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High-precision 41K/39K measurements by MC-ICP-MS indicate terrestrial variability of δ41K
Journal of Analytical Atomic Spectrometry ( IF 3.1 ) Pub Date : 2017-11-02 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7ja00257b Leah E. Morgan 1, 2, 3, 4 , Danielle P. Santiago Ramos 4, 5, 6 , Brett Davidheiser-Kroll 4, 7 , John Faithfull 8, 9, 10, 11, 12 , Nicholas S. Lloyd 13, 14, 15 , Rob M. Ellam 12, 16, 17 , John A. Higgins 4, 5, 6
Journal of Analytical Atomic Spectrometry ( IF 3.1 ) Pub Date : 2017-11-02 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7ja00257b Leah E. Morgan 1, 2, 3, 4 , Danielle P. Santiago Ramos 4, 5, 6 , Brett Davidheiser-Kroll 4, 7 , John Faithfull 8, 9, 10, 11, 12 , Nicholas S. Lloyd 13, 14, 15 , Rob M. Ellam 12, 16, 17 , John A. Higgins 4, 5, 6
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Potassium is a major component in continental crust, the fourth-most abundant cation in seawater, and a key element in biological processes. Until recently, difficulties with existing analytical techniques hindered our ability to identify natural isotopic variability of potassium isotopes in terrestrial materials. However, measurement precision has greatly improved, and a range of K isotopic compositions has now been demonstrated in natural samples. In this study, we present a new technique for high-precision measurement of K isotopic ratios using high-resolution, cold plasma multi-collector mass spectrometry. We apply this technique to demonstrate natural variability in the ratio of 41K to 39K in a diverse group of geological and biological samples, including silicate and evaporite minerals, seawater, and plant and animal tissues. The total range in 41K/39K ratios is ca. 2.6‰, with a long-term external reproducibility of 0.17‰ (2σ, N = 108). Seawater and seawater-derived evaporite minerals are systematically enriched in 41K compared to silicate minerals by ca. 0.6‰, a result consistent with recent findings. Although our average bulk-silicate Earth value (−0.54‰) is indistinguishable from previously published values, we find systematic δ41K variability in some high-temperature sample suites, particularly those with evidence for the presence of fluids. The δ41K values of biological samples span a range of ca. 1.2‰ between terrestrial mammals, plants, and marine organisms. Implications of terrestrial K isotope variability for the atomic weight of K and K-based geochronology are discussed. Our results indicate that high-precision measurements of stable K isotopes, made using commercially available mass spectrometers, can provide unique insights into the chemistry of potassium in geological and biological systems.
中文翻译：
高精度41 K / 39 ķ测量由MC-ICP-MS指示的地面变异δ 41 ķ
钾是大陆壳中的主要成分，是海水中第四多的阳离子，也是生物过程中的关键元素。直到最近，现有分析技术的困难仍阻碍了我们确定陆地物质中钾同位素的自然同位素变异性的能力。但是，测量精度已大大提高，并且现已在天然样品中证明了一定范围的K同位素组成。在这项研究中，我们提出了一种使用高分辨率的冷等离子体多收集器质谱仪高精度测量K同位素比的新技术。我们应用该技术来证明41 K与39的比率具有自然可变性各种地质和生物样品中的K，包括硅酸盐和蒸发矿物，海水以及动植物组织。比例为41 K / 39 K的总范围为。2.6‰，长期外部再现性为0.17‰（2σ，N = 108）。海水和海水衍生蒸发盐矿物在系统性富集的41 ķ相比硅酸盐矿物通过约 0.6‰，与最近的发现一致。虽然我们的平均散装硅酸盐地球值（-0.54‰）是从先前公布的数值没有区别，我们发现系统δ 41某些高温样品套件中的K变异性，尤其是那些有流体存在证据的套件。的δ 41的生物样品的K值跨越的范围约 陆地哺乳动物，植物和海洋生物之间的距离为1.2‰。讨论了陆地K同位素变异性对K原子量和基于K的年代学的影响。我们的结果表明，使用市售质谱仪进行的稳定K同位素的高精度测量，可以为地质和生物系统中钾的化学性质提供独特的见解。
更新日期：2017-11-21
中文翻译：
高精度41 K / 39 ķ测量由MC-ICP-MS指示的地面变异δ 41 ķ
钾是大陆壳中的主要成分，是海水中第四多的阳离子，也是生物过程中的关键元素。直到最近，现有分析技术的困难仍阻碍了我们确定陆地物质中钾同位素的自然同位素变异性的能力。但是，测量精度已大大提高，并且现已在天然样品中证明了一定范围的K同位素组成。在这项研究中，我们提出了一种使用高分辨率的冷等离子体多收集器质谱仪高精度测量K同位素比的新技术。我们应用该技术来证明41 K与39的比率具有自然可变性各种地质和生物样品中的K，包括硅酸盐和蒸发矿物，海水以及动植物组织。比例为41 K / 39 K的总范围为。2.6‰，长期外部再现性为0.17‰（2σ，N = 108）。海水和海水衍生蒸发盐矿物在系统性富集的41 ķ相比硅酸盐矿物通过约 0.6‰，与最近的发现一致。虽然我们的平均散装硅酸盐地球值（-0.54‰）是从先前公布的数值没有区别，我们发现系统δ 41某些高温样品套件中的K变异性，尤其是那些有流体存在证据的套件。的δ 41的生物样品的K值跨越的范围约 陆地哺乳动物，植物和海洋生物之间的距离为1.2‰。讨论了陆地K同位素变异性对K原子量和基于K的年代学的影响。我们的结果表明，使用市售质谱仪进行的稳定K同位素的高精度测量，可以为地质和生物系统中钾的化学性质提供独特的见解。
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