Laboratorium Izotopów Kosmogenicznych

O laboratorium

Izotopy (nuklidy) kosmogeniczne powstają w minerałach znajdujących się w przypowierzchniowej części skorupy ziemskiej w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego. Ich koncentracja pozwala określać, jak długo materiał geologiczny pozostawał blisko powierzchni terenu, a tym samym rekonstruować tempo i przebieg procesów kształtujących rzeźbę terenu. Analizy koncentracji izotopów kosmogenicznych znajdują szerokie zastosowanie w geomorfologii i geologii czwartorzędu. Wykorzystuje się je m.in. do określania wieku ekspozycji powierzchni skalnych i głazów, tempa erozji i denudacji, procesów wietrzenia, transportu i sedymentacji osadów, a także do rekonstrukcji zmian krajobrazu w skali od setek do setek tysięcy lat. Jednymi z najczęściej wykorzystywanych izotopów kosmogenicznych są beryl-10 (¹⁰Be) oraz glin-26 (²⁶Al), które powstają w kwarcu. Ze względu na bardzo niskie tempo ich produkcji (kilka-kilkadziesiąt atomów/rok w 1 g kwarcu) przygotowanie próbek wymaga uzyskania odpowiednio dużej ilości wysoko oczyszczonego kwarcu (zazwyczaj ok 20 g).

Proces przygotowania próbek rozpoczyna się od rozdrobnienia materiału skalnego lub osadowego oraz wydzielenia odpowiedniej frakcji ziarnowej (zazwyczaj 0,25 – 1,0 mm). Następnie kwarc jest oddzielany od innych minerałów przy użyciu metod wykorzystujących różnice w ich właściwościach fizycznych i chemicznych. W naszym laboratorium stosujemy separację gęstościową, flotację oraz wieloetapowe trawienie chemiczne ziaren w 2% mieszance HF i HNO₃.

Po uzyskaniu odpowiedniej ilości czystego kwarcu próbka poddawana jest dalszej obróbce chemicznej. Kwarc jest rozpuszczany w skoncentrowanym HF (40%), a następnie beryl oraz glin są izolowane i oczyszczane z wykorzystaniem chromatografii jonowymiennej. Ostatecznie beryl przekształcany jest do postaci tlenku BeO, zaś glin do postaci tlenku Al₂O₃. Tak przygotowane próbki są poddawane pomiarom stosunku izotopowego ¹⁰Be/⁹Be oraz ²⁶Al/²⁷Al metodą akceleratorowej spektrometrii mas (AMS) na akceleratorze ASTER w CEREGE we Francji.

Wyposażenie

• Dygestorium do pracy z HF (Köttermann).
• Wytrząsarka stołowa.
• Myjka ultradźwiękowa.
• Waga analityczna
• Wirówka
• Instalacja ultraczystej wody Milli-Q® (Merck Millipore).
• Piecyk do utleniania.
• Płyty grzejne.
• Kolumny chromatograficzne.

Kontakt i współpraca

Opiekunem laboratorium jest Karol Tylmann.