Δ 34 S (выраженная дельта - 34 S значение) представляет собой стандартизированный метод измерения отношения двух стабильных отчеты изотопов серы , 34 S: 32 S, в образце с эквивалентным соотношением в известном эталонном стандарте. В настоящее время наиболее часто используемым стандартом является венский каньон Diablo Troilite (VCDT). Результаты представлены как отклонения от стандартного соотношения в частях на тысячу, промилле или промилле с использованием символа. Тяжелые и легкие изотопы серы фракционируются с разной скоростью, и результирующие значения δ 34 S, регистрируемые в морских сульфатах или осадочных сульфидах, были изучены и интерпретированы как записи об изменении цикла серы на протяжении всей истории Земли.
Расчет
Из 25 известных изотопов серы четыре стабильны . [2] Эти изотопы в порядке их содержания: 32 S (94,93%), 34 S (4,29%), 33 S (0,76%) и 36 S (0,02%). [3] Значение δ 34 S относится к измерению отношения двух наиболее распространенных стабильных изотопов серы 34 S: 32 S, измеренного в образце, по сравнению с тем же соотношением, измеренным в известном эталонном стандарте. В нижнем регистре дельта - символ используется по соглашению, чтобы быть совместимыми с использованием в других областях стабильного изотопа химии . [4] Это значение можно рассчитать в промилле (‰, части на тысячу) как: [5]
- ‰
Реже, если измеряется соответствующее содержание изотопов, аналогичные формулы могут использоваться для количественной оценки вариаций соотношения между 33 S и 32 S, а также 36 S и 32 S, которые обозначаются как δ 33 S и δ 36 S, соответственно. [6]
Эталонный стандарт
В начале 1950-х годов сера из метеоритов была определена в качестве адекватного эталона, поскольку она демонстрирует небольшую изменчивость изотопных соотношений. [7] Также считалось, что из-за своего внеземного происхождения метеоры представляют собой исконные земные изотопные условия. [1] Во время собрания Национального научного фонда в апреле 1962 года троилит из метеорита Каньон Диабло, обнаруженного в Аризоне, США, был установлен в качестве стандарта, с помощью которого можно было рассчитать значения δ 34 S (и другие соотношения стабильных изотопов серы). [7] [8] Известный как Canyon Diablo Troilite (CDT), стандарт был установлен как имеющий соотношение 32 S: 34 S, равное 22,220, и использовался в течение примерно трех десятилетий. [7] В 1993 году Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) установили новый стандарт, Вена-CDT (VCDT), на основе искусственно приготовленного сульфида серебра (МАГАТЭ-С-1) , который был определен , чтобы иметь б 34 S VCDT значение −0,3 ‰. [8] В 1994 году было обнаружено, что исходный материал CDT не является изотопно однородным с внутренними отклонениями до 0,4 ‰, что подтверждает его непригодность в качестве эталона. [7]
Причины вариаций
Происходят два механизма фракционирования, которые изменяют соотношение стабильных изотопов серы: кинетические эффекты, особенно из-за метаболизма сульфатредуцирующих бактерий , и реакции изотопного обмена, которые происходят между сульфидными фазами в зависимости от температуры. [9] При использовании VCDT в качестве эталона, естественные колебания значения δ 34 S были зарегистрированы между -72 ‰ и + 147 ‰. [10] [11]
Наличие сульфатредуцирующих бактерий, восстанавливающих сульфат ( SO2-
4) до сероводорода (H 2 S), играла значительную роль в значении δ 34 S в океане на протяжении всей истории Земли. Сульфатредуцирующие бактерии метаболизируют 32 S быстрее, чем 34 S, что приводит к увеличению значения δ 34 S в остающемся сульфате в морской воде. [1] Архейский пирит, обнаруженный в барите в группе Варравуна , Западная Австралия, с фракциями серы до 21,1 ‰, намекает на присутствие сульфатредукторов уже 3470 миллионов лет назад . [12]
Значение δ 34 S, зарегистрированное сульфатом в морских эвапоритах , можно использовать для построения графика цикла серы на протяжении всей истории Земли. [1] [5] Большая оксигенация Событие около 2400 миллионов лет назад изменил цикл серы коренным образом , также увеличение атмосферного кислорода допускается увеличение в механизмах , которые могут фракционирование изотопов серы, что приводит к увеличению δ 34 значения S из \- ‰ преоксигенация. Приблизительно 700 миллионов лет назад значения δ 34 S в сульфатах морской воды стали больше изменяться, а в осадочных сульфатах стали более отрицательными. Исследователи интерпретировали эту экскурсию как показатель увеличения оксигенации водяного столба с продолжающимися периодами аноксии в самых глубоких водах. Значения δ 34 S сульфата современной морской воды в мировом океане стабильно составляют 21,0 ± 0,2 ‰, в то время как осадочные сульфиды широко варьируются. Значения δ 34 S и δ 18 O сульфата морской воды демонстрируют аналогичные тенденции, которых не наблюдается в осадочных сульфидных минералах. [1]
Смотрите также
- δ 13 С
- δ 15 Н
- Изотопная подпись
- Изотопный анализ
- Изотопная геохимия
Рекомендации
- ^ a b c d e Печать, RR, II (2006). «Геохимия изотопов серы сульфидных минералов» . Обзоры по минералогии и геохимии . 61 (1): 633–677. Bibcode : 2006RvMG ... 61..633S . DOI : 10.2138 / rmg.2006.61.12 .
