33. Залежність розподілу ізотопів від температури. Ізотопні геотермометри

Залежність від температури

Вплив температури на розподіл ізотопів обумовлений виключно коливальною (вібраційною) складовою. Якщо дотримується умова T<< hn/2R, то (1-e^-hn/2RT)->1, а це означає що

Qкол@e-hn/2RT

Тоді, при подальшому спрощенні, вважаємо що Dn=n_А-n_В настільки мале (<<1), що можна застосувати правило e^х»1+х, а це означає що відношення функцій молекулярного розподілу (розподілення) для однієї і тієї ж двоатомної молекули різного ізотопного складу дорівнює:

QАкол/QВкол@1-h×Dn/(2×R×T)
звідки a@А+В/T

для температур вищих від 200°С ми отримаємо наступну апроксимацію:

lna@А+В/T2 h – постійна Планка (6,626·10-34Дж·с (Дж/Гц)); Т - температура (в кельвінах); R – постійна Больцмана (1,380·10-23 Дж/K), а n – основна частота вібрації. А, В – речовинні фази a - константа фракціонування (коефіцієнт розділення ізотопів). Геотермометри відрізняються за ізотопним складом. Мають свою температурну залежність.

35. Розподіл ізотопів в біологічних системах

Види тварин і рослин відрізняються не тільки зовнішньо, за анатомічною будовою і фізіологічними особливостями, але і за хімічним складом. Елементарний хімічний склад є важливою систематичною ознакою. Так, у рясці малій 2,5% вуглецю, а в кладонії - 21,8%, в білій миші - 12,5, а в метелику-капустниці - 20,5%. Конюшина містить 0,01% натрію, багато нижчих тварин - 0,02-0,5% (усі дані в % від живої маси).

Багато сучасних водоростей, бактерії і найпростіші тварини накопичують кремній, залізо, стронцій, йод і інші елементи.

Отже, жива речовина, особливо рослинний покрив є біогеохімічним бар’єром на якому концентруються повітряні мігранти - C, O, Н, N, I. У деяких ландшафтах концентруються і водні мігранти, а якщо враховувати накопичення в золі, то на біогеохімічному бар'єрі накопичується P, S, С1, Br, B, в окремих ландшафтах також - Ca, Mg, Na, Zn, Cu, Мо і багато інших елементів.

Хімічний склад різноманітних органів рослин також не однаковий. Найбільш високий вміст металів у листах і тонких гілках, менший - в коренях і корі, мінімальний - в деревині: відношення вмістів елементів в органах рослин (надземні органи: корені) по селену досягає 30-50, а відношення вмістів хвоя/деревина по молібдену і вольфраму коливається від 3 до 0,03. У Сибіру зола листя і хвої містить більше магнію, калію, фосфору і сірки і менше - кальцію, стронцію, барію і радію, ніж зола гілок. У тварин йод концентрується в щитовидної залозі, кальцій - у скелеті, фосфор - у скелеті і мозковій тканині, кобальт - в печінці і т.д.

Нерідко відносно високий вміст елементів у середовищі викликає різноманітні зміни у фізіології і морфології, що згодом закріплюються спадковістю. Так з'являються пригніченні форми, варієтети, а потім і нові види організмів: «цинкова», «літієва», «селенова» та інші флори, поширені в районах розвитку порід, збагачених відповідними елементами. Види рослин і тварин, мігруючи, розселяються по нових просторах з іншими природними умовами. У нової обстановці вони змінюються, пристосовуються до середовища, частина старих їхніх властивостей зникає. Але багато особливостей хімічного складу надаються стійкими, проявляючись у різноманітних місцях перебуваннях. Нерідко вміст окремих елементів у таких рослинах у десятки і сотні разів перевищує їх вміст в інших рослинах того ж біоценозу.