این مقاله تغییرات ایزوتوپ اکسیژن را از طریق برشی از یک ژئود جمعآوریشده در ۱۰ کیلومتری ساحل ساروساس (Sarusas) در پارک ساحلی اسکلتون (Skeleton Coast Park ) در شمال غربی نامیبیا شرح میدهد.
ایزوتوپ های اکسیژن
شکل ۱ قطعهای از ژئود را نشان میدهد که دارای پنج منطقه (زون) مجزا می باشد، دو منطقه از عقیق و سه منطقه از کوارتز است. اصطلاح عقیق برای توصیف سیلیس ریزبلوری استفاده میشود. مناطق عقیق لایههای مسطحی را تشکیل میدهند که به نظر میرسد توسط رسوب کنترلشده توسط گرانش تولید شدهاند و بنابراین احتمالاً در ژئود افقی بودهاند.
شکل۱: قطعهای از ژئود که پنج منطقه از آن برای تجزیه و تحلیل در این مطالعه گرفته شده است. این قطعه ۶ سانتیمتر ارتفاع دارد
کوارتز درشتبلور به صورت لایههایی وجود دارد که دیواره حفره را میپوشانند . دو نوع لایه توسط گوهرشناسان h (افقی) و w (دیواره) نامگذاری شدند.
ناحیه بیرونی (AM5) توسط یک لایه دیواره عقیق بسیار نازک (به ضخامت ۱ میلیمتر) که در اطراف کل دیواره ژئود وجود دارد، از دیواره ژئود جدا شده است. این ماده مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفته است.
مواد هر یک از پنج ناحیه قطعه نشان داده شده در شکل ۱ از ژئود جدا شده و برای ترکیب ایزوتوپی اکسیژن آن تجزیه و تحلیل شدند. همه تجزیه و تحلیلها چندبار تکرار شدند، نتایج با نماد δ نسبت به استاندارد VSMOW بیان میشوند.
(VSMOW یا میانگین آب اقیانوس استاندارد وین، یک استاندارد ایزوتوپی آب است که در سال ۱۹۶۸ تعریف شد.)
δ۱۸O یا دلتا ۱۸O معیاری از نسبت ایزوتوپهای پایدار ۱۸O و ۱۶O در یک نمونه است .
δx = (۱۸O/۱۶O sample/ ۱۸O/۱۶O standard -۱) x ۱۰۰۰
δ۱۸O یا دلتا ۱۸O معیاری از نسبت ایزوتوپهای پایدار ۱۸O و ۱۶O در یک نمونه است .
تغییرات δ۱۸O به طور مستقیم تحت تأثیر نوسانات دما است، بنابراین سرنخ بسیار خوبی از آب و هوا ارائه میدهد.
جدول شماره ۱، مقادیر δ۱۸O به دست آمده را برای مناطق مورد بررسی در ژئود نشان می دهد. مقادیر δ۱۸O برای کوارتز و عقیق از ۲۰.۴‰ تا ۲۷.۰‰ متغیر است. این دادهها مشابه مقادیر بهدستآمده توسط گوهرشناسان برای عقیقهای اسکاتلندی هستند و نشاندهنده دمای پایین تبلور میباشند
شکل ۲ موقعیت ماده مورد تجزیه و تحلیل در ژئود را نشان میدهد.
دمای تشکیل
برای تخمین دمای تشکیل هر زون در ژئود، لازم است مقدار δ۱۸O سیالی که کانی از آن رسوب کرده و تغییرات دما در ضریب تفکیک ایزوتوپ اکسیژن بین کانی و سیال را بدانیم.
ترکیب سیال رسوب دهنده ژئود نزدیک به H ۲O خالص فرض میشود، زیرا سیالات با دمای پایین و فشار پایین بعید است که حاوی مقادیر قابل توجهی CO₂ محلول باشند.