- ^ Audi, G .; Bersillon, O .; Blachot, J .; Wapstra, AH (декабрь 2003 г.). «Оценка ядерных и распадных свойств NUBASE». Ядерная физика . 729 (1): 3–128. Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A . CiteSeerX 10.1.1.692.8504 . DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 .
- ^ Hoefs 2009 , стр. 71.
- ^ Повар, PG; Герцег, AL, ред. (2000). Экологические индикаторы в подземной гидрологии (PDF) . Нью-Йорк: Springer Science + Business Media. п. 511. DOI : 10.1007 / 978-1-4615-4557-6 . ISBN 978-1-4615-4557-6.
- ^ а б Кэнфилд, Делавэр (2001). «Биогеохимия изотопов серы». Обзоры по минералогии и геохимии . 43 (1): 607–636. Bibcode : 2001RvMG ... 43..607C . DOI : 10.2138 / gsrmg.43.1.607 .
- ^ Уайтхаус, MJ (март 2013 г.). «Множественное определение изотопов серы с помощью SIMS: оценка эталонных сульфидов для Δ 33 S с наблюдениями и тематическое исследование по определению Δ 36 S». Геостандарты и геоаналитические исследования . 37 (1): 19–33. DOI : 10.1111 / j.1751-908X.2012.00188.x .
- ^ а б в г Beaudoin, G .; Тейлор, BE; Грохот, III, D .; Тименс, М. (октябрь 1994 г.). «Вариации изотопного состава серы троилита из железного метеорита Каньон Дьябло». Geochimica et Cosmochimica Acta . 58 (19): 4253–4255. Bibcode : 1994GeCoA..58.4253B . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (94) 90277-1 .
- ^ a b Hoefs 2009 , стр. 72.
- ^ Hoefs 2009 , стр. 73, 77.
- ^ Рычаг, Массачусетс; Rouxel, O .; Alt, JC; Shimizu, N .; Ono, S .; Коггон, РМ; Хвостовики, WC; Lapham, L .; Elvert, M .; Прието-Моллар, X .; Хинрикс, К.-У. (Март 2013 г.). "Доказательства круговорота углерода и серы микробов в глубоко залегающем базальте фланга хребта". Наука . 339 (6125): 1305–1308. DOI : 10.1126 / science.1229240 . PMID 23493710 .
- ^ Drake, H .; Робертс, Нью-Йорк; Reinhardt, M .; Белый дом, М .; Ivarsson, M .; Karlsson, A .; Kooijman, E .; Кильман-Шмитт, М. (июнь 2021 г.). «Биосигнатуры древней микробной жизни присутствуют в магматической коре Фенноскандинавского щита» . Связь Земля и окружающая среда . 2 (1): 1–13. DOI : 10.1038 / s43247-021-00170-2 .
- ^ Shen, Y .; Buick, R .; Кэнфилд, Делавэр (март 2001 г.). «Изотопные доказательства уменьшения содержания сульфата микробов в раннюю архейскую эру». Природа . 410 (6824): 77–81. Bibcode : 2001Natur.410 ... 77S . DOI : 10.1038 / 35065071 . PMID 11242044 . S2CID 25375808 .
Цитаты
- Хофс, Дж. (2009). Геохимия стабильных изотопов (6-е изд.). Берлин: Springer-Verlag. DOI : 10.1007 / 978-3-540-70708-0 . ISBN 978-3-540-70703-5.