izotópfrakcion Demény Attila, Kele Sándor, Siklósy Zoltán Geokémiai Kutatóintézet

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "izotópfrakcion Demény Attila, Kele Sándor, Siklósy Zoltán Geokémiai Kutatóintézet"

Ernő Soós
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Kis hımérsh rséklető kalcitkiválások izotópfrakcion pfrakcionációs folyamatai Demény Attila, Kele Sándor, Siklósy Zoltán Geokémiai Kutatóintézet

2 1996 Hertelendi, E., Svingor, É., Carbon and oxygen isotope ratios in carbonates deposited from hot water emerged from a well Demjén No. 42. ESIR VII Isotope Workshop, Budapest, Hungary, Acta Geologica Hungarica, Suppl. 39, p. 71. Kele Sándor

3 No agreement was between the calculated and measured oxygen isotope ratios not in equilibrium. reconstruction of the past water temperature is not possible even if the d18o value of the water is known. The carbon isotope ratio of the carbonate has a similar trend characteristic for kinetic isotope fractionation.

reconstruction of the past water temperature is not possible even if the d18o

4 2003 Kele Sándor: édesvízi mészkövek kutatása klimatológiai és paleohidrológiai szempontból Siklósy Zoltán: cseppkövek paleoklimatológiai kutatása

5 Több szelvény, különbözı idıpontokban.

6 Fáciesek szöveti elkülönítése. Mikrobiális tevékenység kimutatása.

8 δ 13 C és δ 18 O változás: hımérséklet, párolgás, kigázosodás

10 If this natural sample datum provides an accurate indication of equilibrium fractionations in the calcite water system, then the present calculations as well as nearly all previous theoretical calculations and low-temperature experimental data in this system are in error. Chacko és Deines (2007)

calculations as well as nearly all previous theoretical calculations and

11 Miért fontos? Ismert vízösszetétel esetében a hımérséklet számítása. Ismert hımérséklet esetében a vízösszetétel számítása. Paleoklimatológiai alkalmazás: - a hımérséklet változásának meghatározása - a hımérséklet csökkenéséhez/emelkedéséhez kapcsolódó hidrológiai változások kimutatása. Követelmény: 1 C-nál pontosabb számítás!

Paleoklimatológiai alkalmazás: - a hımérséklet változásának meghatározása - a

12 Példa: Demény és Siklósy (2008): cseppkövekbe zárt fluidumzárványok vizének stabilhidrogénizotóp-elemzése.

13 2009 Különbözı környezetben, hımérsékleten és kiválási sebesség mellett képzıdı kalcitkiválások vizsgálata, empirikus frakcionációs összefüggés(ek) meghatározása 1) Forróvízbıl kiváló travertino: Egerszalók, kifolyási pont, 64,8-67,0 C. Tipikus nemegyensúly-gyanús kiválás. Kele Sándor

összefüggés(ek) meghatározása 1) Forróvízbıl kiváló travertino:

14 2) Melegvízbıl kiváló travertino és cseppkı - Tenerife, víznyerı alagutak - Galeria Madre del Agua, 1360 m tszf. 33,8 ºC, ph: 7,7. Kalcitkiválás az alagút végén forráskilépési pontban (5.3 l/s). - Galeria Los Ángeles: 1385 m tszf., vízbetörés törések mentén, 17,4 l/s, 28,5 ºC, ph: 7,6. Zárt környezet (több km mélyen a hegyben). Kiválási sebesség mindkét esetben több cm/év.

3 l/s). - Galeria Los Ángeles: 1385 m tszf.

15 2) Melegvízbıl kiváló travertino és cseppkı - Rudas Fürdı: medencekifolyás, 36.0 ºC (mesterségesen tartva). Kiválási sebesség 1-2 mm/év. Mindkét környezet zárt, gyenge szellızéssel, egyensúly-közeli kiválás várható.

16 3) Hidegvízbıl kiváló travertino (tufa) Irodalmi adatok, stabil környezetben lassú kiválással képzıdött karbonátokat választottunk (Ihlenfeld et al., 2003; Valero Garces et al., 2007; O'Brian et al., 2006). Sebesvíz, Bükk-hegység Kele Sándor A környezetre általánosságban gyors hımérsékletingadozás, vízösszetételváltozás, kigázosodás, változó kiválási sebesség és biológiai hatás jellemzı, fenntartásokkal kell kezelni.

