Закономерности фракционирования изотопов водорода и кислорода в воде в поверхностных и грунтовых водах. Исследование изменений глобальной температуры по образцам ледников.
Линия для подземных вод из осадочных пород «каолинитовая линия» систематически сдвинута относительно линии Крейга в сторону более изотопно-тяжелого кислорода за счет изотопного обмена по кислороду подземных вод с силикатными минералами. Таким образом, на одной широте подземные воды систематически тяжелее по кислороду , чем метеорные. Это используется в гидрогеологии и экологии для оценки генезиса воды в конкретном водостоке .
Сезонные вариации значений дельта18О-у летнего снега меньшие отрицательные значения дельта 18О чем у зимнего.
Абсолютные значения дельта 18О регистрируют климатические условния в основном как средние температуры воздуха. Анализ кернов льда большой длины, не содержащих перерывов, воссоздают климатические условия.Чем больше отрицательные значения дельта 18О, тем меньше температура, соответствующая образованию слоя льда.
Ошибки: 1) лед, образовавшийся не на месте отбора керна
2)колебания температур, вызванный изменением высоты выпадения осадка вследствие изменения толщины льда
3)изменение дельта 18О морской воды
4)изменение атмосферной циркуляции
Основные факторы фракционирования изотопов углерода, азота и серы во внешней оболочке Земли
Ведущий фактор фракционирования изотопов углерода, азота и серы– биологическая активность водных и наземных организмов. Однако основной источник биогенного органического вещества в осадочных породах это гумусовое или сапропелевое вещество (остатки фито и зоопланктона), которое после захоронения и диагенеза имеет в среднем изотопный состав δС= -25 --27‰
Углерод имеет два стабильных изотопа 12С и 13С. Фотосинтез приводит к обогащению органических соединений 12С, изотопный обмен между газообразной СО2 и водорастворимыми карбонатами приводит к обогащению карбонатов 13С.В атмосфере значение дельта13С около -7 промили.
Геодинамический цикл углерода по изотопным данным.
Определение изотопного состава углерода мантии осложняется протеканием процессов изотопного фракционирования при очень высоких температурах. Изотопный состав углерода карбонатитов и алмазов значительно варьирует, что обусловлено либо изотопной гетерогенностью мантийного углерода, либо изотопным фракционированием, либо и тем и тем.В магматических породах также значительные вариации, окисленные формы углерода, вероятно, в значительной степени отлагаются циркулирующими водными растворами после кристаллизации, а изотопный состав восстановленного углерода в магматических породах примерно соответствует составу биогенного углерода. Вулканические газы содержат СО2 и СН4, которые, по-видимому, находятся в изотопном равновесии. Газообразная СО2, которая выделяется при реакциях декарбонатизации, обогащается 13С.Графит в значительной степени обогащен 13С по сравнению с биог.вещ-вом.
Изотопный состав углерода в различных типах ископаемого органического вещества.
Углистые хондриты- -40-+100
Глубинный (мантийный) углерод -5 - -7‰
Мантийные карбонатиты -5 - -7‰
Алмазы 0 - -10‰; -27 - -35 ‰
Карбонаты эндогенных пород -7 - - 20‰
Осадочные карбонаты 0±1,5‰.
Палеопротерозой +15 - +18‰
Рассеянное органическое вещество (РОВ) осадочных пород (биогенная органика) -25 - -27‰
Уголь -25 - -29‰
Нефть -30 - -32‰
Газовые залежи (метан) -41 - -45‰
Попутные нефтяные газы (пропан-бутан) -35 - -37‰
Современный биогенный метан -100 - -150‰
Палеопротерозойские черные сланцы (шунгиты) -5 --50‰
Абиогенный графит эндогенных пород -10 --20‰
Техногенные карбонаты -30 -+30‰
Обогащение тяжелой фракцией возрастает в ряду этан, пропан, бутан