Stabilizotóp-geokémia IV Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet forizs@geokemia.hu

Üledékek Agyagok Mállás Hidrotermák

Nontronit szerkezete

Rétegszilikát alapszerkezetek

Izomorf kémiai helyettesítés Mg2+, Fe2+ Al3+ Al3+ Si4+ Ca2+ Na+ Kicserélhető kationok: kiegyenlítik a negatív töltésfelesleget

Agyagásvány-víz frakcionáció Az agyagásványban dúsul az 18O. A vízfázisban dúsul a deutérium! Az agyagásvány a környezetével sokkal hamarabb cserél hidrogént, mint oxigént. 100 °C körül már egyértelmű a hidrogén-izotópcsere, míg az oxigén-izotópcsere csak a szmektit csoportnál jelentkezik kis mértékben. Normál földfelszíni körülmények között az agyagásványok megtartják stabilizotópos összetételüket, különösen a stabilabbak (kaolinit, illit).

Agyagásvány izotópvonalak

Feladat 6 Frakcinációs tényezők 15 °C-on (?): d18Okaolinit = 17‰ dDkaolinit = -97‰ Mi a vele egyensúlyban lévő víz stabilizotópos összetétele?

Megoldás 6 Kárpát-medencei rétegvíz-vonal: dD = 7,8d18O + 6‰. Rajta van ezen a vonalon?

Két komponens szétválasztása Üledékes kőzetben a behordódott K-földpátra helyben nőtt rá újabb K-földpát. A kölünböző arányú törmelékes:autigén K-földpát szeparátumok d18O értékét ábrázolva meghatározható a két K-fp d18O értéke. A törmelékes komponens gránitból származik. Törmelékes K-földpát térf.% katódlumineszcens spektroszkópiával

Mállási kéreg ásványai: Haiti becsült 25 °C-on + mért

Kaolinit-montmorillonit: mállási termékek

Frakcionációk összehasonlítása: minél nagyobb a kémiai kötéserősség, annál messzebb van az adott ásvány izotópos vonala a csapadékvíz vonaltól.

Törmelékes és autigén kvarc Kelly et al. 2007 Homokkőben

Oxygen isotope compositions of the St Oxygen isotope compositions of the St. Peter Sandstone Ionmikroszondával mérték

A magmás (nagy hőmérsékletű) és üledékes (kis hőmérsékletű) kvarc közötti jellegzetes különbség a d18O értékben A nagy hőmérsékletű d18O értéke jóval kisebb, mint a kis hőmérsékletűé. Ok: kisebb hőmérsékleten nagyobb a frakcionáció mértéke.

Biogén kova (SiO2) E fázis esetében a legnagyobb az izotópfrakcionáció. A gyengén kötött víz és OH analitikai problémát okoz (lépcsőzetes fluorozás). Diatomák (kova vázú moszatok): tengerfelszíni hőmérséklet (SST) rekonstruálására használják. t = 17,2 - 2,4(d18OSiO2 - d18Ovíz - 40) - 0,2(d18OSiO2 - d18Ovíz - 40)2 (t °C-ban)

Biogén kova (SiO2) Tavi üledékben klímaváltozás rekonstruálása (diatóma) Pl. Brázi-tó (Retyezát) Magyari Enikőék El’Gygytkyn-tó, Kelet-szibéria

Biogén kova (SiO2) Újabban: Fitolit A növény szövetében kicsapódott kova (vagy egyéb). Nagyon kicsi méretű, ezért nehéz mérni a d18O értékét. Paleoklímakutatás.

Szervetlen eredetű kova A 34-93°C tartományban (Kita et al. 1985) empirikus összefüggés (eltér a biogéntől!): 1000lna = 3,52×106/T2 (T Kelvinben) Opál-A → opál-CT → mikrokristályos kvarc (diagenetikus átalakulás)