1. 引言
地质年代的测定是地球动力学演化过程的研究中的一个关键问题，也是考古研究的重要课题。定年技术方法也日益增多和完善。
电子探针U-Th-Pb定年也称化学U-Th-Pb等时线法(CHIME)，是20世纪90年代发展起来的一种原位定年方法 [1]，该方法主要是通过铀、钍、铅含量推算样品拟合年龄，被广泛应用于地学领域 [1] [2]。
光释光测年法由Huntley等在1985年首次提出，被广泛用于我国北方的黄土古土壤序列及其记录的气候环境变化、古地震、古人类遗址和考古研究等方面的测年和年代学研究 [3] [4] [5]，此方法通过样品中铀、钍、钾的含量推算样品的年龄。
铀、钍、钾和铅含量测定的精确性是定年准确与否的一个关键因素。常用的测定样品中铀、钍、钾和铅含量的方法有：中子活化法，电子探针法，离子探针质谱法，厚源α-计数法，γ谱法等 [1] [6]。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)已广泛用于环境、地质、食品等领域 [6] [7] [8]，因其具有灵敏度高、精密度好，背景干扰少，样品前处理简单等特点，更适于大批量地质样品中多元素含量的同时检测。
本文使用氢氟酸、硝酸和高氯酸对沉积物和土壤标准物质进行前处理，用ICP-MS和ICP-AES对其中的铀、钍、钾、铅含量进行测定，各个元素测定值与标准值基本相符，结果满足大量地质样品的分析要求。
2. 实验部分
2.1. 仪器与试剂
电感耦合等离子体质谱仪(NexION 300X，美国PerkinElmer仪器有限公司)。电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ARCOS EOP，德国斯派克分析仪器公司)。
硝酸(优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)，高氯酸(优级纯，天津市鑫源化工有限公司)；氢氟酸(优级纯，北京化学试剂研究所)；水为二次去离子水(电导率18.25 MΩ·cm)。
2.2. 标准溶液
取1000微克/毫升U、Th、Pb单元素标准溶液(美国O2Si公司)各1毫升，用2%硝酸定容至100毫升。并用2%硝酸逐级稀释为U、Th、Pb含量为0.1，1，5，10，20，50，80，100微克/升的标准系列。取1000微克/毫升K单元素标准溶液(钢研纳克检测技术有限公司) 10毫升，用2%硝酸定容至100毫升。并用2%硝酸逐级稀释为K含量为1，10，20，50，80，100微克/毫升的标准系列。
2.3. 标准物质
本实验所用标准物质为土壤和水系沉积物成分分析标准物质(地矿部物化探所、测试所)，编号分别为GBW07401，GBW07402，GBW07307，GBW07309。
2.4. 样品处理
准确称取0.1000 g样品，于聚四氟乙烯消解罐中，加入2毫升HF，5毫升HNO3，和1毫升HClO4盖上回流漏斗，放到ST-40型消解仪中，升温至140℃消解1小时，再升温到
160 ℃
消解1小时，最后升温到
180 ℃
消解40分钟。取下回流漏斗，将HF赶尽。冷却后用2%硝酸定容至25毫升，使用ICP-AES测定K元素含量。取该溶液1毫升，用2%硝酸定容至10毫升，使用ICP-MS测定U、Th、Pb元素含量。
3. 结果与讨论
3.1. 方法检出限
按照样品消解步骤制备过程空白溶液，连续测定11次，以标准偏差的3倍计算各元素的检出限分别为：U 0.005微克/克；Th 0.009微克/克；K 1.8微克/克；Pb 0.03微克/克。满足地质样品中铀、钍、钾、铅元素含量检测的需求。
3.2. 方法准确度
按照上述实验条件消解土壤和沉积物标准物质，对其中的铀、钍、钾和铅含量进行检测，结果列于表1。说明本方法的准确性和重现性良好，可用于地矿样品的测定。
Table 1. Certified and determined mass fractions of U, Th, K and Pb in reference materials
表1. 标准物质中U、Th、K和Pb证书参考值与元素测定值
3.3. 方法精密度
按上述实验条件消解土壤成分分析标准物质(GBW07401)，测定其中铀、钍、钾、铅元素含量，其精密度见表2，各元素测定值相对标准偏差在5%以内，适合用做地矿样品定年。
Table 2. Precision of U, Th, K and Pb in GBW07401
表2. GBW07401中U、Th、K和Pb元素的精密度
4. 小结
采用HF-HClO4-HNO3混酸消解法消解土壤和沉积物标准物质，用ICP-AES测定其中的钾元素含量，用ICP-MS测定样品中的铀钍和铅元素含量，检测结果与证书参考值吻合良好。该方法用酸量少，操作简单，测定速度快，适合大量地质样品的检测。可用于地质、考古定年研究。