Oxigén és hidrogén stabil izotópjai

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Oxigén és hidrogén stabil izotópjai"

Fruzsina Borosné
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Oxigén és hidrogén stabil izotópjai Stabil: H ( 1 H=99.985; 2 H/D/=0.015) Radioaktív: T=

2 Oxigén és hidrogén stabil izotópjai Jól ismert, széles körben használt T becslésre és a szilárd, folyadék és gáz fázisok forrásának azonosítására A H 2 O szerepe a szférákban hidro-, atmo- és bioszféra: O és H stabil izotópok együtt endoszférák: inkább O stabil izotópok

forrásának azonosítására A H 2 O szerepe a szférákban hidro-, atmo-

3 Különböző O és H izotóp összetételű vizek állandói Brownlow, 1996

4 VSMOW O és H izotóp arányának kapcsolata szoros (r 2 >0.95) 18 8 O/ 16 6O

5 Globális meteorikus víz egyenes Izotóp frakcionáció a csapadék O és H izotóp összetételének szoros kapcsolatán alapul földrajzi szélesség magasság, (csökkenő) T, csapadék mennyisége empirikus képlet: δd = 8*δ 18 O + 10 Graig, 1961 d - deutérium többlet = δd - 8*δ 18 O Dansgaard, 1964 Faure, 1998

magasság, (csökkenő) T, csapadék mennyisége empirikus képlet: δd = 8*δ 18

6 O és H hidrogén izotópok változásának egy szakasza a globális hidrológiai körforgásban S felszíni óceánvíz P átlagos csapadék az óceán felett A átlagos atmoszferikus pára az óceán felett Brownlow, 1996

óceánvíz P átlagos csapadék az óceán felett A

7 Szezonális fluktuáció gyengül, ha homogén izotóp összetétel Alkalmazás:

8 Csapadék (víz, hó) és az atmoszférában maradó gőz O izotóp összetételének változása a T változás függvényében (magasság és földrajzi szélesség) Milyen izotóp frakcionáció?

11 Esővíz H és O izotóp változása É-Amerikában Brownlow, 1989 Változást (az esővíz lokális átlagát) befolyásolja: T, szélesség, magasság, parttól való tavolság, csapadék mennyisége, lokális klíma és topográfia felszín alatti vizek?, paleoóceán?

szélesség, magasság, parttól való tavolság, csapadék

13 Plants take up soil water that was ultimately sourced from precipitation and they hydrogen atoms of this water are incorporated into organic matter initially during photosynthesis, but also during other biosynthetic reactions.

are incorporated into organic matter initially during

14 Geographic Information System-generated maps of the predicted average H isotope ratios (δ2hh) (A) and average O isotope ratios (δ18oh) (B) of human scalp hair across the coterminous United States by National Academy of Sciences Ehleringer J R et al. PNAS 2008;105:

of human scalp hair across the coterminous United States.

19 Globális δ 18 O a kontinensek csapadékaiban

21 Globális δd a kontinensek csapadékaiban

22 Isotopic compositions and fields for various waters. (From Sheppard, S. M. F. (1986) Characterization of isotopic variations in natural waters. In. Reviews in Mineralogy, Volume 16, Stable Isotopes in High Temperature Geological Processes, J. W. Valley, H. P. Taylor, Jr., and J. R. O Neil, eds., p

23 Magmás, metamorf és hidrotermális vizek O és H izotóp összetétele Brownlow, 1989

24 ?

25 O izotóp értékek intrúzív sorozatra Szűk és széles δ 18 O értéktartományok Brownlow, 1989

26 H izotóp értékek intrúzív sorozatban Ércekben hidrotermálisan átalakult ásványok: meteorikus vizek Batolitban biotit és amfibol: magmás vizek Brownlow, 1989

27 O izotóp értékek MORB-ra, DSD project Tenger alatti mállás, T<150 o C, víz/kőzet: 10/1-100/1 Hidrotermális metamorfózis, T= o C, víz/kőzet: 1/1 Brownlow, 1989

28 Macquarie Island ofiolit sorozatának O izotóp összetétele óceánvíz külcsönhatás hidrotermális átalakulás kis és nagy T átalakulás ez mit jelent? eredeti érték? Brownlow, 1989

29 Macquarie Island

30 Az Aare folyó (Svájc) és völgyében a talajvíz O izotópos összetétele δ 18 O lokális talajvíz: -9.8 folyóvíz: keveredése (arány) Duna! Brownlow, 1989

32 O és H izotóp értékek agyagásványokban Hawaii vs. Montana δd = 7.3*δ 18 O (mont) δd = 7.5*δ 18 O 220 (kaol) Az agyagásványok magmás/metamorf földpát és meteorikus víz kölcsönhatásával keletkeznek. Az agyagásványok gazdagok δ 18 O-ban. Faure, 1998

33 Ghosh et al. (2006) in Allegre (2009)

34 O és H izotóp változás a szalinitás függvényében (Vörös-tenger) Miért pozitív a korreláció? Az óceán felszínen hol van izotópos változás? δ 18 O= *S S - szalinitás Faure, 1986

