Δ34S - Δ34S

Šest až osm fialových bakterií ve tvaru housenky, zobrazeno skenovacím elektronovým mikroskopem
Desulfovibrio desulfuricans je jedním z druhů bakterií redukujících sulfáty, které mohou změnit globální δ34Hodnoty S.[1]

The δ34S (výrazný delta 34 S) hodnota je standardizovaná metoda pro hlášení měření poměru dvou stabilních izotopy síry, 34S:32S, ve vzorku proti ekvivalentnímu poměru ve známém referenčním standardu. Nejčastěji používaným standardem je v současnosti Vienna-Canyon Diablo Troilite (VCDT). Výsledky se vykazují jako odchylky od standardního poměru v částech na tisíc, na mil nebo promilepomocí symbolu ‰. Těžké a lehké izotopy síry frakční při různých rychlostech a výsledném δ34Hodnoty S zaznamenané v mořském síranu nebo sedimentárním sulfidy, byly studovány a interpretovány jako záznamy o změnách sírový cyklus v celé historii Země.

Výpočet

Z 25 známých izotopy síry, čtyři jsou stabilní.[2] V pořadí podle jejich množství jsou tyto izotopy 32S (94,93%), 34S (4,29%), 33S (0,76%) a 36S (0,02%).[3] Δ34Hodnota S označuje míru poměru dvou nejběžnějších stabilních izotopů síry, 34S:32S, měřeno ve vzorku proti stejnému poměru, který byl měřen ve známém referenčním standardu. The malý delta znak je používán konvencí, aby byl konzistentní s použitím v jiných oblastech stabilní chemie izotopů. Tuto hodnotu lze vypočítat v na mil (‰, části na tisíc) jako:[4]

‰

Méně často, pokud se měří vhodné množství izotopů, lze podobné vzorce použít ke kvantifikaci variačních poměrů mezi nimi 33S a 32S a 36S a 32S, uváděný jako 533S a 536S, resp.[5]

Referenční standard

V muzeu je opotřebovaný hnědočerveno-zlatý vesmírný kámen pokrytý vyhlazenými kapkami.
Troilit z meteoritu Canyon Diablo byl prvním referenčním standardem pro δ34S.

Síra z meteoritů byla na počátku padesátých let stanovena jako adekvátní referenční standard, protože vykazovala malou variabilitu izotopových poměrů.[6] Také se věřilo, že díky svým mimozemským původům představovaly meteory prvotní pozemské izotopové podmínky.[1] Během setkání Národní vědecká nadace v dubnu 1962, troilite z Canyon Diablo meteorit nalezený v Arizoně v USA, byl stanoven jako standard, s nímž δ34Lze vypočítat hodnoty S (a další izotopové poměry stabilní na síře).[6][7] Známý jako Canyon Diablo Troilite (CDT), byl standard stanoven jako mající a 32S:34Poměr S 22,220 a byl používán přibližně tři desetiletí.[6] V roce 1993 Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA) stanovila nový standard Vienna-CDT (VCDT), založený na uměle připravené sulfid stříbrný (IAEA-S-1), která byla definována jako δ34SVCDT hodnota −0,3 ‰.[7] V roce 1994 se zjistilo, že původní materiál CDT není izotopově homogenní, s vnitřními odchylkami až 0,4 ‰, což potvrzuje jeho nevhodnost jako referenčního standardu.[6]

Příčiny variací

Graf s hodnotami δ34S od -50 do 40 ‰, s meteority kolem 0 ‰, vyvřelinami -5 až 15 ‰, ropou a uhlím -10 až 20 ‰, moderním síranem mořské vody kolem 20 ‰, starými mořskými vapority 10 až 35 ‰ a moderní a starověký usazený pyrit na -50 až 15 ‰.
δ34SVCDT hodnoty pro několik geologických nádrží

Dva mechanismy frakcionace vyskytují se, které mění poměry stabilních izotopů síry: kinetické účinky, zejména v důsledku metabolismu bakterie snižující síran a isotopové výměnné reakce, ke kterým dochází mezi sulfidovými fázemi na základě teploty.[8] S VCDT jako referenčním standardem, přirozený δ34Změny hodnoty S byly zaznamenány mezi + 120 ‰ a -65 ‰.[7]

