Stabilizotóp-geokémia. Demény Attila MTA Geokémiai Kutatóintézet

Hasonló dokumentumok
Stabilizotóp-geokémia. Demény Attila MTA CSFK Földtani és Geokémiai Intézet

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

Stabilizotóp-geokémia II. Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

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

Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

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

Hogyan ismerhetők fel az éghajlat változások a földtörténet során? Klímajelző üledékek (pl. evaporit, kőszén, bauxit, sekélytengeri karbonátok,

S-izotóp rendszer. S-izotóp rendszer

NEM KONSZOLIDÁLT ÜLEDÉKEK

Stabilizotóp-geokémia III. Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

A MAGYARORSZÁGI CSAPADÉK STABILIZOTÓP-

Kőzettan.

ÁSVÁNYOK ÉS MÁS SZILÁRD RÉSZECSKÉK AZ ATMOSZFÉRÁBAN

Stabilizotóp-geokémia

Óceáni kéregmaradványok stabilizotópos vizsgálata OTKA 43098, témavezető Demény Attila Zárójelentés

Kőzettan.

A LÉGKÖR SZERKEZETE ÉS ÖSSZETÉTELE. Környezetmérnök BSc

A Szegedi Tudományegyetem Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszékének jelentése évi kutatási tevékenységéről

Radioanalitika stabil izotópok segítségével

Horváth Mária: Bevezetés a földtörténetbe Prekambrium. Oktatási segédanyag

Kőzettan (ga1c1053)

Bór a vizeinkben: áldás vagy átok? A természetes vizek, ivóvizek és a tisztított vizek bórtartalma

Ásványi nyersanyagtelepek képződése térben és időben: Metallogénia

letén Demény Attila, Kele Sándor, Kern Zoltán, Schöll-Barna Gabriella

Bevezetés a földtörténetbe

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Metamorf kőzettan. Magmás (olvadék, kristályosodás, T, p) szerpentinit. zeolit Üledékes (törmelék oldatok kicsapódása; szerves eredetű, T, p)

Stabil izotóp geokémia - Bevezetés

Magmás kőzetek kémiai összetétele különböző tektonikai környezetekben

BESZIVÁRGÓ VIZEK VIZSGÁLATA A BUDAI-HEGYSÉG EGYIK

Készítette: GOMBÁS MÁRTA KÖRNYEZETTAN ALAPSZAKOS HALLGATÓ

G L O B A L W A R M I N

DEMÉNY ATTILA geológus

P és/vagy T változás (emelkedés vagy csökkenés) mellett a:

Stabil izotóp geokémia - Bevezetés

Stabilizotóp-geokémia és termometria: hogyan és mire?

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Horváth Mária: Bevezetés a földtörténetbe 5. Paleoklimatológia. Oktatási segédanyag 2007

Bevezetés a földtörténetbe

Speciálkollégium. Dr. Fintor Krisztián Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj TÁMOP A/ Nemzeti Kiválóság Program Szeged 2014

A FÖLD BELSŐ SZERKEZETE

Bór. Jelentőségének felismerése ~25 éve oka: gyakorisága és elemi tulajdonság, analitikai korlát. ma: a B geokémia és izotópgeokémia virágzik

Áldott karácsonyi ünnepet és boldog új évet kívánok!

A Föld kéreg: elemek, ásványok és kőzetek

Vízminőség, vízvédelem. Felszín alatti vizek

Környezeti kémia II. A légkör kémiája

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Ércteleptan II. Az elemek gyakorisága a földkéregben 3/9/2012. Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Geológia Szak, 3. év,

Légszennyezés. Molnár Kata Környezettan BSc

TÖNKRETESSZÜK-E VEGYSZEREKKEL A TALAJAINKAT?

