کاربرد ایزوتوپ های پایدار و عناصر کمیاب در سنگ های کربناته(بخش3)

اطلاعات حاصل از بررسي ايزوتوپ پايدار اكسيژن ( δO18- δO16)

ü1. منشا كاني‌ها و ذره‌هاي كربناته رسوبات عهد حاضر و قديمي. ( تشكيل اورگانيكي يا غير اورگانيكي سوزن‌هاي آراگونيتي و رسوبات كف، اهميت جلبك در تشكيل اووئيد و در ميكريتي شدن سيمان‌هاي زيردريايي، با مطالعه ايزوتوپي مشخص گرديده‌اند.)

ü2. حرارت آب دريا ( البته در مورد تفاسير مربوط به حرارت محيط‌هاي گذشته بايد تاثير عوامل حياتي در تفريق ايزوتوپي را در نظر داشت.)

ü3. شوري آب دريا.

ü4. عمق ته نشست رسوبات (با افزايش عمق آب، ميزان O18افزايش مي‌يابد.)

ü5. محيط‌هاي دياژنز: مطالعه ايزوتوپ‌ها براي تشريح فرآيندهاي سيماني شدن مهم است. تركيب ايزوتوپي اوليه ممكن است علي‌رغم اتفاق‌هاي دياژنزي وحتي تكتونيكي بعدي در سيمان‌هاي كلسيتي حفظ شود. مقادير ايزوتوپ O وC در سيمان‌هاي آب شيرين منفي‌تر از كربنات‌هاي دريايي است.

ü6. دولوميتي شدن: براي تفكيك دولوميت دياژنزي تاخيري از دولوميت دياژنز اوليه يا از دولوميت اوليه از داده‌هاي ايزوتوپي استفاده مي‌شود.

کاربرد ايزوتوپ‌هاي پايدار و عناصر كمياب در سنگ‌هاي كربناته(بخش-4)

كاربردهاي ايزوتوپ Sr

-تعيين سن رسوبات ( از نظر چينه‌شناسي دقتي حدود يك ميليون سال دارد)

-دولوميتي شدن

-تعيين منشا سيمان‌هاي دياژنتيكي (اگر سيمان‌ها داراي منشا يكسان باشند بايد ايزوتوپ Sr آنها مشابه هم باشد)

-تشخيص بين محيط‌هاي دريايي و غيردريايي ( در رواناب‌هاي قاره‌اي نسبت Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ بمراتب بالاتر از آب درياست)

-نهشته‌هاي كانساري

-آب‌هاي زيرزميني، شورابه‌ها و آب‌هاي ژئوترمال ( به دليل تبادل با سيليكات‌ها، حاويSr⁸⁷ δ بالاتري هستند)

-تخمين طول زمان هياتوس و سن دگرشيبي‌ها

-تعيين سن رسوبات فسفاته

-تشخيص رخدادهاي ناگهاني طبيعي مرز كرتاسه، ترشيري

-استفاده از ايزوتوپ استرانسيوم در تطابق چينه‌اي (Stratigraphy correlation)

 

ويژگي‌هاي كلي عناصر اصلي و فرعي در كربنات‌هاي مناطق حاره‌اي (نظير خليج‌فارس)

 1. مينرالوژي كربنات‌ها از عوامل مهم كنترل كننده Mg,Sr,Na,Fe,Mn در كربنات‌هاي مناطق حاره‌اي است.

2. مقدار Mg در آراگونيت و كلسيت غير بيوتيك كه در حالت تعادل با دماي آب درياست مشابه يكديگر است. اجزاء كربناته غيربيوتيك داراي Mg مشابه، استرونسيوم بالا و Na,Mn,Fe كمتري نسبت به كربنات‌هاي بيوتيك است.

3. در اجزاء بيوتيك مقدار Mg مشابه اجزاء غيربيوتيك است. زيرا مينرالوژي كربنات‌ها عمدتا بين كلسيت كم منيزيم تا كلسيت داراي منيزيم بالا در نوسان است. بنابراين از روي مقدار Sr در آراگونيت و كلسيت‌هاي بيوتيك به دليل اثرات جنبشي كمتر از آراگونيت‌ها و كلسيت‌هاي غيربيوتيك است. بنابراين از روي مقدار Sr موجود در گل‌هاي كربناته مي‌توان براي تفريق كربنات‌هاي بيوتيك از غيربيوتيك استفاده نمود.

4. مقدار سديم در كلسيت و آراگونيت‌هاي بيوتيك به دليل تفريق بيولوژيكي، جنبشي و ساير فاكتورها بيشتر از نوع غيربيوتيك است. مقدار Mn,Fe در كلسيت و آراگونيت بيوتيك به دليل رشد ارگانيستم‌ها در محيط‌هاي نيمه احيايي بيشتر از نوع غيربيوتيك است.

5. دماي آب دريا تعيين كننده مينرالوژي كربنات‌ها بوده و بنابراين يكي از عوامل كنترل كننده عناصر اصلي و فرعي در كربنات‌هاست. مقادير Na,Mg با كاهش دما كاهش مي‌يابند.

6. فراواني Mg به غير از دما به تغيييرات P Co₂ بستگي دارد.

7. در آب دريا مقادير Mg,Sr,Na با افزايش شوري افزايش يافته در حاليكه مقادير Mn,Fe بستگي به مقدار مواد آواري وارد به حوضه دارد.