Přítomnost bakterií snižujících síran, které snížit síran (TAK2−
4) až sirovodík (H2S), hraje významnou roli v oceánském δ34Hodnota S v celé historii Země. Bakterie redukující síran se metabolizují 32S snadněji než 34S, což má za následek zvýšení hodnoty δ34S ve zbývajícím síranu v mořské vodě.[1] Archean pyrit nalezen v baryt v Warrawoona Group „Západní Austrálie, s frakcionací síry až 21,1 ‰, náznak přítomnosti sulfátových redukčních látek již 3,470 před miliony let.[9]

Δ34Hodnota S zaznamenaná síranem v mořské vodě odpařuje, lze použít ke zmapování sírový cyklus v celé historii Země.[1][4] The Skvělá událost okysličování kolem 2,400 před miliony let radikálně změnil cyklus síry, protože zvýšený atmosférický kyslík umožnil zvýšení mechanismů, které by mohly frakcionovat izotopy síry, což vedlo ke zvýšení δ34Hodnota S od ~ 0 ‰ prekysličení. Přibližně 700 před miliony let, δ34Hodnoty S v síranech mořské vody se začaly více měnit a hodnoty v sedimentárních síranech se staly negativnějšími. Vědci interpretovali tuto exkurzi jako indikátor zvýšení vodní sloup okysličování s pokračujícím obdobím anoxie v nejhlubších vodách. Moderní síran mořské vody δ34Hodnoty S jsou ve světových oceánech trvale 21,0 ± 0,2 ‰, zatímco sedimentární sulfidy se velmi liší. Síran mořské vody δ34S a δ18Ó hodnoty vykazují podobné trendy, jaké se u sedimentárních sulfidových minerálů nevidí.[1]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E Seal, II, R. R. (2006). „Geochemie sirných izotopů sirných minerálů“. Recenze v mineralogii a geochemii. 61 (1): 633–677. Bibcode:2006RvMG ... 61..633S. doi:10,2138 / rmg.2006.61.12. uzavřený přístup
  2. ^ Audi, G .; Bersillon, O .; Blachot, J .; Wapstra, A. H. (prosinec 2003). "Hodnocení NUBASE jaderných a rozpadových vlastností". Jaderná fyzika A. 729 (1): 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A. CiteSeerX  10.1.1.692.8504. doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001. uzavřený přístup
  3. ^ Hoefs 2009, str. 71.
  4. ^ A b Canfield, D. E. (2001). "Biogeochemistry of Sulphur Isotopes". Recenze v mineralogii a geochemii. 43 (1): 607–636. Bibcode:2001RvMG ... 43..607C. doi:10,2138 / gsrmg.43.1.607. uzavřený přístup
  5. ^ Whitehouse, M. J. (březen 2013). „Stanovení více izotopů síry SIMS: Hodnocení referenčních sulfidů pro Δ33S s pozorováním a případovou studií o stanovení Δ36S “. Geostandardy a geoanalytický výzkum. 37 (1): 19–33. doi:10.1111 / j.1751-908X.2012.00188.x. uzavřený přístup
  6. ^ A b C d Beaudoin, G .; Taylor, B. E .; Rumble, III, D .; Thiemens, M. (říjen 1994). "Variace ve složení izotopu síry troilitu z železného meteoritu Cañon Diablo". Geochimica et Cosmochimica Acta. 58 (19): 4253–4255. Bibcode:1994 GeCoA..58,4253B. doi:10.1016/0016-7037(94)90277-1. uzavřený přístup
  7. ^ A b C Hoefs 2009, str. 72.
  8. ^ Hoefs 2009, str. 73, 77.
  9. ^ Shen, Y .; Buick, R .; Canfield, D. E. (březen 2001). „Izotopové důkazy o redukci mikrobiálních síranů v rané archaejské éře“. Příroda. 410 (6824): 77–81. Bibcode:2001 Natur.410 ... 77S. doi:10.1038/35065071. PMID  11242044. uzavřený přístup

Citace

  • Hoefs, J. (2009). Stabilní izotopová geochemie (6. vydání). Berlín: Springer-Verlag. ISBN  978-3-540-70703-5.CS1 maint: ref = harv (odkaz)