stabilizotóp-geokémiája

Az előadások a következő témára: "stabilizotóp-geokémiája"— Előadás másolata:

1 stabilizotóp-geokémiája
A földköpeny stabilizotóp-geokémiája Demény Attila MTA CSFK Földtani és Geokémiai Intézet

2 Miért fontos?  a Föld köpenyének tulajdonságai, viselkedése.
Áramlási és konvekciós rendszerek?  globális szénháztartási modellek fontos eleme a köpenyből feláramló CO2. Mennyiség? Izotópösszetétel?

3 Stabilizotóp-összetételek eredeti köpenyösszetétel
változása mállás kigázosodás kéregasszimiláció nagy T kőzet-víz kölcsönhatás kigázosodás másodlagos folyamatok frakcionált kristályosodás d13C d18O ? forráskontamináció eredeti köpenyösszetétel

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13 Boyd és Pillinger (1994)

14

15

16

17

18 Lehetséges magyarázat
Geochim. Cosmochim. Acta, 68, (2004) Lehetséges magyarázat Olvadék- fluidum- karbonát izotóp- frakcionáció Normál köpeny Köpenyheterogenitás

19

20 KÖPENY

21 C, O és S izotópos vizsgálata
Karbonatitok C, O és S izotópos vizsgálata

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

23 üledékes kontamináció
vagy nagy T frakcionáció tengervíz hatása d13C (VPDB) nagy T Keller és Hoefs (1995) köpenyheterogenitás Ol. Lengai primér karbonatitok Taylor et al. (1967) csapadék- víz hatása kis T átalakulás d18O (VSMOW)

24 The Mineralogical Society Series
10

25 Kola-félsziget Khibina Sokli Kovdor Sallanlatvi Turiy Mys Vuoriyarvi
Tiksheozero

26 Sr-Nd isotope ratios DM- HIMU- EM mixing Nd(T) KCL Sr(T)

27 Double carbonate – A3B3(CO3)5 bästnesite, Sr,Ba-calcite,
Carbonatites: mainly Devonian ( Ma); except Tiksheozero: 1.9 Ga Economically important rocks Phoscorites: olivine-magnetite-apatite rock (Phalaborwa, Russell, 1954) REE-carbonatites Burbankite Double carbonate – A3B3(CO3)5 A= Na, Ca B = Sr, Ca, REE, Ba Pseudomorph ancylite, synchysite, bästnesite, Sr,Ba-calcite, strontianite, barite 3 cm

28 Questions Carbonatites • REE-carbonatites are primary or secondary ?
• Sr-Nd isotope heterogeneitystable isotope variations ? Phoscorite-carbonatite relationship - independent magma? - liquid immiscibility? - differentiation, fractional crystallization?

29 Khibina - burbankites are primary - general 13C-18O-enrichment trend

30 Vuoriyarvi - burbankites are primary or high-T hydrothermal
- phoscorites have higher d18O than carbonatites

31 Sokli - phoscorites fit the carbonatite trend
- general 13C-18O-enrichment trend

32 asszimiláció átalakulás forráskontamináció

33 Sr - C isotope relationships
- Turiy satellites: crustal contamination - negative d13C - 87Sr/86Sr correlation

34 Conclusions  the burbankite of Khibina and Vuoriyarvi is primary.
 early carbonatites preserved primary mantle compositions.  general 13C-18O enrichment due to Raighleigh fractionation  primary carbonatites indicate important C isotope heterogeneity associated with Sr isotope variations. Possible explanations: - CO2 metasomatism - subducted oceanic crust - removal of a reduced and 12C-enriched phase

35 Kanári-szigetek

36

37

38

39 d13C (VPDB) N d18O (VSMOW) -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 4 6 8 10
Esquinzo P. de La Nao P. del P. Blanco N bazalttelérek d18O (VSMOW) d13C (VPDB) -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 4 6 8 10

40

41

42 zetek között  Független módszer az üledékasszi- miláció kimutatására
Nagy d34S-különbség a magmás és üledékes kő- zetek között  Független módszer az üledékasszi- miláció kimutatására Szulfid- és szulfáttartalmú kar- bonatitok elkülönítése. Karbonatitok és bazaltok szulfid- és szulfát-tartalmának kénizotóparány-elemzése a szulfid/szulfát arány és a kénizotóp-össze- tételek területi elosz- lást mutatnak a d34S-d13C korreláció üledékes és magmás anyag keveredésével magyarázható É bazalt d34S (VCDT) d13C (VPDB)

43 d13C (VPDB) N d18O (VSMOW) -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 4 6 8 10
Esquinzo P. de La Nao P. del P. Blanco N bazalttelérek d18O (VSMOW) d13C (VPDB) -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 4 6 8 10 asszimiláció átalakulás

44 13C,18O,34S

45 A mecseki alkáli bazalt sorozathoz kapcsolódó karbonátképződmények
stabilizotópos vizsgálata: magmás fluidumfejlődés és magma-üledék kölcsönhatás

46 Mecsek d13C (VPDB) d18O (VSMOW) 5 10 15 20 25 30 -20 -15 -10 -5
trachitok tefritek bazalttelérek kontaktus mészkövek d13C (VPDB) d18O (VSMOW) vastag lávafolyás karbonatitok

47  asszimilált üledékes karbonát,  primér magmás karbonát
5 Különböző eredetű karbonát keveredése  asszimilált üledékes karbonát,  primér magmás karbonát  nagyon negatív d13C értékű karbonát mészkövek kontaktus primér karbonatitok trachitok d13C (VPDB) -5 -10 tefritek bazalttelérek -15 vastag lávafolyás -20 5 10 15 20 25 30 d18O (VSMOW) 10 15 20 25 30 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 d18O (VSMOW) d13C (VPDB) bazalttelérek lávafolyás A bazalttelérek átala- kulást nem mutató ocellumai és a láva- folyás mandulái jó d13C-d18O korrelációt mutatnak.

48 A negatív d13C eltolódás oka CO2 kigázosodás A pozitív d18O eltolódás
korai kiválás A negatív d13C eltolódás oka CO2 kigázosodás d13C (VPDB) késői kiválás Szélesség x hosszúság 1 2 3 4 5 6 7 8 -5 10 15 20 800 600 400 300 200 100 o C (0) (0.02) (0.11) (0.3) (1) (CO /H O) 106/T2 d18Okalcit-d18Ofluidum A pozitív d18O eltolódás oka CO2 kigázosodáshoz kötődő CO2/H2O arányváltozás

49 Mecsek d13C (VPDB) d18O (VSMOW) izotópcsere átalakulás asszimiláció
5 10 15 20 25 30 -20 -15 -10 -5 d13C (VPDB) d18O (VSMOW) karbonatitok kigázosodás asszimiláció izotópcsere átalakulás