Multi-Wavelength Synchrotron Radiation XRF Determination of U and Th in Sedimentary Cores from Lake Baikal

• Published in: Geostandards Newsletter Vol. 24; no. 2; pp. 217 - 226
• Main Authors: Phedorin, Michael A., Goldberg, Evgeny L., Bobrov, Vladislav A., Khlystov, Oleg M., Grachev, Michael A.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford, UK Blackwell Publishing Ltd 01.12.2000
• Subjects: fluorescence X; lac Baikal; Lake Baikal; lake sediments; palaeoclimates; paléoclimats; rayonnement synchrotron; synchrotron radiation; sédiments lacustres; thorium; uranium; X-ray fluorescence
• ISSN: 0150-5505; 1751-908X
• DOI: 10.1111/j.1751-908X.2000.tb00773.x

A new technique for the determination of uranium and thorium in lacustrine sediments is based on non‐destructive synchrotron radiation X‐ray fluorescence analysis (SR‐XRF) of sediment samples using monochromatic beams of different energies as excitation sources, with the recording and subsequent iterative processing of the X‐ray fluorescence spectra. The technique has a multielement capability and enables fast, simultaneous analysis of a few tens of elements. The proposed SR‐XRF technique was tested against INAA and ICP‐MS methods and showed a number of advantages with a generally good correlation of results by the three methods. Uranium and Th profiles have been measured at a time resolution of 2 kyr in a drill core (BDP‐96) from Lake Baikal bottom sediments deposited between 780 and 40 kyr B P. During this time span, peaks in the U and U/Th concentration marked warm climates. Oscillations of U and U/Th in Baikal bottom sediments during the Brunhes chron reflect climate‐induced global change in the volume of polar ice, controlled by long‐term cyclicity of the Earths orbital parameters. The response of these warm periods is similar to that observed earlier in shorter cores that span the two last interglacials (220‐0 kyr BP). Une nouvelle technique de détermination de l'uranium et du thorium dans les sédiments lacustres est basée sur l'analyse non destructive par fluorescence X à partir d'un rayonnement synchrotron (SR‐XRF) d'échantillons de sédiments. On a utilisé des faisceaux monochromatiques de différentes énergies comme sources d'excitation et enregistré puis traité les spectres de rayons X obtenus par itération. La technique permet l'analyse simultanée et rapide de quelques dizaines d'éléments. Cette technique de SR‐XRF a été testée par comparaison avec les techniques INAA et ICP‐MS et a montré un certain nombre d'avantages, avec une bonne corrélation d'ensemble entre les trois méthodes. Les profils d'uranium et de thorium ont été mesurés avec une résolution temporelle de 2000 ans dans une carotte prélevée dans les sédiments du lac Baikal déposés entre 780 000 et 40 000 ans. Au cours de cette période, les pics de concentration en U et les rapports U/Th marquent des périodes de “climat chaud”. Les fluctuations de concentration en U et des rapports U/Th dans ces sédiments de fond du lac Baikal durant l'événement Brunhes reflètent l'impact du changement climatique global sur le volume global des glaces polaires, contrôlé par la cyclicitéà long terme des paramètres orbitaux terrestres. La réponse de ces “périodes chaudes” est identique à celles observées antérieurement dans des carottes plus courtes recouvrant les deux derniers épisodes interglaciaires (220 000‐0 ans).