 |
Стандарты для стабильных изотопов.
|
|
|
|
Взаимосвязь коэффициента разделения изотопов и изотопных сдвигов относительно стандартов в фазах.
3) Принципы изотопной термометрии.
Термометры: 1)изотопно-кислородный (для магматических и метаморфических пород до Т=850-900 град); 2)изотопно-серный- определение температуры кристаллизации сульфидных руд по сосуществующим сульфидам (надежен до Т=400-450).
1) 
2) 
4) Фракционирование изотопов кислорода и водорода. Глобальная система вода-водяной пар – лед.
Кислород имеет три стабильных изотопа 16О (распространен на 99, 63%), 17О и 18О, у водорода два-1Н и 2Н- имеют наибольшую разницу масс, следовательно, наибольшие вариации изотопного состава). Для воды существует 9 различных конфигураций 
(в скобках массы).Давление пара молекул воды обратно пропорционально их массам, сл-но у первой Н2О намного выше чем у последней D2О. По этой причине водяной пар обогащен 16О и Н, а остающаяся вода 18О и D. (16О и Н фракционируют в фазу пара, а 18О и D концентрируются в жидкой фазе). Изотопный состав водорода и кислорода характеризуют величиной 
которая равна разности между значениями отношений 18О/16О (или D/Н) в образце и в стандарте SMOW(стандартная среднеокеаническая вода), выражается в промилях. Положительные значения 
- обогащение образца тяжелыми изотопами, отрицательные-обеднение. При испарении воды с поверхности океанов водяной пар обогащается 16О и Н, сл-но 18О и 
D в атмосфере над океанами имеют – значения.При образовании в облаках дождевых капель в рез-те конденсации водяного пара жидкая фаза обогащается 18О и D, так что изотопный состав О и Н в первых дождевых каплях подобен изотопному составу океанической воды. Продолжающееся удаление из воздушных масс 18О и D приводит к обогащению оставшегося пара 16О и Н. Поэтому значения дельта 18О и дельта D в атмосферном паре по мере выпадения осадков уменьшаются, в твердых и жидких осадках также становятся отрицательными в рез-те обеднения пара 18О и D. Пресная вода осадков обеднена 18О и D по сравнению с морской. 
|
|
|
Линия Крейга –зависимость величины дельта 18О от дельта D имеет линейный характер. 
Самые низкие значения дельта 18О и дельта D свойственны снегу, выпадающему в высоких широтах и(или) на значительной высоте относительно уровня моря при низких температурах, то есть изотопный состав водорода и кислорода облегчается при понижении средней температуры на конкретной широте.
5) Закономерности фракционирования изотопов водорода и кислорода в воде в поверхностных и грунтовых водах. Исследование изменений глобальной температуры по образцам ледников.
Линия для подземных вод из осадочных пород «каолинитовая линия» систематически сдвинута относительно линии Крейга в сторону более изотопно-тяжелого кислорода за счет изотопного обмена по кислороду подземных вод с силикатными минералами. Таким образом, на одной широте подземные воды систематически тяжелее по кислороду, чем метеорные. Это используется в гидрогеологии и экологии для оценки генезиса воды в конкретном водостоке.
Сезонные вариации значений дельта18О-у летнего снега меньшие отрицательные значения дельта 18О чем у зимнего.
Абсолютные значения дельта 18О регистрируют климатические условния в основном как средние температуры воздуха. Анализ кернов льда большой длины, не содержащих перерывов, воссоздают климатические условия.Чем больше отрицательные значения дельта 18О, тем меньше температура, соответствующая образованию слоя льда.
Ошибки: 1) лед, образовавшийся не на месте отбора керна
2)колебания температур, вызванный изменением высоты выпадения осадка вследствие изменения толщины льда
|
|
|
3)изменение дельта 18О морской воды
4)изменение атмосферной циркуляции
6) Основные факторы фракционирования изотопов углерода, азота и серы во внешней оболочке Земли
Ведущий фактор фракционирования изотопов углерода, азота и серы– биологическая активность водных и наземных организмов. Однако основной источник биогенного органического вещества в осадочных породах это гумусовое или сапропелевое вещество (остатки фито и зоопланктона), которое после захоронения и диагенеза имеет в среднем изотопный состав δС= -25 --27‰
Углерод имеет два стабильных изотопа 12С и 13С. Фотосинтез приводит к обогащению органических соединений 12С, изотопный обмен между газообразной СО2 и водорастворимыми карбонатами приводит к обогащению карбонатов 13С.В атмосфере значение дельта13С около -7 промили.