Oldott gázok a Keleti-Kárpátok és az Erdélyi-medence peremvidékének ásványvizeiben. Kivonat. Bevezető

Li, Be, B stabil izotópjai

Az Alföld rétegvíz áramlási rendszerének izotóphidrológiai vizsgálata. Deák József GWIS Kft Albert Kornél Micro Map BT

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

1. ábra A δd és δ 18 O értékek elhelyezkedése a helyi vízvonalhoz képest

HASZNÁLATI ÉS TELEPÍTÉSI ÚTMUTATÓ

Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Geológia Szak. Ércteleptan záróvizsga, tanév, I. szemeszter. Kérdések az elméleti jegy megszerzéséhez

Bevezetés a földtörténetbe

Az ásványok rendszerezése Az ásványok osztályokba sorolásának alapelvei: - Összetétel - Kristályszerkezet - Előfordulás Összesen 9 osztályba soroljuk

Bevezetés a földtörténetbe

A K-Ar módszer. 40 K-nak elektron befogásával és 0.05MeV

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2018 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Vízkémiai vizsgálatok a Baradlabarlangban

1. A VÍZ SZÉNSAV-TARTALMA. A víz szénsav-tartalma és annak eltávolítása

Az ökológia rendszer (ökoszisztéma) Ökológia előadás 2014 Kalapos Tibor

Klíma és társadalom kapcsolata a Kárpát-medencében az elmúlt 5000 évben Demény Attila 1, Bondár Mária 2, Sümegi Pál 3

Az ökológia alapjai - Növényökológia

Földtani alapismeretek

Vulkáni-hidrotermális ércesedések:

Dr. Lakotár Katalin. Meteorológia Légkörtan

Radioanalitika természetes radioaktív izotópok segítségével

Üledékképződés az óceánokban

Földtani alapismeretek III.

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

A JÁSZSÁGI MEDENCE TANULMÁNYOZÁSA SZÉN-DIOXID FELSZÍN ALATTI ELHELYEZÉSÉNEK CÉLJÁRA Berta Márton

Kémiai egyensúlyok [CH 3 COOC 2 H 5 ].[H 2 O] [CH3 COOH].[C 2 H 5 OH] K = k1/ k2 = K: egyensúlyi állandó. Tömeghatás törvénye

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Légszennyező anyagok terjedése a szabad légtérben

Környezetgazdaságtan alapjai

Kémia OKTV 2006/2007. II. forduló. A feladatok megoldása

Agroökológiai rendszerek biogeokémiai ciklusai és üvegházgáz-kibocsátása

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Gelencsér András egyetemi tanár Pannon Egyetem MTA Levegıkémiai Kutatócsoport

Aeroszol részecskék nagytávolságú transzportjának vizsgálata modellszámítások alapján

A levegő Szerkesztette: Vizkievicz András

A röntgen-pordiffrakció lehetőségei és korlátai a kerámia vizsgálatokban

2. Légköri aeroszol. 2. Légköri aeroszol 3

Stabilizotóp-geokémia VIII. Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

1. Gázok oldhatósága vízben: Pa nyomáson g/100 g vízben

Litoszféra fő-, mikro- és nyomelemgeokémiája

Hazai lamprofírok karbonátjának eredete stabilizotóp-vizsgálatok alapján

Az endogén erők felszínformáló hatásai-tektonikus mozgás

TATABÁNYA LÉGSZENNYEZETTSÉGE, IDŐJÁRÁSI JELLEMZŐI ÉS A TATABÁNYAI KLÍMAPROGRAM

Nemzeti Akkreditáló Testület. MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

A vácrátóti geotermikus kutak helyzete a felszín alatti vízáramlási rendszerekben

Fotó készült: november 11. Fotódokumentációs túra: Horváth Sándor, John Szilárd

Klíma téma. Gyermek (pályázó) neve:... Gyermek életkora:... Gyermek iskolája, osztálya:... Szülő vagy pedagógus címe:...

