A column chemistry is the most useful tools for isolating the elements of interest in isotope geochemistry. Here we introduce the chemical experimental procedure for Sm, Nd, La and Ce separation such as Teflon powder or Ln-resin method using HDEHP of KIGAM, KBSI, KOPRI and ${\alpha}$-HIBA(${\alpha}$-Hydroxy Isobutyric acid) method of Nagoya University, Japan. This technical report will provide an useful information in selecting the experiment method for rare earth element isotope system study such as Sm-Nd and La-Ce isotope system.
The Samyuri area of Jeoksang-myeon, Muju-gun at the Middle Yeongnam Massif consists of granitic gneiss, porphyroblastic gneiss and leucocratic gneiss, which correspond to Precambrian Wonnam Series. Here we discuss a geochemical implication of the data based on major element composition, trace element, rare earth element (REE), Sm-Nd and Rb-Sr isotope systematics of the boring cores in the granite gneiss area. The boring cores are granitic gneiss (including biotite gneiss) and amphibolite. The major and trace element compositions of granitic gneiss and amphibolite suggest that the protolith belongs to TTG (Tonalite-Trondhjemite-Granodiorite) and tholeiitic series, respectively. Chondrte-normalized REE patterns vary in LREE, HREE and Eu anomalies. The granitic gneiss and amphibolite have Sm-Nd whole rock age of $2,026{\pm}230(2{\sigma})$ Ma with an initial Nd isotopic ratio of $0.50979{\pm}0.00028(2{\sigma})$ (initial ${\epsilon}_{Nd}=-4.4$), which suggests that the source material was derived from old crustal material. Particularly, this initial ${\epsilon}$ Nd value belongs to the range of the geochemical evolution of Archean basement in North-China Craton, and also corresponds to the initial Nd isotope evolution line by Lee et al. (2005). In addition, chondrite-normalized REE pattern and initial Nd value of amphibolite are very similar to those of juvenile magma in crustal formation process.
Kyeonggi Gneiss complex forming Korean Precambrian basement is mainly composed of high-grade metasedimentary rocks, which are generally difficult to determine their absolute ages. We examined the feasibility of successive absolute age determination method for the marbles from this basement. We used hydrochloric acid for the selective dissolution of carbonate minerals from the marbles. Trace element analysis shows that most of Zr and Rb are concentrated in the residues. U in the residue is more abundant than that in HC1-dissolved parts. Pb, Sr, Sm, and Nd are somewhat evenly distributed between HC1-dissolved parts and the residues. }Th shows rather complex behavior. Sr isotopic compositions of the HC1-dissolved parts reveal mixing with Sr from non-carbonate minerals having much higher $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratios. We suggest that the most reliable method in the age determination for the marbles of this area is measuring Pb isotopic ratios of the pieces of pure marbles.
Here we report major element composition, trace and rare earth element abundance, Sm-Nd and Rb-Sr isotopic composition from Deokgu leucogranite. Chondrite-normalized REE pattern and its Eu anomaly are divided into 3 types systematically, and have close relationship with $SiO_2$ contents. Such geochemical characteristic indicates that the leucogranite was derived by feldspar fractionation from a common source magma. Sm-Nd and Rb-Sr whole rock ages are $1,785{\pm}180Ma$ (initial $^{143}Nd/^{144}Nd\;ratio=0.51003{\pm}0.00016,\;2{\sigma}$; ${\varepsilon}_{Nd}(T)=-5.9$) and $1,735{\pm}260Ma$ (initial $^{87}Sr/^{86}Sr\;ratio=0.702{\pm}0.046,\;2{\sigma}$), respectively. Initial ${\varepsilon}_{Nd}$ value indicates that the magma should be derived from the crustal material. This initial ${\varepsilon}_{Nd}$ value also corresponds well with those from the Precambrian granitoids from North-China Craton rather than those of South-China Craton.
The charnockite of Jirisan area occurs within the Precambrian high grade metamorphic terrane associated with anorthosite body as many foreign examples. Sm-Nd ages were determined from whole rock-garnet pairs, which turned out $1827\pm$32($2\sigma$) Ma for the massive charnockite and $1820\pm$22(2$\sigma$) Ma for the foliated charnockite with $$\varepsilon$_{Nd}(T)$ of $-5.5\pm$0.2 and $-6.0\pm$0.5 respectively. $^{87}Sr/^{86}Sr$ initial ratios calculated with the these ages are 0.71319 and 0.71532 respectively. The fact that massive and foliated charnockites show identical age, identical Nd isotopic initial ratio, and similar Sr isotopic initial ratios suggest that they were generated at the same time from the same material even through their present textures are different. Initial ratios of Nd and Sr of the charnockites are quite distinct from the mantle values indicating the influence of continental crust. Sm-Nd age determined from the titanium bearing anorthositic rocks intruding the anorthosite body, using mineral separates of garnet, plagioclase, and mafic fraction, is $1792\pm$90(2$\sigma$) Ma with $$\varepsilon$_{Nd}(T)=-3.9$\pm$0.2$. The ^${87}Sr/^{86}Sr$ initial ratios calculated with this age are 0.70616~0.70619. The charnockites and the anorthositic rocks occurring in contact each other also reveal the same age within the error, which suggest a genetic relationship between them. However, chemical compositions of the charnockites and Hadong-Sancheong anorthosites cannot be explained by igneous differentiation. Their differences in Nd and Sr initial isotopic ratios indicate different source materials. Therefore, temporal association between them suggests the possibility of the anorthosite acting as a thermal source for the generation of the charnockite as other studies.