8. فراواني عناصر در كربنات‌ها بوسيله ضريب توزيع D  تعيين مي‌شود. كاتيون‌هاي بزرگ‌تر از Ca ترجيحا به داخل ساختمان باز اورتورومبيكي آراگونيت وارد مي‌شوند. در حاليكه كاتيون‌هاي كوچك‌تر از Ca ترجيحا وارد ساختمان متراكم رومبوئدرال كلسيت مي‌شوند.

9. با افزايش سرعت رشد بلورها مقدار Mg,Sr,Na افزايش يافته در حاليكه مقدار Mn كاهش مي‌يابد.

10. عناصر Mn,Fe به مقدار قابل توجه‌اي، به جاي شبكه آراگونيت، ترجيحا و تحت شرايط احيايي به داخل شبكه كلسيت وارد مي‌شوند.

ايزوتوپ‌هاي پايدار و عناصر كمياب در سنگ‌هاي كربناته

ژئوشيمي نهشته‌هاي كربناته عهد حاضر مناطق حاره‌اي

مصطفی سبوحی

دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی/گرایش سنگ شناسی رسوبی 

 

بخش دوم

 

ايزوتوپ‌هاي پايدار:

   تركيب ايزوتوپي يك بلور كه از محلولي ته‌نشست مي‌شود به تركيب ايزوتوپي محلول بستگي دارد.
در سيستم Caco₃-Co₂-H₂O ايزوتوپ‌هاي پايدار O¹⁸-O¹⁶ و C¹³-C¹² در سنگ‌هاي كربناته وارد مي‌شوند.

اطلاع از پخش ايزوتوپ‌هاي پايدار در يك رسوب كربناته اطلاعات با ارزشي از طبيعت محلولي كه از آن رسوب كربناته ته‌نشست يافته به دست مي‌دهد.

معمولا تركيب ايزوتوپي كربنات‌ها بصورت δO¹⁸- δO¹⁶ نشان داده مي‌شود كه بصورت قسمت در هزار بيان مي‌شود.

 

تركيب ايزوتوپي مواد كربناته با فرض تعادل اين مواد با محيط ته نشست دهنده به عوامل زير
بستگي دارد:

.1تركيب ايزوتوپي آب دريا و شوري:

- تغييرات در O¹⁸  و C¹³ در محيط‌هاي دريايي باز كم است.

                                    - آب‌هاي شيرين داراي O¹⁸و C¹³ كمتري از آب‌هاي دريايي هستند.

2. نوع كاني كربناته ايجاد شده در زمان رسوبگذاري.

3. اثرات فعاليت‌هاي بيولوژيكي موجودات زنده.

4. حرارت آب. ( از نسبت O¹⁸ به O¹⁶براي تشخيص حرارت محيط‌هاي گذشته استفاده مي‌شود.)

ادامه نوشته

کاربرد ژئوشیمی در سنگ های کربناته

ايزوتوپ‌هاي پايدار و عناصر كمياب در سنگ‌هاي كربناته

 

Stable Isotopes &Trace Elements in Carbonate rocks

مصطفی سبوحی

دانشجوی کارشناسی ارشد گرایش سنگ شناسی رسوبی و رسوب شناسی

بخش اول

تفسير مشخصه‌هاي مختلف سنگ آهك با استفاده از مطالعات بافتي اگرچه راحت‌ترين روش مي‌باشد اما مشكلاتي را نيز دربرخواهد داشت. يك بافت بخصوص ممكن است در چندين محيط مختلف ايجاد شود، همچنين با گذشت زمان ممكن است در بافت‌هاي اوليه سنگ تغييراتي ايجاد و بافتي به بافت ديگر تبديل گردد. اكنون حدود دو دهه است كه استفاده از خصوصيت‌هاي شيميايي كربنات‌ها و روند تغييرات ژئوشيميايي آنها در حين دياژنز جهت تشخيص شرايط محيط رسوبي از نظر درجه حرارت و نوع محيط رسوبي رواج يافته است.

خصوصيت‌هاي شيميايي كربنات‌ها متنوع بوده اما بررسي ايزوتوپ‌هاي پايدار و عناصر كمياب در سنگ‌هاي رسوبي كربناته اخيرا در جهان بسيار متداول و اطلاعات با ارزشي از اين حيث نصيب محققين گرديده است. متاسفانه در اين زمينه در كشور ما فعاليت بسيار محدود و مختصري صورت گرفته است

 

ژئوشيمي نهشته‌هاي كربناته عهد حاضر مناطق حاره‌اي

   درحال حاضر كربنات‌ها به طور گسترده‌اي در تمام طول‌‌هاي جغرافيايي هم در نيمكره شمالي و هم در نيمكره جنوبي در حال تشكيل هستند. دماي تشكيل اين كربنات‌ها بين 20- تا 40+ درجه سانتيگراد در تغيير مي‌باشد. براي درك منشا و محيط تشكيل رسوبات كربناته لازم است دما، ميزان رسوبگذاري، شوري، مينرالوژي و تغييرات PCo₂ مورد بررسي قرار گيرد. مينرال‌هاي مختلف كربناته در دما و درجه شوري و نسبت Mg/Ca متفاوتي تشكيل مي‌شوند. ...