Geochimie izotopică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Geochimia izotopică este ramura geochimiei care se ocupă cu studiul concentrațiilor relative și absolute ale elementelor și izotopilor acestora în Pământ . Se disting două domenii de studiu referitoare la geochimia izotopilor stabili și geochimia izotopilor radioactivi .

Geochimia izotopică permite datarea rocilor și mineralelor prin utilizarea metodelor absolute de datare care exploatează radioactivitatea. De asemenea, a contribuit la o mai bună înțelegere a paleoclimatologiei , structurilor și dinamicii interne ale globului terestru. Odată cu progresul tehnicilor, s-a dezvoltat studiul izotopilor stabili, care a permis un studiu mai detaliat al marilor procese geologice, precum cele referitoare la mediul din epocile trecute.

Geochimia izotopului de plumb

Plumbul are patru izotopi stabili, 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb și izotopul radioactiv comun 202 Pb caracterizat printr-un timp de înjumătățire de aproximativ 53.000 de ani.

Plumbul prezent pe Pământ este produs prin degradarea elementelor transuranice , în principal uraniu și toriu .

Geochimia izotopului de plumb este utilă pentru datarea radiometrică a unei varietăți de materiale. În raport cu faptul că izotopii de plumb sunt obținuți prin descompunerea diferitelor elemente transuranice, raporturile dintre concentrațiile acestor izotopi pot fi exploatate ca trasor în studiul rocilor și sedimentelor .

În acest fel, a fost posibil, de asemenea, datarea probelor de gheață din Arctica și, de asemenea, obținerea de informații despre sursele atmosferice de poluare cu plumb.

Samariu-neodim

Studiul sistemului de izotop samariu-neodim poate fi exploatat atât în ​​contextul determinărilor materialului geologic, cât și al diverselor alte materiale, cum ar fi cele de interes arheologic.

Din punct de vedere cinetic, izotopul 147 Sm se descompune producând 143 Nd cu un timp de înjumătățire de 1,06 x10 11 ani. Datarea se realizează prin aplicarea metodei izocrone diferitelor minerale conținute într-o rocă.

Raportul inițial izotop 143 Nd / 144 Nd a fost determinat matematic și este cunoscut. Acest calcul a fost efectuat folosind presupunerea CHUR ( Chondritic Uniform Reservoir ), o aproximare care constă în luarea în considerare a Pământului format din material condritic , caracterizat prin rapoarte izotopice Nd / Nd, Sm / Nd și prin abundențe relative comparabile cu valorile De meteoriți condritici. Astfel, CHUR a fost determinat din analiza meteoriților condritici și acondritici .

Raportul diferit prezent în eșantion, în raport cu CHUR, oferă informații despre evoluția temporală a formării mineralului.

Reniu-osmiu

Reniul și osmiul sunt elemente calcofile prezente în cantități foarte mici în scoarța terestră. Reniul suferă o dezintegrare radioactivă producând osmiu. Raportul dintre osmiu non-radioactiv și osmiu radioactiv variază în funcție de timpul scurs.

Reniul tinde să formeze sulfuri cu o înclinație mai mare decât osmiul. Prin urmare, în perioada de formare a Pământului, când mantaua a fost topită, reniul s-a pierdut în mare măsură și acest lucru a permis ca raportul izotop Os / Os să nu varieze apreciabil. Aceasta înseamnă că, în practică, raportul inițial de osmiu prezent într-un eșantion geologic are o valoare determinată și fixă, în raport cu perioada de formare a Pământului. Variația acestor rapoarte este utilizată pentru a studia și a determina vârsta evenimentelor legate de formarea mantalei Pământului .

Izotopi de heliu

Izotopul 3 He a fost „prins” în planeta noastră în momentul formării Pământului. O anumită cantitate de heliu-3 a fost adăugată de praful meteoric, acumulându-se în principal pe fundul oceanului . Cu toate acestea, heliul-3 în timpul procesului de subducție părăsește sedimentele oceanice și astfel contribuția cosmică nu influențează concentrația gazului nobil din manta.

