Nickel Isotope Variations in Terrestrial Silicate Rocks and Geological Reference Materials Measured by MC-ICP-MS

Authors


Corresponding author. e-mail: bleuenn.gueguen@gmail.com

Abstract

Although initial studies have demonstrated the applicability of Ni isotopes for cosmochemistry and as a potential biosignature, the Ni isotope composition of terrestrial igneous and sedimentary rocks, and ore deposits remains poorly known. Our contribution is fourfold: (a) to detail an analytical procedure for Ni isotope determination, (b) to determine the Ni isotope composition of various geological reference materials, (c) to assess the isotope composition of the Bulk Silicate Earth relative to the Ni isotope reference material NIST SRM 986 and (d) to report the range of mass-dependent Ni isotope fractionations in magmatic rocks and ore deposits. After purification through a two-stage chromatography procedure, Ni isotope ratios were measured by MC-ICP-MS and were corrected for instrumental mass bias using a double-spike correction method. Measurement precision (two standard error of the mean) was between 0.02 and 0.04‰, and intermediate measurement precision for NIST SRM 986 was 0.05‰ (2s). Igneous- and mantle-derived rocks displayed a restricted range of δ60/58Ni values between −0.13 and +0.16‰, suggesting an average BSE composition of +0.05‰. Manganese nodules (Nod A1; P1), shale (SDO-1), coal (CLB-1) and a metal-contaminated soil (NIST SRM 2711) showed positive values ranging between +0.14 and +1.06‰, whereas komatiite-hosted Ni-rich sulfides varied from −0.10 to −1.03‰.

Abstract

Bien que les premières études démontrent la pertinence des isotopes du nickel en cosmochimie et en tant que signature biologique, la composition isotopique du nickel des roches ignées et sédimentaires terrestres ainsi que celle des dépôts de minerais est encore très peu connue. Notre contribution s'organise en quatre axes, (a) détailler la procédure analytique pour la détermination des compositions isotopiques en nickel, (b) déterminer la composition isotopique de matériaux géologiques de référence variés, (c) estimer la composition isotopique de la Terre Silicatée Globale (BSE) par rapport au standard isotopique de référence de nickel NIST SRM 986, et (d) reporter la gamme des fractionnements isotopiques du nickel dépendants de la masse dans les roches magmatiques et les dépôts de minerais. Après purification suivant une procédure de chromatographie en deux étapes, les rapports isotopiques du nickel ont été mesurés par MC-ICP-MS puis corrigés du biais de masse instrumental par la méthode du double-spike. La fidélité de nos mesures (erreur standard de la moyenne) est comprise entre 0.02 et 0.04‰, et la précision de mesure intermédiaire pour le NIST SRM 986 est de 0.05‰ (2s). Les roches ignées et mantelliques montrent une gamme restreinte de valeurs isotopiques δ60/58Ni entre −0.13 et +0.16‰, ce qui suggère une composition moyenne de la BSE à +0.05‰. Les nodules de manganèse (Nod A1; P1), le shale (SDO-1), le charbon (CLB-1) et le sol contaminé en métaux (NIST SRM 271) donnent des valeurs δ60/58Ni positives comprises entre +0.14 et +1.06‰, tandis que les sulfures riches en nickel présents dans les komatiites ont des valeurs négatives allant de −0.10 à −1.03‰.

Ancillary