35 Variation in the sea-surface salinity in parts per thousand TDS. From: Brown, J., Colling, A., Park, D., Phillips, J., Rothery, D,. and Wright, J. (1989) Ocean Chemistry and Deep- Sea Sediments. Pergamon Press, Oxford, 134 pp [ISBN ]

36 Mit mutat a diagram? O izotóp frakcionáció gáz/folyadék (H 2 O) és szilárd/folyadék (H 2 O) között Párolgás Hidrogeológia körforgás Kalcit -

37 O izotóp frakcionáció CaCO 3 és H 2 O között Urey (1947): tengeri kalcit képződési T meghatározható a kalcit és a víz izotóp arányából kalcit mérhető víz -? Brownlow, 1996

38 O izotóp frakcionáció CaCO 3 -H 2 O között = /T [K] ( =10 3 lnα) 18 [ ] T [ C]

39 O izotóp paleot értékek kalcitra és aragonitra kagylóhéjból Aragonitra: T (oc) = (δa-δw) (δa-δw)2 Kalcitra: T (oc) = (δc-δw) (δc-δw)2 Frakcionáció függ a kagylót felépítő ásványtól (biológiai precipitációtól) anyagcsere? Faure, 1986

40 O-termométer Belemnitesz különböző helyekről, különböző rétegtani szintekről változó 18 O/ 16 O arányt mutatott jura tenger: o C: koherens, a legnagyobb T késő krétában C Pee Dee Formation Dee River

41 Tengeri és szárazföldi/édesvizi mészkövek O izotóp összetételének változása a földtörténeti korokban Mit mutat a diagram? Tenger és kontinens vizeinek O izotóp összetétele változott az időben? Idősebb kőzetekben jelentősebb a fluidum cirkuláció?

42 O izotóp összetétel változás - paleot (tercier plankton és bentosz foraminifera alapján (mély és felszíni óceán vízre), É-Csendes Óceán O izotóp változás oka: T és a jégsapka mennyiségének a változása! Bentosz: változatlan a T, ha van jég. De változik(?) az O izotóp az óceánban (10 o C), ha változik a jégsapka tömege. Plankton: felszíni víz O izotóp összetételében a T és a jégsapka mennyiségének a változása benne van, azonban nem becsülhető külön-külön. T csökkenés a tercierben Brownlow, 1989

43 olvadás - vízszint változás változás δ 18 O-ban Jég δ 18 O: Grönlandon: -30 és -40%o között Antarktiszon: -50%o White, 2003

45 SLAP - Standard Light Arctic Precipitation GISP - Greenland Ice Sheet Precipitation USGS 2002

46 SLAP - Standard Light Arctic Precipitation GISP - Greenland Ice Sheet Precipitation USGS 2002

47 O izotóp értékek magmás kőzetekre és kőmeteoritekre Faure, 1986

49 Distribution of δ 18 O values in rocks and natural water. Notice seawater at 0 per mil and the Earth s mantle at 5.2 per mil. It is the equilibration of sedimentary and metamorphic rocks with seawater at low temperature that raises the δ 18 O of these rocks and lowers that of seawater. The very great isotopic variation of meteoric water results from atmospheric precipitation which occurs at low temperature. Albarede, 2006

50 O izotóp értékek magmás, metamorf és üledékes kőzetekre és ásványi alkotóikra, továbbá különböző vizekre Brownlow, 1989

51 Termálvizek O és H izotóp összetételének változása a GMWL-hez viszonyítva Magmás vagy csapadék víz? Miért csak δ18o-ban van változás?

52 Termálvizek O és H izotóp összetételének változása a GMWL-hez Magmás vagy csapadék víz? chloride-type geothermal water acidic (ph~3), sulfate-rich geothermal water

53 PaleoT paleoökológia o Holocén T Globális jelek

54 O izotóp arány változás T függvényében a jelzett koegzistens és izotóposan egyensúlyban lévő ásványpárokra Faure, 1986

55 O izotóp arány változás T függvényében a jelzett koegzistens ásványpárokra Henderson, 1982

56 O izotóp frakcionációs faktor kvarc és a jelzett ásványok között Brownlow, 1989

57 O izotóp frakcionáció ásvány-h 2 O párra T függvényében Henderson, 1982

58 Kéreg részvétele a magmaképződésben. Felső köpeny: +5,5. Kontinentális és óceáni kéreg: nagyobb (jelentős mállás, kölcsönhatás tengervízzel). Konvergens lemezszegélynél kéreg anyag adódhat a felső köpenyhez kontinentális vagy pelágikus üledék formájában. Az óceáni kéreggel szubdukció (forrás kontamináció) során vagy a kéreg olvadása során (kéreg kontamináció). Elemzés: fenokristály <-> bulk Jelentős kéreg kontamináció Harangi et al., 2006

Hasonló dokumentumok

C (radiogén, elhanyagolható mennyiség, bár a 12 C- 14 C frakcionáció a 12 C- 13 C kétszerese) kormeghatározás

Szén C- stabil izotópok: 12 C (98.9%), 13 C (1.1%) 14 C (radiogén, elhanyagolható mennyiség, bár a 12 C- 14 C frakcionáció a 12 C- 13 C kétszerese) kormeghatározás szilárd, folyadék, gáz (bio-, lito-,