Геодинамический цикл углерода по изотопным данным.
Определение изотопного состава углерода мантии осложняется протеканием процессов изотопного фракционирования при очень высоких температурах. Изотопный состав углерода карбонатитов и алмазов значительно варьирует, что обусловлено либо изотопной гетерогенностью мантийного углерода, либо изотопным фракционированием, либо и тем и тем.В магматических породах также значительные вариации, окисленные формы углерода, вероятно, в значительной степени отлагаются циркулирующими водными растворами после кристаллизации, а изотопный состав восстановленного углерода в магматических породах примерно соответствует составу биогенного углерода. Вулканические газы содержат СО2 и СН4, которые, по-видимому, находятся в изотопном равновесии. Газообразная СО2, которая выделяется при реакциях декарбонатизации, обогащается 13С.Графит в значительной степени обогащен 13С по сравнению с биог.вещ-вом.
Изотопный состав углерода в различных типах ископаемого органического вещества.
Углистые хондриты- -40-+100
Глубинный (мантийный) углерод -5 - -7‰
Мантийные карбонатиты -5 - -7‰
Алмазы 0 - -10‰; -27 - -35 ‰
Карбонаты эндогенных пород -7 - - 20‰
Осадочные карбонаты 0±1,5‰.
Палеопротерозой +15 - +18‰
Рассеянное органическое вещество (РОВ) осадочных пород (биогенная органика) -25 - -27‰
|
|
|
Уголь -25 - -29‰
Нефть -30 - -32‰
Газовые залежи (метан) -41 - -45‰
Попутные нефтяные газы (пропан-бутан) -35 - -37‰
Современный биогенный метан -100 - -150‰
Палеопротерозойские черные сланцы (шунгиты) -5 --50‰
Абиогенный графит эндогенных пород -10 --20‰
Техногенные карбонаты -30 -+30‰
Обогащение тяжелой фракцией возрастает в ряду этан, пропан, бутан
7) Изотопный состав углерода и кислорода в мантии Земли.
Изотопный состав углерода и кислорода в среднем составляет в осадочных карбонатах дельта13С=0+-2,5 промили
Однако наблюдаются существенные вариации, которые четко коррелируют с перерывами осадконакопления, сменой фаций, угловыми несогласиями и др. Поэтому изучение и систематика величины δ13С и δ18О по карбонатным разрезам – важное направление изотопной хемостратиграфии.
Изотопный состав кислорода в породах мантийного генезиса дает оценку изотопного состава глубинного кислорода δ18О= +5 -+6‰, в то время как в эндогенных коровых породах (магматических и метаморфических) эта величина существенно больше: δ18О= +10 -+15‰. Изотопный состав кислорода в породе можно использовать как генетическую метку ее источника, а изотопный состав кислорода в цирконе–как генетический критерий сингенетичности минерала-геохронометра. Этот подход эффективен для определения генезиса цирконов в ультраосновных и основных магматических породах
8) Изотопный состав азота, серы и лития в различных природных объектах.
Дельта 14N(AIR):
Атмосфера, гидросфера 0‰
Глубинный (мантийный) азот -3 - -5‰
Рассеянное органическое вещество (РОВ) осадочных пород (биогенная органика) +3 - +10‰
Эндогенные породы коры -10 - +10‰
Фитопланктон +3‰
Зоопланктон +3 - +6‰
Рыбы +10 - +15‰
Наземная растительность +7 - +12‰
Травоядные животные +10 - +15‰
Плотоядные животные +12 - +18‰
Дельта 34S (CDT)
Глубинная (мантийная) сера 0±2‰
Эндогенные породы коры -15 - +15‰
Морская вода (сульфат) +20‰
Эвапориты (гипс, ангидрит) +20 - +40‰
Сульфиды осадочных пород (биогенные) -5 - -15‰
Дельта 7Li (LSWEC)
Глубинный (мантийный) литий 0±1,5‰
Эндогенные Породы коры +2 - +15‰
|
|
|
Морская Вода +34‰
Пресные Воды +15 - +20‰
Слюды Осадочных пород -15 - -25‰
Гидратированные Морские базальты +3 - +8‰
Островодужные Вулканиты +3 - +10‰
Эклогиты -20 - -30‰
|
|
|