Sebesvíz, Bükk-hegység Kele Sándor A környezetre általánosságban gyors hımérsékletingadozás,

17 3) Barlangi képzıdmények (cseppkövek, lefolyások) A) Több éves hımérsékleti és vízösszetételi monitoring, több ponton történı mintavétel. Csodabogyós barlang (Keszthelyi-hegység): 9,8 ºC. Baradla barlang (Aggteleki-hegység): több mintavételi pont, 9,5 10,5 ºC. Kis izotópösszetételi szórás (± 0.4 ), ezen belül kinetikus hatásra utaló δ 13 C-δ 18 O korreláció, a legjobb minta kiválasztása. Siklósy Zoltán Siklósy Zoltán B) Irodalmi adatok: zárt, nem szellızött helyszín, lassú kiválás, stabil környezet (Vesica et al., 2000; Zhang et al., 2004; Johnson et al., 2006; Fuller et al., 2008; van Breukelen et al., 2008 ).

Kis izotópösszetételi szórás (± 0.4 ), ezen belül kinetikus hatásra utaló δ 13 C-δ 18 O korreláció, a legjobb minta kiválasztása.

18 Kiválások a ºC tartományban (melegvizes travertinók) A gyors karbonátkiválás miatt nem áll be az egyensúly a HCO 3 - CO 3 2 -H 2 O-CaCO 3 rendszerben.

19 Kiválások a 7-27 ºC tartományban (barlangi képzıdmények és mésztufák) Kisebb kiválási sebesség, kevésbé dinamikus rendszer (nincs áramlás)

20 - Teljes adatbázis: δ 18 O calcite δ 18 O water = 16389/T [n = 21, 2σ R 2 = 0.99] A jó korreláció a használhatóságot sugallná. -Kim és O Neil (1997) egyenletének meredekségét felhasználva: δ 18 O calcite δ 18 O water = 18030/T A felhasznált T mérési adatok és az egyenletekbıl számított hımérsékletek különbsége mutatja a használhatóságot. 1) Travertino 2) Barlangi képzıdmények 3) Összes adat 4) Modifikált Kim & O Neil (1997) egyenlet. - A legtöbb alkalmazásra megfelel az összes adatból számított egyenlet. - Kis hımérséklető és feltehetıen egyensúlyi kiválásra a (2) egyenlet pontos adatokat szolgáltat ºC fölött, illetve várhatóan nemegyensúlyi kiválás esetében az (1) egyenlet használható.

22 A felhasznált T mérési adatok és az egyenletekbıl számított hımérsékletek különbsége mutatja a használhatóságot.

21 Néhány példa az alkalmazásra 1) Bar-Matthews et al. (1996): Soreq barlang, medencekiválások, a (2) egyenlettel számított hımérséklet 1-2 ºC-on belül van a mérttıl. 2) Zhang et al. (2008): zárványfluidum D/H adataiból számolták a víz δ 18 O értékét, majd a kiválási hımérsékletet. A korábbi elméleti egyenlettel 2-4 ºC különbséget kaptak a várt értéktıl, a (2) egyenlettel számolva a különbség 1,4 ºC. 3) Mattey et al. (2008) a GNIP adatbázis δ 18 O értékeit vetette össze a cseppkıbıl számított összetétellel és 0,6 eltérést kaptak. A (2) egyenlet használatával ez a különbség a mérési hibán belül adódik.

22 Következtetések Az egyes képzıdési környezetek között jelentıs különbség mutatkozik a kalcit-víz izotópfrakcionáció mértékében. Jóllehet a nem-egyensúlyi kiválás pontos mechanizmusa nem tisztázott, az egyes környezetekre (meleg vízbıl kivált travertino, barlangi karbonát, mésztufa) külön empirikus egyenletek alkalmazhatóak. A barlangi képzıdményekre kidolgozott egyenlet alkalmazása a kis hımérséklető karbonátok esetében a valós kiválási hımérséklettıl max. 1-2 ºC-os eltérést eredményez.

23 Köszönöm a figyelmet

Hasonló dokumentumok

Palackozott ásványvizek és minőségbiztosítás: izotóphidrológiai ellenőrzés

Palackozott ásványvizek és minőségbiztosítás: izotóphidrológiai ellenőrzés Fórizs István, MTA Geokémiai Kutatóintézet, Budapest Deák József, GWIS Kft., Dunakeszi Előzmények Megváltozott az ásványvíz definíciója