Изотопы углерода, их значение при решении геолого-геохимических задач
Изотопный состав углерода в природных объектах определяется присутствием 2 стабильных изотопов – С12 (преобладает – 98,893%) и С13(1,107%) и одного радиоактивного – С14 (минимальное количество).
Период полураспада С14 – 5730 лет. Соотношение С12 и С13 в природных объектах варьирует от 88 до 94.
Сопоставление различных значений изотопного состава удобно проводить по относительному приросту С13.
σС13=[(С13/С12)обр./(С13/С12)ст.-1]х1000
(промилле – тысячная часть числа, десятая доля процента),
где
σС13- относительный прирост С13
(С13/С12)обр. – отношение изотопов в исследуемом образце;
(С13/С12)ст. – отношение изотопов в стандарте
За стандарт принят эталон РDВ (содержание углерода карбоната кальция в ископаемом организме Belemnitella americana из формации PD, Южная Каролина США позднемелового возраста). Величина данного отношения в стандарте – 11,2372х10-5.
+σС13 – избыток С13;
-σС13 – дефицит С13 в образце.
Фракционирование изотопов углерода происходит в процессе его геохимического круговорота. За начало этого круговорота можно принять выделение СО2 из мантийных глубин во время вулканических процессов, а также при термическом разложении известняков и доломитов в условиях метаморфизма. Затем СО2 распределяется между атмосферой и гидросферой. В морской воде СО2 связывается с кальцием и магнием, образуя известняки преимущественно биогенного происхождения. Другая часть СО2 атмосферы и гидросферы поглощается зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтез приводит к образованию органического вещества. Часть биомассы после гибели растений окисляется с образованием СО2, другая часть захороняется в уловиях восстановительной среды. На всех этапах геохимического цикла происходит разделение изотопов углерода.
Процессы, влияющие на разделение изотопов углерода: карбонатообразование – ведет к утяжелению С; σС13 морских известняков - +4,5 до –5,1 %о (промилля); фотосинтез – ведет к облегчению С; микробиологическое фракционирование изотопов углерода в метане – приводит к резкому облегчению С в метане, σС13=-75%о
Разные геологические процессы (объекты) глубинного происхождения показали 2 разных уровня содержания изотопов углерода:
- 1 группа – карбонатиты, алмазы, графит, в кимберлитах, СО2 в возгонах, σС13= - 5,8 до -8%о (близки к углероду углистых хондритов);
- 2 группа большинство гипербазитов σС13= -22%о (близко к углероду железных метеоритов).
Фракционирование углерода на Земле вне зависимости от характера его первичного изотопного состава обусловлено, главным образом, биогенными явлениями.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 687;