Heliul-3 este produs de bombardarea razelor cosmice și reacții de spalare cu litiu care apar în general în scoarța terestră . Procesul de spalare constă în bombardarea neutronilor, cu energie ridicată (neutroni rapizi) care acționează asupra atomilor de litiu producând ionii 3 He și 4 He. Acest lucru necesită cantități semnificative de litiu pentru a influența raportul izotopului 3 He / 4 He.

Tot heliul gazos eliberat se pierde în cele din urmă în spațiu, datorită vitezei medii a elementului care depășește viteza de evacuare de pe Pământ. Prin urmare, conținutul de heliu și raporturile izotopice relative, în raport cu atmosfera terestră , sunt considerate practic constante.

S-a observat că izotopul 3 He este prezent în emisiile vulcanice și în probele geologice de pe creasta oceanului . Se studiază modul în care se conservă cantitatea de heliu-3 pe Pământ, dar acest element este asociat cu mantaua Pământului și este folosit ca un marker pentru investigații asupra materialului de origine profundă.

Datorită similitudinilor dintre heliu și carbon în chimia magmei , eliberarea de heliu gazos este legată de pierderea compușilor volatili ( apă , dioxid de carbon ) din manta, care are loc la adâncimi mai mici de 60 km. Izotopul 3 He prezent la suprafața pământului este în principal rezultatul transportului datorat prinderii în rețelele cristaline a mineralelor în cadrul incluziunilor fluide.

Heliul-4 este produsul degradării radioactive a unor elemente precum uraniul și toriul . Crusta continentală a fost îmbogățită cu aceste elemente în comparație cu mantaua și, prin urmare, o cantitate mai mare de 4 He este produsă în crustă, mai degrabă decât în ​​manta.

Raportul R / Ra

Raportul izotopului R definit ca 3 He / 4 He este adesea folosit pentru a reprezenta conținutul relativ în 3 He. De obicei, R își asumă o valoare multiplă în raport cu același raport de izotopi, totuși, raportat la concentrațiile din atmosferă și indicat cu Ra .

Valorile comune ale R / Ra sunt după cum urmează:

  • Crusta continentală veche: <1
  • Bazaltul creastei oceanice: 7-9
  • Roci ale creastei în expansiune: 9,1 ± 3,6
  • Stâncile unui punct fierbinte : 5-42
  • Apele oceanice și terestre: 1
  • Apele sedimentare: <1
  • Apă termală de izvor: 3-11

Geochimia izotopilor de heliu găsește utilizări precum datarea acviferelor , estimarea vitezei de curgere a acviferelor, determinarea nivelului de poluare a apei și oferă, de asemenea, informații despre procesele hidrotermale , geologia magmatică și orogeneza .

Tritiu-heliu-3

Tritiul este eliberat în atmosferă ca urmare a testelor nucleare care implică explozii atomice. Dezintegrarea radioactivă a tritiului produce la rândul său izotopul gazului nobil 3 He. Din raportul tritiu / heliu-3 ( 3 H / 3 He) este posibil să se estimeze vârsta acviferelor recente.

Bibliografie

  • Gunter Faure, Principiile geochimiei izotopilor , ISBN 0-471-86412-9 .
  • Burnard PG, Farley KA, Turner G., 1998. Mai multe impulsuri de fluid într-un harzburgit samoan. Geologie chimică, 147, pp. 99-114.
  • Kirstein L., Timmerman M., 2000. Dovezi ale lumii proto-islandeze în nord-vestul Irlandei la 42Ma din izotopii heliului. Jurnalul Societății Geofizice, Londra. Vol 157, pp. 923–927.
  • Porcelli D., Halliday AN, 2001. Nucleul ca posibilă sursă de heliu de manta. Letters of Earth and Planetary Science Letters, 192, pp. 45-56.
  • Arne D., Bierlein FP, Morgan JW, Stein HJ, 2001. Re-Os Dating of Sulfures Associated with mineralization gold in central Victoria, Australia. Geologie Economică, 96, pp. 1455–1459.
  • Martin C., 1991. Caracteristicile izotopice de osmiu ale rocilor derivate din manta. Geochimie și Cosmochimica Acta, 55, pp. 1421–1434.

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh85068678 · GND (DE) 4136262-7
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Geochimica_isotopica&oldid=111817623 ”