La-Ce method is one of new geochronological methods developed recently. La and Ce are one of the rare earth elements, and, with Sm-Nd system. La-Ce system is very useful in understanding the evolution processes of crust and mantle. In this paper, I introduce the basic concept of the La-Ce method, and apply it in clarifying LREE pattern of source material of leuco-granitic gneisses from the Imweon area, Kangwon-do, and K-rich granite from the Anshan area in Liaoning Province, NE China. Sm-Nd data on the Anshan K-rich granites give an age of $3.16{\pm}0.06$ Ga($2{\sigma}$), with initial $^{143}Nd/^{144}Nd$=$0.50846{\pm}0.00005$ (${\epsilon}_{Nd}$=-1.5). On the basis of Ce and Nd isotopic ratio, leucogranitic gneiss and K-rich granite has been fractionated from the source material which had had similar to CHUR (chundritic uniform reservoir). And the initial ${\epsilon}_{Nd}$ value suggest that the crustal formation age of the Liaoning Province area, NE China was early Archean.
Isotope Dilution Mass Spectrometry(IDMS) is one of the analytical method which uses enriched isotope spikes and analyzes the abundance of element by comparison of the spectrum between spiked mass and non-spike mass. Especially, the Thermal Ion Mass Spectrometry with isotope dilution technique (in general ID-TIMS) is the most accurate method of the chemical analysis, which enables us to obtain the data better than 1% in accuracy and precision. In IDMS, enriched isotope spike is one of the most important factor in order to obtain the best data. For rare earth elements, in general, a mixture of /sup 138/La, /sup 142/Ce, /sup 145/Nd, /sup 149/Sm, /sup 151/Sm, /sup 151/Eu, /sup 157/Gd, /sup 163/Dy, /sup 167/Er, /sup 171/Yb, and /sup 176/Lu is used as composite spike. IDMS is very useful in geochronology and REE geochemistry. Especially, it is very effective in studying the “tetrad effect” of rare earth elements in natural samples.
Acidic metavolcanic rocks distributed around the Chungju iron deposit show significantly high abundances of rare earth elements and high field strength elements. Relatively high ${\epsilon}_{Nd}$(0) values and lack of negative Nb anomaly suggest that assimilation of crustal material is not involved in their generation. They are plotted within the within-plate environment according the tectonic discrimination diagrams. Such geochemical characteristics are very similar to the acidic metavolcanic rocks of Munjuri Formation. They also show geochemical characteristics of Al-type magma of Eby (1992). All such diagnostic characters indicate differentiation of mantle-derived magma produced from the rift environment, related to the breakup of continent. In contrast to the alkali granites and the rare metal deposit both having age of c. 330 Ma, Sm-Nd isotopic data of the acidic metavolcanic rocks do not form well defined isochron. However, the alkali granites reveal low ${\epsilon}_{Nd}$(0) values, while the acidic metavolcanic rocks and the rare metal deposit both have significantly higher ${\epsilon}_{Nd}$(0) values. Considering such differences, we propose following generation hypothesis: The acidic metavolcanic rocks around Chungju iron deposit was erupted at 750 Ma as rest of the acidic metavolcanic rocks of Gyemyeongsan and Munjuri Formations. About 330 Ma ago, partial melting of existing Al-type igneous materials and some old crustal materials produced alkali granite. The rare metal deposit was also produced by redistribution of related materials within the acidic volcanics due to hydrothermal activities occurred at the same time. Sm-Nd isotopic systematics of the acidic metavolcanic rocks were disturbed during the regional metamorphic event at ca. 280 Ma.
The Naedeokri and Nonggeori granites are early Proterozoic granites of the Taebaek-Sangdong area in the northeastern part of the Yeongnam Massif. In this paper, rare earth elements (REEs) concentrations of the minerals in Naedeokri and Nonggeori granites and Rb-Sr mineral isochron age are reported. Except zircon, the constituent minerals such as mica, feldspar, quartz, and tourmaline show LREE-enriched and HREE-depleted REE patterns with relatively large Eu negative anomaly. However, zircon has geochemical characteristic of LREE- and HREE-enriched REE pattern with large Eu positive anomaly. This pattern suggests that zircon should be hydrothermal zircon due to deuteric hydrothermal alteration. In addition, the Rb-Sr mineral age of Naedeokri granite indicates an age value of 1.814±142(2σ) Ma. The Rb-Sr whole rock age including pervious data of Naedeokri and Nogggeori granite indicates an age value of 1,707±74(2σ) Ma. This value is younger than the Sm-Nd isochron of 1.87 Ga, indicating that the Rb-Sr isotope system may be re-homogenized by hydrothermal alteration during the transition from a magmatic to a hydrothermal system.
Granitic and pophyroblastic gneisses are widely distributed in the Seungju-Suncheon area, the southwestern part of the Sobacksan Massif. Two groups of metamorphic P-T conditions are recognized from granitic gneiss. $622-760^{\circ}C/6.2~7.4\;kbar$(Group I) are estimated from garnet cores and samples with weak retrograde metamorphism. $606~785^{\circ}C/3.7~5.4\;kbar$(Group II) are estimated from garnet rims which have lower pyrope and higher spessartine contents due to the effect of retrograde metamorphism. The metamorphic P-T conditions estimated from porphyroblastic gneiss are $489~669^{\circ}C$, 2.1~4.8 kbar which are similar to the P-T conditions of Group II in the granitic gneiss. The whole rock-garnet Sm/Nd isotopic ages determined from granitic and porphyroblastic gneisses are, respectively, $1417{\pm}52\;Ma\;and\;1421{\pm}14\;Ma$. These date indicate that intermediate-P/T type metamorphism represented by Group I may have occurred between the intrusion of granite gneiss and the intrusion of porphyroblastic gneiss(between 1890 Ma~2120 Ma) and two gneisses experienced low-P/T type metamorphism after the intrusion of porphyroblastic gneiss at 1417~1421 Ma.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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