جدول ۲ دمای رسوبگذاری را برای حداکثر و حداقل مقادیر δ۱۸O مشاهده شده در ژئود در مناطق مختلف نشان می دهد. (AM1 حداکثر مقدار و AM4 حداقل مقدار در جدول ۱ هستند)
تنها مقادیر δ۱۸O موجود برای آب جوی (آبی است که از بارشهایی مانند برف و باران بهدست میآید:Meteoric water) نامیبیا از مناطقی بسیار دورتر از ساروساس به دست آمده است. این مقادیر، سبکتر از مقادیر مناطق ساحلی جنوب آفریقا هستند. صرف نظر از مقدار دقیق δ۱۸O آب جوی در ساروساس، رسوبگذاری در دمای پایین برای ایجاد مقادیر δ۱۸O ژئود مورد نیاز بوده است. با این حال، اگر سیال در نتیجه تبادل ایزوتوپی با کوارتز لاتیت میزبان، غنی از ۱۸O شده باشد، ماده ژئود میتواند در دماهای بالاتر متبلور شود (جدول ۲).
جدول شماره ۲، دمای رسوبگذاری محاسبه شده را برای حداکثر و حداقل مقادیر δ۱۸O در جدول ۱ نشان می دهد. (AM1 حداکثر مقدار و AM4 حداقل مقدار در جدول ۱ هستند)
منشا به وجود آمدن مناطق کوارتز و عقیق
تصویر ۲ نشان میدهد که دو منطقه عقیق مقادیر δ۱۸O بالاتری نسبت به مناطق کوارتز درشت بلور دارند، بنابراین پروفیل δ۱۸O در سراسر ژئود ظاهری دندانهدار ایجاد میکند. این نمیتواند به دلیل تفاوت در فاکتورهای تفکیک ایزوتوپی برای کوارتز-H ۲O و عقیق-H ۲O باشد، زیرا این فاکتورها برای همه کانیهای سیلیس یکسان هستند.
بیشتر بخوانید:
اصطلاح ژئود (Geode) در زمین شناسی
معرفی برخی از انواع عقیق ها
عقیق های پلیهیدرال؛ معماری هندسی طبیعت
یک احتمال این است که مناطق عقیق در دماهای پایینتر از مناطق کوارتز رسوب کردهاند که نشاندهنده تاریخچه خنک شدن ژئود است.
احتمال دوم این است که زونهای عقیق از مایع H ۲O متبلور شدهاند در حالی که کوارتز درشت بلور از بخار H ۲O متبلور شده است، مایع H ۲O از نظر ایزوتوپی سنگینتر از بخار H ۲O است وقتی که این دو در حالت تعادل هستند (یعنی در حین چگالش یا جوشش). AM3 حدود +۳ ‰ از خطی که AM2 و AM4 را به هم متصل میکند (شکل ۲) جابجا میشود که با ۳ ‰ سنگینتر بودن مایع از بخار سازگار است. ضریب تفکیک ۳ ‰ بین مایع H ۲O و بخار H ۲O در دمای حدود ۱۲۰ درجه سانتیگراد رخ میدهد که با جوشیدن در فشاری کمی بالاتر از فشار اتمسفر سازگار است. در تحقیقات گذشته مشخص شده اختلاف مقدار δ۱۸O به میزان ۳ درجه بین کوارتز و عقیق در نمونه آزمایش شده ، در ژئودهای دیگر از این محل نیز رخ میدهد.در نهایت احتمال دوم ترجیح داده می شود زیرا نه تنها تفاوتهای ایزوتوپی بین کوارتز و عقیق را در یک ژئود واحد بیان می کند، بلکه وجود عقیق را به صورت لایههای افقی همراه با کوارتز درشت بلوری با لایههای دیوارهای نیز توضیح میدهد.
منبع :
OXYGEN ISOTOPE GEOCHEMISTRY OF QUARTZAGATE GEODE FROM NORTH-WESTERN NAMIBIA
Chris Harris
Department of Geochemistry, University of CapeTown, Rondebosch 7700.
نظرات کاربران