Кіріспе
Тұрақты изотоптар - оттегі 18 және оттегі 16 арақатынасының ауытқу өлшемі. ДИСПЛАЙТИТЛЕ:δ18O Геохимияда, палеоклиматологияда және палеокеанографияда δ18O немесе дельта O 18 - тұрақты изотоптар - оттегі 18 (18O) және оттегі 16 (16O) арақатынасының ауытқу өлшемі. Ол көбінесе жауын-шашынның температурасын өлшеу, жер асты сулары мен минералдық өзара әрекеттесуді өлшеу және метаногенез сияқты изотоптық фракциялауды көрсететін процестердің көрсеткіші ретінде қолданылады. Палеоғылымда 18O:16O коралл, фораминифер және мұз ядролары туралы деректер температураның проксиі ретінде қолданылады. Ол үлгі мен стандарттың арасындағы "мильде" (‰, мыңда бір бөлігі) ауытқу ретінде анықталады: ‰, онда стандарттың белгілі изотоптық құрамы бар, мысалы, Вена стандартты орташа мұхит суы (VSMOW). Фракциялау кинетикалық, тепе-теңдік немесе массаға тәуелсіз фракциялаудан туындайды.
DISPLAYTITLE:δ18O
In geochemistry, paleoclimatology and paleoceanography δ18O or delta O 18 is a measure of the deviation in ratio of stable isotopes oxygen 18 (18O) and oxygen 16 (16O). It is commonly used as a measure of the temperature of precipitation, as a measure of groundwater/mineral interactions, and as an indicator of processes that show isotopic fractionation, like methanogenesis. In paleosciences, 18O:16O data from corals, foraminifera and ice cores are used as a proxy for temperature. It is defined as the deviation in "per mil" (‰, parts per thousand) between a sample and a standard:
‰
where the standard has a known isotopic composition, such as Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW). The fractionation can arise from kinetic, equilibrium, or mass independent fractionation.
Механизм
Форманифера қабықтары кальций карбонатынан (CaCO3) тұрады және көптеген геологиялық ортада кездеседі. Қаптамадағы 18O мен 16O арақатынасы қаптаманың пайда болған кездегі қоршаған судың температурасын жанама түрде анықтау үшін қолданылады. Бұл қатынас айналадағы судың температурасына, сондай-ақ судың тұздылығына және мұз қаптарында тұйықталған судың көлемі сияқты басқа да факторларға байланысты сәл өзгереді. Сонымен қатар жергілікті буландыру мен тұщы судың түсуін көрсетеді, өйткені жаңбыр суы теңіз суынан 16O жеңіл булану нәтижесінде 16O байытылған. Нәтижесінде, жер бетіндегі мұхитта су көп буланатын субтропиктер мен тропиктерде 18O мөлшері көп, ал жаңбыр көп жауған ортаңғы ендіктерде 18O мөлшері аз. Сол сияқты, су буы тұншыққанда, 18O атомдарын қамтитын ауыр су молекулалары тұншығып, тұншығып отырады. Тропиктен полюстерге қарай бара жатқан су буының градиенті 18O-дан біртіндеп толығымен арылады. Канадада жауған қардың Флоридадағы жаңбырға қарағанда H218O-ның мөлшері әлдеқайда аз; осыған ұқсас, мұз қапталының ортасына түскен қардың таңбасы оның шетіндегіге қарағанда жеңіл, өйткені ауыр 18O алдымен жауады. Климаттың өзгеруі ауаның булануы мен жауын-шашынның жаһандық үлгілерін өзгертеді, сондықтан фондық қатынасты өзгертеді. Қатты заттардың (органикалық және органикалық емес) үлгілері оттегі изотоптарын талдау үшін әдетте күміс тостағандарға салынады және пиролиз және массалық спектрометрия арқылы өлшенеді. Зерттеушілер үлгілерді дұрыс өлшеу үшін дұрыс сақтамау керек. Нақтырақ айтқанда, Эпштейн және басқалар. (1953) температураның квадраттық экстраполяциясын береді, мұнда T - температура °C (температура мәндерінің диапазоны үшін жарамды ең кіші квадраттарға негізделген 9 °C және 29 °C, ±0.6 °C стандартты ауытқумен, ал δ - кальций карбонаты үлгісі үшін δ18O).
where T is the temperature in °C (based on a least squares fit for a range of temperature values between 9 °C and 29 °C, with a standard deviation of ±0.6 °C, and δ is δ18O for a calcium carbonate sample).
Мұз түйіндері
δ18O мұз ядролары арқылы мұз пайда болған кездің температурасын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Лисецки мен Реймо (2005) соңғы бес миллион жылдағы климатты қалпына келтіру үшін мұздық мұз жамылғыларының жалпы әлемдік массасының проксиі ретінде алынған, әлемде таралған 57 терең теңіз шөгінділерінің ядроларынан бентоникалық форминиферада δ18O өлшеуін қолданды. 57 ядроның жинақталған жазбасы орбиталық айналмалы мұз моделіне, 41 кВт (мөлдірлік), 26 кВт (прецессия) және 100 кВт (эксцентрикалық) Миланкович циклдеріне орбиталық түрде үйлестірілді, олардың барлығы жаһандық мұз көлемінің орбиталық мәжбүрлеуіне әкеледі деп болжанады. Соңғы миллион жылда шамамен 100 кВ арақашықтықта өте күшті мұздық максимумдар мен минимумдар болды. Байқалған изотоптық өзгерістердің пішіні Восток станциясында өткен 420 кВ-да тіркелген температуралық өзгерістерге ұқсас болғандықтан, оң жақтағы сурет δ18O мәндерін (оң масштаб) Петит және басқалар бойынша Восток мұздық өзегінің (сол масштаб) температуралық өзгерістеріне сәйкес келтіреді. (1999 ж.)
As the observed isotope variations are similar in shape to the temperature variations recorded for the past 420 ky at Vostok Station, the figure shown on the right aligns the values of δ18O (right scale) with the reported temperature variations from the Vostok ice core (left scale), following Petit et al. (1999).
Биоминералды тіндер
Биоминералданған тіндерден алынған δ18O-ны бұрынғы қоршаған ортаның жағдайын қалпына келтіруде де қолдануға болады. Омыртқалы жануарларда сүйек минералынан, тіс эмальінен және дентиннен алынған апатит фосфатты [PO4]3− топтарын қамтиды, олар қоршаған орта суының оттегі изотоптарының арақатынасын сақтай алады. Бұл тіндердегі оттегі изотоптарының фракциялануына дене температурасы мен тамақтану сияқты биологиялық факторлар әсер етуі мүмкін.