Magyarország Műszaki Földtana MSc. Magyarország nagyszerkezeti egységei

Meteorit becsapódás földtani konzekvenciái a Sudbury komplexum példáján

Bevezetés a földtörténetbe

Átírás:

Stabilizotóp-geokémia Demény Attila MTA Geokémiai Kutatóintézet demeny@geochem.hu

Izotóp: isos topos (görög) = azonos hely

Hagyományos stabilizotóp-geokémia D/H, 13 C/ 12 C, 15 N/ 14 N, 18 O/ 16 O és 34 S/ 32 S arányok meghatározása H 2, CO 2, N 2 és SO 2 gázban tömegspektrométer segítségével, geológiai alkalmazások. Új területek: - Klór izotópgeokémiája ( 37 Cl/ 35 Cl, kéreg-köpeny kölcsönhatás)

Hagyományos dual-inlet rendszer D/H: H 2 ; 3/2 13 C/ 12 C, 18 O/ 16 O: CO 2 ; 45/44, 46/44 15 N/ 14 N: N 2 ; 29/28 34 S/ 32 S: SO 2 ; 66/64

Mintaelőkészítési módszer acid to va cuum carbonate re a c tion ve sse ls -80 C tra p sa mple bottles Off-line reakció foszforsavval (vízmentes H 3 PO 4), majd a keletkező CO 2 vákuumdesztillációja. Mintamennyiség: >0.1 mmól Mintaszám: 25/nap

Vivőgázos rendszer GC CARB EA laser Legújabb: LC-IRMS Mintamennyiség: <1 μmól Mintaszám: 50-200/nap

Adatok: δ = R R minta standard 1 1000 ahol R = izotóparányok a mintában és a standardban. Standard: - V-PDB ( Pee Dee Belemnite, C,O) - V-SMOW (Standard Mean Ocean Water, O) -AIR (N) - CDT (Canon Diablo Troilite, S) Mértékegység:.

Frakcionáció: izotópmegoszlás különböző komponensek között α = R R 1 2 frakcionációs faktor Hőmérsékletfüggés: 1000 lnα = 2 A / T + B

Például: Kalcit-víz oxigénizotópfrakcionáció 1000 lnα (calcite-h 2 O) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1000 lnα = 2.78 10 6 / T 2 2.89-5 0 200 400 600 800 1000 Temperature ( C) Ha ismerjük a víz összetételét, a hőmérséklet számítható, és fordítva is igaz. Oxigén izotópos paleotermometria Fő probléma:a vízösszetételt ritkán tudjuk pontosan.

Köpenyeredetű kőzetekhez kapcsolódó fluidumok származásának és fejlődésének stabilizotópos vizsgálata

Miért fontos? a Föld köpenyének tulajdonságai, viselkedése. Áramlási és konvekciós rendszerek? globális szénháztartási modellek fontos eleme a köpenyből feláramló CO 2. Mennyiség? Izotópösszetétel?

Stabilizotóp-összetételek változása kigázosodás mállás kéregasszimiláció nagy T kőzet-víz kölcsönhatás kigázosodás frakcionált kristályosodás másodlagos folyamatok forráskontamináció eredeti köpenyösszetétel δ 13 C? δ 18 O

KÖPENY 16 O óceáni kéreg D, 18 O szigetív vulkanizmus 18 O D, 16 O óceánközépi hátság vulkanizmus hot-spot vulkanizmus 16 O köpeny

Óceáni karbonatitokra ható kéregkontamináció és fluid/kőzet kölcsönhatás H, C és O izotópos vizsgálata

Karbonatit Több mint 50% karbonátot tartalmazó, köpenyeredetű magmás kőzet Speciális nyomelemösszetétel (Sr, Ba, LREE) és izotóparányok jellemzik

δ 13 C (VPDB) 0-1 -2-3 -4-5 -6-7 -8-9 másodlagos folyamatok Keller és Hoefs (1995) Ol. Lengai köpenyheterogenitás primér karbonatitok Taylor et al. (1967) 4 6 8 10 12 δ 18 O (VSMOW)

Kola-félsziget Khibina Sokli Kovdor Sallanlatvi Vuoriyarvi Turiy Mys Tiksheozero

forráskontamináció asszimiláció átalakulás

Kanári-szigetek

δ 13 C (VPDB) -1-2 -3-4 -5-6 -7-8 asszimiláció átalakulás bazalttelérek Esquinzo P. de La Nao P. del P. Blanco 4 6 8 10 N δ 18 O (VSMOW)

Mecsek 5 0 kontaktus mészkövek karbonatitok trachitok δ 13 C (VPDB) -5-10 -15 bazalttelérek tefritek vastag lávafolyás -20 5 10 15 20 25 30 δ 18 O (VSMOW)

