KLÓR. A Cl geokémiailag: erősen illó, oldható mobilis.

Átírás

1 KLÓR A Cl geokémiailag: erősen illó, oldható mobilis. A geofázisok egyik uralkodó anionja. A természetben a klór közel 100%-át a 35 Cl (75.77%) és 37 Cl (24.23%) stabil izotóp alkotja. A kozmogén radioaktív klór ( 36 Cl) az atmoszférában, litoszférában és hidroszérában keletkezik, részaránya alárendelt a két stabil izotóphoz képest.

2 A Cl 60 % a köpenyben, 40 % a kéregben, A klór viselkedése magmás környezetekben: Cl magmás kőzetek kristályosodása során inkompatibilisen viselkedik olvadékban dúsul; F inkább kompatibilis kristályosodó ásványokba épül be frakcionáció során korai kristályosodás (apatit, amfibol, csillám) Cl/F arány geotermométer; parciális olvadás: Cl csökkenés Cl/F arány parciális olvadás mértéke A klór szerepe hidrotermális rendszerekben: Fémekkel az egyik leggyakoribb anion (ligandum), amely kloro-komplexeket képez különféle fémekkel (Au, Fe, Ag, Cu, Pb, PGE) legfontosabb szállítója a gazdaságilag értékes fémeknek (Cl oxidációs állapota T és szalinitás függő, /Pb/), Fluidumzárvány vizsgálatok: a H 2 O és a szén-dioxid mellett a NaCl az egyik leggyakoribb alkotó (H 2 O-NaCl, H 2 O-CO 2 - NaCl rendszerek).

3 Fluidumzárvány vizsgálatok: - paleofluidumok kémiai és fizikai tulajdonságai fluidumzárványok - kloro-komplexek képződésére hatással van a Cl-tartalom, amelyet szalinitásban mérünk (a fluidum NaCl-val egyenértékű összklór-tartalom) -CO 2 -NaCl-H 2 O rendszer (CCS) - mikrotermometriai vizsgálatok (hűtés, fűtés): megismerhető a paleofluidum összetétele, hőmérséklete, stb. nagy szalinitás esetén NaCl (halit) kristály, olvadása a szalinitástól függ kis p-n Cl gáz fázisba, nagy p-n Cl-Si-olvadékba, só olvadékba, oldatba Natural flinc from Arizona (Fall, A.) 50 μm

4 Izotóp frakcionáció - 37 Cl inkább a szilárd (amfibol), 35 Cl inkább a fluid fázisba frakcionálódik a köpeny 37 Cl-ben, a kéreg 35 Cl-ben gazdagabb (másodlagos differenciáció); - szilikátok (smektit) 2-3 -kel gazdagabbak 37 Cl-ben, mint a koegzistens sós vizek és szerves molekulák kis T-n; - a frakcionáció mértéke a Cl oxidációs állapotával változik nagyobb oxidációs állapot 37 Cl-ben inkább gazdagabb; - a frakcionációt a Cl-hez kötődő elem oxidációs állapota is befolyásolja jelentősebb mértékű a frakcionáció a R 2+ esetében, mint R + -ben; - a vizek viszonylag kis variabilitást mutatnak; a Li- és B-hez képest a Cl nehezen frakcionálódik a természetben; - frakcionációs mechanizmus: ion filtráció (óceán), átalakulás, dehidratáció, agyagásvány képződés, diffúzió (pl. felszín alatti vizekben);

5 Standard - standard = SMOC (standard mean ocean chloride)

6 Elemzés 1) Hagyományos izotóparány tömegspektrométer (isotope ratio mass spectrometry, IRMS) metil-kloridból (CH 3 Cl), Clgazdag minták esetén 2) Pozitív termális ionizációs tömegspektrométer (positive thermal ionization mass spectrometer, ptims) CsCl-ből, Clszegény minták esetén, nagy precizitás (pl. seafloor basalt glasses, silicate mineral phases from layered intrusions and altered oceanic crust, chondritic meteorites, sea floor sedimentary pore waters, atmospheric aerosols and organic compounds) 3) Oldat; ha a minta szilárd törés, öblítés, oldás vagy hidrolízis után vizes oldat elemzés

7 Célok és lehetőségek Geokémiai körforgás folyamata és nyomonkövetése: köpenyáramlás, köpenyheterogenitás, kéreg körforgás, planetáris fejlődés Cl jelen van óceánvízben, szubdukciós zónák fluidjában, befolyásolja az elemek eloszlását fluidumokban és olvadékokban, erősen reaktív komponens a vulkáni gázokban (fényes jövő) Cl az óceáni litoszférához adódik: MORB hidrotermális átalakulásával, kis-t tengervíz átalakulással. A szubdukciós zónákban a Cl egy része a devolatilizáció során eltávozik (frakcionáció, Cl-35 távozik) a szubdukált lemezből, bár sem a szubdukciós zónába, sem a köpenyékbe áttevődött Cl tömege még nem ismert. (Egyes elképzelések szerint a szubdukálódott lemez Cl-tartalmának 70 %-a adja a körforgó Cl 30%-át. Honnan a többi?) Cl a geokémiai tulajdonságai és a kéregben való gazdagsága következtében kitünő nyomvezetője a kéreg komponensnek, amelyek különböző köpenyforrásokban lehetnek jelen. Kölcsönhatás az illók között a köpenyben, a köpeny és az exoszféra között: gazdagodás a felszíni rezervoirokban a kigázosodással a köpenyből, köpeny kimerülésének mértéke, a körforgás kiterjedése a köpenyben.

8 Globális Cl eloszlás MORB az óceánvíztől átalakult (amfibol, smektit), 37 Cl-ben dúsul <-> illótlanodó szubdukálódó óceáni kéreg gazdagodik 37 Cl-ben; Cl az exoszférában köpenykigázosodással, Cl a köpenyben szubdukcióval Az exoszférából a Cl kivonása evaporizációval, a visszaoldódáshoz viszont tektonikai események és változó geodinamikai feltételek kellenek UM: Ki nem gázosodott köpeny DM: Kigázosodott köpeny Rezervoárok: EX: kéreg, hidroszféra (óceán), atmoszféra BE: teljes Föld 37 Cl BE = 37 Cl UM = X DM 37 Cl DM +X EX 37 Cl EX /60% of Cl in mantle ( 37 Cl ~ 4.5 ), 40% in crust ( 37 Cl ~ 0 )/

9 N-MORB Stewart Spivack 2004

10