中海大海洋化学课件08海洋中的同位素.pptxVIP

;; 同位素： 原子核内质子数相同而中子数不同的 原子，它们在周期表中占同一个位置。 ●稳定同位素： 不发生或极不易发生放射性衰变的同 位素。已知有81种元素有稳定同位素。 如： 13C 、18O 、57Fe等 ●放射性同位素： 能以某种方式自发衰变为其它核素的 同位素。如： 4 C → 4 N + β+ν (t?=5770 y);;; 某元素的某种稳定同位素所占的百分数。如： 16O: 99.763% ，17O: 0.035% ，18O: 0.1995% 2. 稳定同位素比值(R) 某种元素的两种稳定同位素含量之比(重/轻)。 稳定同位素比值容易直接测量(同位素比值质谱法)。 如： 氢： R = 氧： R = ; 一、有关概念和表示法; 3. δ值 稳定同位素标准 δ值与稳定同位素标准的选择(R标 ) 有关。 国际上统一提供了不同元素的稳定同位素标准。 稳定同位素标准的选择条件为 ? 原料充足； ? 同位素组成均匀； ? 制样方法简单； ? 稳定同位素比值接近天然组成变化的中间值。;; §8- 1 海洋中的稳定同位素 一、有关概念和表示法;; 一、有关概念和表示法; 一、有关概念和表示法; 二、天然界水循环过程中氢氧同位素的分馏; 二、天然界水循环过程中氢氧同位素的分馏;;;;; ●水团示踪 ●海水古温度 ●古环境记录和物质来源 ●生物生产过程与营养级(食物链)指示 ●其它应用;;; 1. 水团示踪：北太平洋深层水来源(P230－231); 2. 古地理环境的研究 (P231) 已知淡水和海水中HCO3－ 中碳的同位素比值因大气－海洋间的 分馏而有差别，故在沉淀形成的石灰岩中， 碳稳定同位素比值也 不一样。 在陆生生物和海生生物之间， 有机碳的同位素比值也不同。 根据沉积物的碳酸盐或生物有机碳中碳同位素组成的变化，可 帮助确定古海岸线和古三角洲的位置，古盆地的形状，海进或海 退的变迁和沉积物的来源等有关问题 。; 3. 海水古温度 (P231－232) 海洋中钙质生物中的CaCO3 与海水处于平衡状态， CaCO3生 成时与海水中的氧同位素发生交换反应，其平衡常数K与平衡时 的温度有确定关系。; 3. 海水古温度 (P231－232) 当温度升高时，相对较轻的16O由于有较高的活性，易于迁移， 在同位素交换反应中将优先被吸收进入生物壳体中，致使18O含量 相对减少， δ 18O值随温度的上升而下降。 t (℃) = 16.5－4.3 (δS－δW) +0. 14 (δS－δW)2 (Epstein, 1953) t (℃) = 16.9－4.2 (δS－δW) +0. 13 (δS－δW)2 (Craig, 1965) t (℃) = 16.9－4.4 (δS－δW) +0. 10 (δS－δW)2 (Shackleton, 1974) 式中， δ S：生物壳中的δ18Ο；δW：水体的δ18Ο。; 4. 碳稳定同位素在海洋研究中的其它应用 (P233－234) ●有孔虫δ13C在古海洋学中其它应用 (P233－234) 有孔虫CaCO3 的δ13C与海水溶解碳酸盐的δ13C相关，可用来研 究： ? 底栖有孔虫δ13C 反映森林植被面积。 ? 指示冰期－间冰期过渡时期大量冰融水的注入。 ? 底栖与浮游有孔虫δ13C 的差值△ δ13CB-P反映的古生产力 ? 底栖有孔虫碳同位素示踪深层水演化。; 4. 碳稳定同位素在海洋研究中的其它应用(P233－234) ●有机碳稳定同位素比(δ13Corg )的应用 (P234) δ 13Corg 作为沉积记录中的有机物整体参数之一，在区分海洋与 大陆有机物的来源方面具有重要作用。 δ 13Corg 主要反映了光合作 用、碳同化作用以及碳源的同位素组成。 ? 绝大多数陆地植物的光合作用主要通过C3-Calvin途径，称为C3 植物。 ? 另外一些植物如甘蔗、玉米、高粱的光合作用主要通过C4 Hatch-Slack途径，称为C4植物。 ? 此外还有一些肉质植物通过CAM途径，由于其对海洋的有机质 贡献很小，因此可以忽略。; ? 陆地植物通过C3途径把大气CO2 ( δ 13Corg ≈－7‰)合成有机 质，其δ13Corg为－27‰。 ? C4植物的δ13Corg则是－14‰。 ? 海洋藻类有机碳的δ13Corg值通常是－20‰至－22‰。 陆源C3植物与海洋藻类碳同位素差值约为7‰，是区分有机物 来源的良好标志。; 4. 碳稳定同位素在海洋研究中的其它应用(P233－234) ●单体分子碳同位素在古海洋学中的应用 (P234－235) 单体化合物的碳同位素是将色