuk NIST SRM612 dan MPI-DING GOR132-G yang memiliki konsentrasi Sr yang rendah, masing-masing 70 ppm dan 15 ppm (Gambar 2).

Perbandingan antara presisi eksternal pada 87Sr/86Sr
Gambar 2. Perbandingan antara presisi eksternal pada 87Sr/86Sr reference glasses dengan batas teoretis dari noise Johnson dan statistik penghitungan.

Rasio 87Sr / 86Sr yang diukur akurat dalam 0,7 ‰ dari referensi rasio 87Sr/86Sr (Gambar 3). Tingkat akurasi ini terbilang cukup untuk sebagian besar aplikasi sebagai variasi alami dalam 87Sr / 86Sr menjangkau rentang yang besar.

Ringkasan analisis radiometrik 87Sr/86Sr and 87Rb/86Sr.
Gambar 3. Ringkasan analisis 87Sr/86Sr and 87Rb/86Sr. (A) 87Sr/86Sr untuk keenam reference glasses. Bilah kesalahan yang diberikan adalah 2 SE. Garis horizontal menunjukkan rata-rata dan 2 SD dari 10 analisis ulangan. Garis putus-putus menunjukkan nilai referensi. (B) Penyimpangan 87Sr/86Sr dari nilai referensi sebagai persentase. (C) 87Rb/86Sr untuk enam gelas referensi. (D) Penyimpangan 87Rb/86Sr dari nilai referensi dalam persentase.

Analisis selanjutnya adalah Plagioklas dan K-feldspar dalam granit. Granit yang dugunakan dalam analisis ini, yaitu Shap Granite (SG-3) dan Dartmoor Granite (DG-4). Pada analsisis granit, kami mengadopsi pendekatan Bevan et al. dalam mengukur isokron pada material yang diketahui dan memiliki mineralogi yang sama (dalam hal ini SG-3) untuk menerapkan faktor koreksi (1.200) pada rasio 87Rb/86Sr dari DG-4. Hasilnya sebagai berikut:

Gambar 4 menunjukkan hasil 43 titik ablasi plagioklas dan K-feldspar di DG-4 memiliki tanggal yang dihitung sebesar 283,54±1,64 Ma. Analisis Rb/Sr in situ dari sampel terkait DG-1 dengan pengumpul tunggal iCAP TQ ICP-MS memberikan tanggal perhitungan Rb/Sr sebesar 284,6±14,7 Ma.

Isokron Rb/Sr untuk Granit Dartmoor
Gambar 4. Isokron Rb/Sr untuk Granit Dartmoor yang diukur pada Neoma MS/MS MC-ICP-MS (biru) dan iCAP TQ ICP-MS11 (merah).

Analisis terakhir adalah micas. Tidak seperti feldspar, micas (seperti biotit dan muskovit) memiliki fraksi massa strontium yang rendah. Oleh karena itu, penanggalan sampel-sampel ini menggunakan sistem peluruhan Rb/Sr mungkin tampak lebih sulit karena sinyalnya terbatas, terutama pada isotop-isotop minor Sr. Meskipun sistem deteksi Faraday memiliki noise yang lebih tinggi dibandingkan dengan SEM, sensitivitas yang lebih tinggi dan susunan multikolektor dari Neoma MS/MS MC-ICP-MS, dengan menggunakan Teknologi Penguat Thermo Scientific ™ 1013 Ω Amplifier ™ mampu menentukan tanggal Rb/Sr untuk butiran biotit dengan kadar Sr yang rendah, Ra-D72.

Hasil analisis terhadap 19 titik ablasi dengan menggunakan Neoma MS/MS MC ICP-MS, emberikan tanggal Rb/Sr sebesar 274,32 ± 10,8 Ma (Gambar 5A). Namun,  beberapa titik memiliki bilah kesalahan yang jauh lebih besar daripada yang lain. Bilah kesalahan yang besar ini bukan karena ketidakpastian analitik, melainkan menunjukkan variabilitas yang signifikan dalam sampel karena titik tersebut dilebarkan ke bawah.

Isokron Rb/Sr untuk biotit dari sampel sekis yang mengandung garnet
Gambar 5. Isokron Rb/Sr untuk biotit dari sampel sekis yang mengandung garnet (Ra-D72) yang diukur pada Neoma MS/MS MC-ICP-MS.

Dengan melihat setiap integrasi 1 detik dalam satu titik, maka dimungkinkan untuk menghasilkan isokron untuk seluruh 661 integrasi yang terdapat dalam 19 titik ablasi (Gambar 5B). Dengan demikian, kita dapat melihat kemungkinan rentang tanggal Rb/Sr dalam sampel. Isochron yang dihasilkan dengan hanya menggunakan 35 integrasi individu dari titik 5 (Gambar 5C) menunjukkan dua zona umur yang berbeda dalam satu titik. Kedua tanggal tersebut memiliki ketidakpastian yang lebih rendah secara keseluruhan pada kecocokan isokron dibandingkan dengan 19 titik ablasi secara keseluruhan (Gambar 5A), dan juga mengungkapkan informasi umur dari beberapa peristiwa yang tersembunyi oleh pendekatan konvensional.

Penjelasan lebih lanjut mengenai penanggalan radiometrik Rb-Sr dapat dibaca di application note.

 

Sumber:

nps.gov

sciencedirect.com

Share the Article
X

Contact Us

Drop your questions below, our representative team will get back to you within 24 hours

Find Us

Download

Download Brochure
Download E-Catalogue