1. Определение фракционирования изотопов. Изотопы легких эл-тов. Понятие об изотопологах. Изотопная распространенность н, с, о, n

Под фракционированием изотопов (изотопные эффекты) понимаются процессы перераспределения изотопов какого-либо одного элемента между реагирующими веществами или между разными фазами и разными состояниями одного и того же вещества.

Именно изотопные эффекты обеспечивают возможность изучения геохимических процессов по соотношению между изотопами.

Легкие элементы имеют относительно небольшую массу. Наблюдаются значительные масс-зависимые изотопные вариации в земных объектах , для тяжелых элементов эти зависимости практически не видны.

Большая разность масс между изотопами. Относительная разность масс для водорода равна 100 %, для ¹³С-¹²С - 8,3 %, для ¹⁸О-¹⁶О – 12,5 %, для ⁸⁷Sr-⁸⁶Sr -1,2 %.

Химические связи для этих элементов в большой степени носят ковалентный характер. K, Mg, Ca образуют ионные связи с другими элементами и практически не имеют значительного фракционирования.

Легкие элементы имеют более, чем одно окислительное состояние (C, N, S) и образуют большое разнообразие соединений.

2. Представление изотопного состава легких элементов. Переход от одного изотопного стандарта к другому.

Представление относительного изотопного состава легких элементов

δ=1000∙ (R_обр- R_станд)/ R_станд , ‰

где R – отношение распространенностей тяжелого изотопа к легкому изотопу, D/H, ¹³C/¹²C, ¹⁵N/¹⁴N, ¹⁸O/¹⁶O и т.д.

δ при переходе от рабочего стандарта А к международному стандарту В

δ_X-B=δ_X-A+δ_A-B+0,001∙δ_X-A∙δ_A-B

x – индекс, обозначающий измеряемый образец, std – индекс, обозначающий стандартный образец.

• 1. Чикагская группа геохимиков (1957) создала стандарт для определения изотопного состава углерода и кислорода на основе карбоната кальция окаменелости Belemnittella americana позднемелового возраста из формации из формации ПИ-ДИ (Южная Каролина, США). VPDB δ¹³С=0 ‰, δ¹⁸O=0 ‰

• 2. Для определения изотопного состава кислорода и водорода создан международный стандарт воды VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) δ¹⁸O=0 ‰ δ²H=0 ‰

• 3. Для определения изотопного состава азота был исполь-зован в качестве стандарта азот воздуха AIR δ¹⁵N=0 ‰

• 4. Для определения изотопного состава серы создан международный стандарт на основе метеоритного троилита (FeS) из кратера в Аризоне VCDT (Canon Diablo Troilite) δ³⁴S=0 ‰

Для изотопного состава кислорода существует формула перевода из единиц VPDB →VSMOW в

δ¹⁸O_VSMOW=1,0309∙ δ¹⁸O_VPDB +30,91

Морские карбонаты имеют δ¹⁸O_VPDB ≈0

Океанская вода имеет δ¹⁸O_VSMOW ≈0

Стандарт IR 95% CI

VSMOW ²H/¹H 0.00015576 ±0.00000010 (±10E-8)

VSMOW ¹⁸O/¹⁶O 0.00200520 ±0.00000043(±43E-8)

VSMOW ¹⁷O/¹⁶O 0.000373 ±0.000015 (±15E-6)

PDB ¹³C/¹²C 0.0112372 ±0.0000090 (±90E-7)

AIR ¹⁵N/¹⁴N 0.0036765 ±0.0000081(±81E-7)

Vsmow-Vienna Standard Mean Ocean Water (магатэ)

SLAP- Standard Light Antarctic Water

GISP- Greenland Ice Standard Precipitation