Mecsek 5 izotópcsere 0 δ 13 C (VPDB) -5-10 -15 karbonatitok átalakulás kigázosodás asszimiláció -20 5 10 15 20 25 30 δ 18 O (VSMOW)

δ 13 C (VPDB) 0-1 -2-3 -4-5 -6-7 -8-9 6.5 másodlagos folyamatok Keller és Hoefs (1995) Ol. Lengai köpenyheterogenitás primér karbonatitok Taylor et al. (1967) 4 6 8 10 12 δ 18 O (VSMOW)

Nyos-tó, Kamerun 1700 lakos Mi okozta? Mi várható?

M δ 13 C ~ -3,0 (biogén: ~ -20 ) CO 2 % Szellőztetés!

Üledékes kőzetek stabilizotóp-geokémiája

Tengeri üledékek Üledékes szulfidok: biogén szulfátredukció 32 S dúsulása a biogén szulfidban δ 34 S szulfid: -30 - -10 (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 )

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

Szerves anyagok: δ 13 C CO 2 (ext) CO 2 (int) R-COOH C3 (Calvin ciklus): Δ 13 C: -40-20 C4 (Hatch-Slack ciklus): Δ 13 C: -3-2 CAM: napszakosan változó metabolizmus C3: szárazföldi tengeri szerves anyag: CO 2 HCO 3 (~ -28 ) (~ -22 ) C4: ~ -10 (fűfélék, cukornád, kukorica) Felhasználás: fáciesek, behordódás, táplálkozás Pl.: recens plankton ~ -22 júra ~ -30 prekambrium ~ -35 - -47 Változik a növényi metabolizmus

Globális szénkörforgás a stabilizotóp-összetételek tükrében

Az üledékes δ 13 C rekord változása Betemetődés mértékének növekedése ( anoxikus esemény ) δ 13 C Produktivitás csökkenése szerves anyag oxidációja δ 13 C Óceáni áramlási rendszer megváltozása (produktivitás, betemetődés, oxidáció, hőmérséklet, vízösszetétel, stb.) Vulkanizmus CO 2 felmelegedés metánfelszabadulás δ 13 C δ 13 C karb -δ 13 C org növekedése δ 13 C org erőteljes mállás SO 2 lehűlés, savas esők δ 18 O változik, mállás Becsapódás meteorit-eredetű 12 C (δ 13 C ) CO 2, SO 2, por, Tektonika: kiemelkedés erőteljes mállás Metánfelszabadulás δ 13 C

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

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)

Kihalási események stabilizotóp-geokémiája

Bükk, Bálvány-észak, perm-triász szelvény cm 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100-6 -4-2 0 2 4 δ 13 C kihalási folyamat

Csővár, triász-júra szelvény

Izotóp-hidrológia

mbf 100 0-100 DNy Holocén beszivárgási korú víz 10 20 30 K-ÉK -200-300 -400-500 δ 18 O>-9,8 Pleisztocén beszivárgási korú víz -600-700 10 Na+K eé% izovonal 90 δ 18 O<-11,5 0 20 40 60 80 100 120 km

Levegő CO 2 -tartalma Megfigyelés: A CO 2 mennyiségének folyamatos növekedése Ipari forradalom előtt: kb. 280 ppmv. Jelenleg: kb. 380 ppmv. Okok: - antropogén (fosszilis tüzelőanyag felhasználása, erdőirtás) - természetes (pl. vulkanizmus)

Szénizotóp-összetétel alapján néhány % antropogén hozzájárulás a légköri CO2 mennyiségéhez.

6 Márvány műtárgyak δ C 13 5 4 3 2 Pe nte likon Pa ros Carrara 1 Na xos Tha sos 0-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 δ 18 O

6 5 Pa ro s 4 13 δ C 3 2 Na xos Pe nte liko n Carrara 1 Thasos 0-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 δ 18 O

6 TEST 5 Pa ro s 4 13 δ C 3 2 Na xos Pe nte liko n Carrara 1 Thasos FEJ 0-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 δ 18 O