Введение
Измерение отклонения в соотношении стабильных изотопов кислорода 18 и кислорода 16 В геохимии, палеоклиматологии и палеоокеанографии δ18O или дельта O 18 является мерой отклонения в соотношении стабильных изотопов кислорода 18 (18O) и кислорода 16 (16O). Он обычно используется в качестве меры температуры осадков, в качестве меры взаимодействия грунтовых вод / минералов и в качестве индикатора процессов, которые показывают изотопную фракционирование, как метаногенез. В палеонауке, 18O:16O данные из кораллов, фораминифер и ледяных ядер используются в качестве прокси для температуры. Он определяется как отклонение в "на миллиметр" (‰, части на тысячу) между образцом и стандартом: ‰, где стандарт имеет известный изотопный состав, например, Венский стандарт средней океанской воды (VSMOW). Фракционирование может возникать из кинетического, равновесного или массового независимого фракционирования.
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
Обычно оболочки фораминифер состоят из карбоната кальция (CaCO3) и встречаются во многих геологических средах. Соотношение 18O к 16O в оболочке используется для косвенного определения температуры окружающей воды в момент образования оболочки. Соотношение немного варьируется в зависимости от температуры окружающей воды, а также других факторов, таких как соленость воды и объем воды, заключенной в ледяных щитах. также отражает местное испарение и поступление пресной воды, поскольку дождевая вода обогащена 16O в результате преференциального испарения более легкого 16O из морской воды. Следовательно, поверхностный океан содержит большие пропорции 18O вокруг субтропиков и тропиков, где больше испарения, и меньшие пропорции 18O в средних широтах, где больше дождей. Аналогично, когда водяной пар конденсируется, более тяжелые молекулы воды, содержащие атомы 18O, имеют тенденцию конденсироваться и осаждаться первыми. Градиент водяного пара, идущий от тропиков к полюсам, постепенно становится все более и более истощенным 18O. Снег, падающий в Канаде, содержит гораздо меньше H218O, чем дождь во Флориде; аналогично, снег, падающий в центре ледяных щитов, имеет более легкую подпись, чем на его краях, поскольку тяжелее 18O оседает первым. Изменения климата, которые изменяют глобальные модели испарения и осадков, изменяют фоновое соотношение. Твердые образцы (органические и неорганические) для анализа изотопов кислорода обычно хранятся в серебряных чашках и измеряются пиролизом и масс-спектрометрией. Для точных измерений исследователям необходимо избегать неправильного или длительного хранения образцов. Точнее, Эпштейн и другие. (1953) дают квадратическую экстраполяцию температуры, где T - температура в °C (на основе наименьших квадратов, подходящих для диапазона температурных значений между 9 °C и 29 °C, со стандартным отклонением ±0,6 °C, а δ - δ18O для образца карбоната кальция).
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).
Ледяные ядра
δ18O может быть использован с ледяными ядрами для определения температуры с момента образования льда. Лисецки и Раймо (2005) использовали измерения δ18O в бентовых фораминиферах из 57 глобально распределенных глубоководных осадочных ядер, взятых в качестве прокси для общей глобальной массы ледниковых ледяных щитов, для реконструкции климата за последние пять миллионов лет. Складываемый рекорд из 57 ядер был орбитально настроен на орбитально управляемую модель льда, циклы Миланковича 41 кВт (наклоненность), 26 кВт (прецессия) и 100 кВт (эксцентричность), которые, как предполагается, вызывают орбитальное нагрузку глобального объема льда. За последние миллион лет произошло несколько очень сильных ледниковых максимумов и минимумов, расстояния между которыми составляли примерно 100 кюй. Поскольку наблюдаемые вариации изотопов похожи по форме на изменения температуры, зарегистрированные за последние 420 кюй на Востокской станции, на рисунке справа выровнены значения δ18O (правый масштаб) с отчетными изменениями температуры ледяного ядра Востока (левый масштаб), следуя Petit et al. (1999 г.).
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).
Биоминерализованные ткани
δ18O из биоминерализованных тканей также может использоваться для реконструкции прошлых условий окружающей среды. У позвоночных апатит из минералов костей, зубной эмали и дентина содержит фосфатные [PO4]3− группы, которые могут сохранять соотношение изотопов кислорода в окружающей воде. На фракционирование изотопов кислорода в этих тканях могут влиять биологические факторы, такие как температура тела и диета.