Introducing a Comprehensive Data Reduction and Uncertainty Propagation Algorithm for U-Th Geochronometry with Extraction Chromatography and Isotope Dilution MC-ICP-MS

Authors

  • Ali Pourmand,

    Corresponding author
    1. Neptune Isotope Laboratory (NIL), Division of Marine Geology and Geophysics, Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science (RSMAS), The University of Miami, Miami, FL, USA
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  • François L. H. Tissot,

    1. Origins Laboratory, Department of the Geophysical Sciences, The University of Chicago, Chicago, IL, USA
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  • Monica Arienzo,

    1. Neptune Isotope Laboratory (NIL), Division of Marine Geology and Geophysics, Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science (RSMAS), The University of Miami, Miami, FL, USA
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  • Arash Sharifi

    1. Neptune Isotope Laboratory (NIL), Division of Marine Geology and Geophysics, Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science (RSMAS), The University of Miami, Miami, FL, USA
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Abstract

We present an open-source algorithm in Mathematica application (Wolfram Research) with a transparent data reduction and Monte Carlo simulation of systematic and random uncertainties for U-Th geochronometry by multi-collector ICP-MS. Uranium and thorium were quantitatively separated from matrix elements through a single U/TEVA extraction chromatography step. A rigorous calibrator-sample bracketing routine was adopted using CRM-112A and IRMM-035 standard solutions, doped with an IRMM-3636a 233U/236U ‘double-spike’ to account for instrumental mass bias and deviations of measured isotope ratios from certified values. The mean of 234U/238U and 230Th/232Th in the standard solutions varied within 0.42 and 0.25‰ (permil) of certified ratios, respectively, and were consistent with literature values within uncertainties. Based on multiple dissolutions with lithium metaborate flux fusion, U and Th concentrations in USGS BCR-2 CRM were updated to 1739 ± 2 and 5987 ± 50 ng g−1 (95% CI), respectively. The measurement reproducibility of our analytical technique was evaluated by analysing six aliquots of an in-house reference material, prepared by homogenising a piece of speleothem (CC3A) from Cathedral Cave, Utah, which returned a mean age of 21483 ± 63 years (95% CI, 2.9‰). Replicate analysis of ten samples from CC3A was consistent with ages previously measured at the University of Minnesota by single-collector ICP-MS within uncertainties.

Abstract

Nous présentons un algorithme open-source sur Mathématica (Wolfram Research) pour le traitement des données de géochronométrie U-Th obtenues sur multi-collecteur ICP-MS. L'algorithme permet une réduction des données transparentes et propage les erreurs systématiques et aléatoires par simulation de Monte Carlo. L'uranium et le thorium sont séparés de manière quantitative des éléments de matrice grâce à une seule étape de chromatographie d'extraction sur U/TEVA. Une routine rigoureuse de bracketing standards-échantillons, utilisant les solutions standards CRM-112A et IRMM-035, a été adoptée pour corriger le biais de masse instrumental et les déviations entre les valeurs certifiées et mesurées des rapports isotopiques. La moyenne des rapports 234U/238U et 230Th/232Th dans les solutions standards varie, respectivement, entre 0.42 et 0.25‰ par rapport aux valeurs certifiées, et sont en accord avec les valeurs publiées dans la littérature, dans les barres d'erreurs. De multiple dissolutions de BCR-2 CRM (USGS) ont été effectuées avec un fondant à base de métaborate de lithium et les concentrations en U et Th sont actualisées à 1739 ± 2 et 5987 ± 50 ng g−1, respectivement. Nous avons évalué la reproductibilité des mesures de notre technique analytique en mesurant six aliquots de notre matériel de référence interne, un morceau du spéléothème CC3 broyé et homogénéisé, pour lequel nous obtenons un âge moyen de 21483 ± 63 ans (95% CI, 2.9‰). Les analyses conduites sur dix échantillons extraits d'un spéléothème (CC3A) de Cathedral Cave, Utah, sont en accord, dans les barres d'erreurs, avec les âges précédemment obtenus à l'Université du Minnesota par single-collecteur ICP-MS.