Üledékes kızetek stabilizotóp-geokémiája. Demény Attila MTA FKK Geokémiai Kutatóintézet

Átírás

1 Üledékes kızetek stabilizotóp-geokémiája Demény Attila MTA FKK Geokémiai Kutatóintézet

2 Kaolinit vonal

3 Tengeri üledékek Üledékes szulfidok: biogén szulfátredukció 32 S dúsulása a biogén szulfidban δ 34 S szulfid: (CDT); δ 34 S szulfát ~+20 (CDT) Archaikum: δ 34 S(szulfid): ~ 0 ; 2,3 Md éve: szulfátredukálók Karbonát δ 13 C: ~ 0 (V-PDB). Kivétel: globális vagy lokális szénháztartás megváltozása (utólagos hatásokon kívül) Plankton δ 13 C > bentosz δ 13 C 12 C org 13 C karb oxidáció Bioproduktivitás:elvonja a 12 C-t ( anoxikus esemény )

4 δ 18 O: ~ 0 (V-PDB). Kivétel: a tengervíz globális δ 18 O megváltozása (utólagos hatásokon kívül)

5 Diagenezis δ 18 O: általában negatív irányú eltolódás Emelt hımérséklet ( ºC) Fluidumáramlás - tengervíz eredető pórusfluidum - csapadékvízbeáramlás Másodlagos kiválás (oldódás): nagy Mg-tartalmú kalcit, aragonit => minimális diagenezis δ 13 C Szerves anyag oxidációja => negatív δ 13 C a DIC-ben Csapadékvízbeáramlás => talajeredető oldott C => negatív δ 13 C

6 Szerves anyagok: δ 13 C CO 2 (ext) CO 2 (int) R-COOH C3 (Calvin ciklus): 13 C: C4 (Hatch-Slack ciklus): 13 C: -3-2 CAM: napszakosan változó metabolizmus C3: szárazföldi tengeri szerves anyag: CO 2 HCO 3 (~ -28 ) (~ -22 ) C4: ~ -10 (főfélék, cukornád, kukorica) Felhasználás: fáciesek, behordódás, táplálkozás Pl.: recens plankton ~ -22 júra ~ -30 prekambrium ~ Változik a növényi metabolizmus

7 Globális szénkörforgás a stabilizotóp-összetételek tükrében

8 ÓCEÁN-ATMOSZFÉRA M O R B betemetıdés (karbonát és szerves anyag) KÉREG mállás metánhidrát vulkanizmus metamorfózis Szubdukciós zónák Hot spot és trapbazalt vulkanizmus szubdukció KÖPENY

9 Izotópos tömegegyensúly-modell d dt ( M δ ) 0 karb = F mállás δ mállás + F vulk δ vulk F b, karb δ karb F b, org δ org + F? δ? [Kump és Arthur (1999) után)

10 Az üledékes δ 13 C rekord változása Betemetıdés mértékének növekedése ( anoxikus esemény ) δ 13 C Produktivitás csökkenése szerves anyag oxidációja δ 13 C Óceáni áramlási rendszer megváltozása (produktivitás, betemetıdés, oxidáció, hımérséklet, vízösszetétel, stb.) Vulkanizmus CO 2 felmelegedés metánfelszabadulásδ 13 C δ 13 C karb -δ 13 C org növekedése δ 13 C org erıteljes mállás SO 2 lehőlés, savas esık δ 18 O változik, mállás Becsapódás meteorit-eredető 12 C (δ 13 C ) CO 2, SO 2, por, Tektonika: kiemelkedés erıteljes mállás Metánfelszabadulás δ 13 C

11 Toarci anoxikus esemény

12

13

14

15

16 Kihalási események a stabilizotóp-összetételek tükrében

17 Kihalási események okai extraterresztrikus becsapódás globális anoxia tengerszintváltozás óceáni áramlási rendszer megváltozása metánfelszabadulás vulkanizmus

18

19

20 P/Tr Time (millions of years ago) Percentage of families that went extinct

21

22 Questions: - Why is theδ 13 C peak missing in Alpine sections? - What is the mechanism of methane release? Sections studied: - Oolitic section of the Gárdony-1 core, W. Hungary. - Limestone - marl section of the Bükk Mts., N. Hungary Ziegler et al., 1997

23 Gárdony-1 Bálvány section, Bükk Mts.

24 Gárdony-1 Bálvány section, Bükk Mts.

25 Bálvány, Bükk Mts., N. Hungary 10 m Carb% δ 13 C δ 18 O G e r e n n a v á r L i m e s t o n e F o r m a t i o n t r a n s i t i o n a l b e d s 1 m 4 b a s a l b e d N a g y v i s n y ó L i m e s t o n e F m

26 Bálvány, Bükk Mts., N. Hungary 10 m Carb% δ 13 C δ 18 O G e r e n n a v á r L i m e s t o n e F o r m a t i o n t r a n s i t i o n a l b e d s 1 m b a s a l b e d b a s a l b e d N a g y v i s n y ó L i m e s t o n e F m

27 Gárdony-1 core, W. Hungary m 303 δ13c δ18o missing peak! -8

28 Possible causes: Diagenesis - recrystallization and secondary calcite fillings are frequently detected; - lowδ 18 O values; -δ 13 C-δ 18 O correlation is observed. 6 4 Gárdony-1 δ 13 C Bálvány δ 18 O

29 Sediment reworking Frequent in oolitic shallow water sediments. High-resolution analyses of individual ooides. m 303 δ 13 C δ 18 O conventional CONFLO

30 m 303 Gárdony-1 (this study) m W. Slovenia (Dolenec et al., 2001) δ 13 C The δ 13 C peak is still missing. Cause: combined effect of sediment reworking and diagenesis. δ 13 C The Alpine sections may not preserve the original record.

31 Bálvány, Bükk Mts. m 3 bioclasts 0 50 δ 13 C δ 18 O Carb% b a s a l b e d 2 kihalási folyamat 1

32

33 Erıteljes szulfidfelhalmozódás, nincs fıelemkorreláció => Szulfát savas esıbıl => Szibériai trapbazalt vulkanizmus

34 Szerpentincsoportba tartozó ásvány

35

36

37 Csıvár, triász-júra szelvény

38

39

40

41 Kréta-tercier kihalási esemény

42 Okok 1) Dekkán trap bazalt 2) Becsapódás

43 6 Márvány mőtárgyak δ C Pentelikon Paros Carrara 1 Naxos Thasos δ 18 O

44 6 5 Paros 4 13 δ C 3 2 Naxos Pentelikon Carrara 1 Thasos δ 18 O

45 6 5 Paros TEST 4 13 δ C 3 2 Naxos Pentelikon Carrara 1 Thasos FEJ δ 18 O

46