动力学分馏对碳酸盐中13C-18O“clumped”同位素及三氧同位素关系的影响

摘要

碳酸盐clumped同位素温度计最重要的基础是Δ47 vs.T关系的校准(Ghosh et al.,2006;Eiler,2011),从而获取样品的形成温度.然而,在研究Δ47-T温度较准线时,不同的课题组得到的结果不仅在绝对值上,而且在斜率上却有很大的差别,这对clumped同位素温度计在应用方面造成了阻碍和困惑.研究发现，碳酸分子解离反应需要其他含H的化合物提供氢离子对其进行催化，氢离子与碳酸分子中的氧可以形成氢键，从而弱化C-0键并加速解离反应。因此，在磷酸酸解碳酸盐的实验中可能存在H3P04-催化、H=C03-催化和H=0-催化三条不同的反应路径。本研究将提供新的碳酸分子解离的三路径反应机理模型，在此基础上，对碳酸盐酸解过程的三氧同位素关系和'3C-'AO clumped同位素动力学分馏进行研究。通过对比s'b的动力学富集值、三氧同位素关系的改变值等数据，进一步确定三条反应路径在整个反应中所占比率，然后通过模拟一些常见碳酸盐的结构，例如，方解石、文石、白云石和苏打石等计算'3C-'AO clumped同位素平衡分馏。在将平衡分馏同动力学分馏加和后，提供一条新的理论△47 -T关系的校准线。我们的校准线并不是一条孤立的直线，而是由于3个反应路径的贡献变化，它会有一个变化范围。这解释了许多课题组在实验流程仅有微小差别的情况下获得不同△-T校准线的原因。