g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Yangcheng Gölü tüylü yengeçlerinin gerçekliği nasıl doğrulanır? Dünyanın yaşı nasıl belirlenir? Tek bir araç bitti!

Dünyanın yaşı nasıl belirlenir?

Yangcheng Gölü tüylü yengeçlerinin gerçekliği nasıl doğrulanır?

Bunlar birbiriyle ilgisiz iki konu olmasına rağmen, ortak araçları kullanabilirler: izotop .

Peki izotop nedir? İzotoplar dünyanın yaşını ve tüylü yengeçlerin kökenini nasıl belirler? Editör size söylesin ~

Maddenin atomlardan oluştuğunu ve atomların çekirdeksiz elektron ve çekirdeklerden oluştuğunu ve çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğunu biliyoruz.

Belirli sayıda proton ve belirli sayıda nötron içeren bir atoma a Nüklitler Ve belirli sayıda proton içeren bir atoma a element .

Yani, aynı elementin atomlarının hepsi aynı sayıda protona sahipken, aynı çekirdek, aynı sayıda proton ve aynı sayıda nötron içerir.

Ve sözde izotop , Aynı sayıda proton ve farklı sayıda nötron içeren nüklitlerdir. Aynı sayıda protona sahipler, bu nedenle periyodik tabloda aynı pozisyonda kalıyorlar, bu nedenle bunlara izotop denir.

Oksijen-18 gibi farklı izotopları belirtmek için genellikle element sembolünün sol üst köşesine göreceli atom ağırlığı ekleriz. Farklı elementlerin kalsiyum gibi bir veya daha fazla izotopu olabilir Doğada altı kararlı izotop vardır: kalsiyum-40, kalsiyum-42, kalsiyum-43, kalsiyum-44, kalsiyum-46 ve kalsiyum-48.

Nötr atomların kimyasal özellikleri esas olarak çekirdek dışı elektronlar tarafından belirlendiğinden ve çekirdeksiz elektronların sayısı çekirdekteki proton sayısına eşit olduğundan, aynı elementin farklı izotopları çok benzer kimyasal özelliklere sahiptir.

Bununla birlikte, atom çekirdeğinin kalitesindeki farklılık nedeniyle, bazı fiziksel ve kimyasal işlemlerde genellikle ince farklılıklar gösterilir. Bu farklılığın neden olduğu fiziksel ve kimyasal işlemlerden önce ve sonra izotop bileşimindeki farklılık olgusuna denir. İzotop Fraksiyonasyonu .

Bu benzerlik ve küçük farklılıklar özelliği, izotopların çekiciliğidir.

İzotopların farklı radyoaktif niteliklerine göre, izotop sistemini radyoizotoplara ve kararlı izotoplara ayırıyoruz.

Radyoizotop Sistem, radyoaktif bozunma tarafından üretilen radyoaktif izotoplardan ve radyojenik izotoplardan oluşur.

ve Kararlı izotop Ne radyoaktif ne de diğer radyoaktif izotopların bozunmasıyla oluşmayan bir izotopu ifade eder.

Tabii ki, bu bölünme mutlak değildir Çalışılan zaman ölçeği için, uzun radyoaktif yarı ömre veya bozunma ebeveyninin kısa yarı ömrüne sahip izotoplar da kararlı izotoplar olarak kabul edilir.

[Bilgi bağlantısı: radyoaktif bozunma ve yarı ömür]

Bazı çekirdeklerin çekirdeği kararlı değildir ve kendiliğinden başka çekirdeklere dönüşerek radyasyon yayar. Bu işleme Radyoaktif bozunma Çürüyebilen çekirdeklere sahip olduğu söyleniyor radyoaktivite . Çürümeden önceki çekirdek denir Anne , Çürüme tarafından üretilen çekirdeklerin adı Kız evlat . Spesifik bir bozunma reaksiyonu için, herhangi bir sayıda öncülün içeriğinin yalnızca yarısına bozunması için gereken süre sabittir. Bu süreye denir. yarım hayat .

Radyoizotop sistemi için, jeokimyadaki uygulamalar esas olarak Flört . Kararlı izotoplar için uygulamalar esas olarak Sıcaklık ölçümü , Kaynak, izleyici .

(1) Radyoizotop uygulaması: tarihleme

Sözde tarihlendirme, sistemin dış dünya ile izotop alışverişi yapmamasından sonraki yaşı belirlemek için radyoaktif izotop bozunmasının doğasını kullanmaktır.

Tıpkı hacmi değerlendirerek bir doktora öğrencisinin notunu tahmin edebileceğiniz gibi. Okumadan önceki saç hacminin sabit bir değer olduğu varsayılırsa, okuma süresi arttıkça saç hacmi sabit bir oranda azalır ve blogu okuma süresi, mevcut saç hacminin ilk saç hacmine oranına göre tahmin edilebilir. (X)

İzotopik tarihleme de benzerdir, sistem dış dünya ile izotop değiş tokuşu yapmadığında "giriş" olarak kabul edilebilir ve izotopik matris, tıpkı saç gibi zamanla yavaş yavaş azalır ve azalır. O zaman sadece numunede kalan annenin içeriğini (mevcut saç hacmi) belirlememiz ve bir şekilde ilk ana vücut içeriğini (ilk saç hacmi) tahmin etmemiz gerekir.İzotop bozulmasının yarı ömrü (saç hacmi azalma oranı) bilindiğinden, o zaman biz Test edilen numunenin dış dünya ile kaç yıldır değiştirilmediğini ve numunenin "yaşını" öğrenebilirsiniz.

Örneğin, bilinen karbon-14 tarihlemesi, sistemin dış dünya ile karbon izotoplarını değiş tokuş etmemesinden sonraki yaşı belirlemektir.

Kozmik ışınların etkisiyle atmosferde nükleer reaksiyonlar meydana gelecek ve genel olarak kabaca aynı olduğu düşünülen karbon-14; aynı zamanda karbon-14 bozunur, daha sonra atmosferdeki karbon-14 üretim ve çürümede belli bir düzeye ulaşır. Kararlı bir durumda, atmosferdeki nihai karbon-14 içeriği temelde değişmez. Odun kesilip tabut haline getirildikten sonra içindeki karbon atmosferle değiş tokuş edilmeyecek, bundan sonra karbon-14 belirli bir oranda çürüyecek ve azalacaktır. Tabuttaki karbon-14 içeriğini ölçüp atmosferdeki karbon-14 içeriği ile karşılaştırarak ve çürüme oranını bilerek tabutun yaşını bilebiliriz.

Diğer radyoizotop tarihleme yöntemleri için, farklı izotop sistemlerinin farklı zaman ölçeklerine göre seçilmesi gerekmesi dışında, prensipler benzerdir.

Seçilen yarı ömür çok kısaysa, numunede çok az anne içeriği olacaktır, bu yüzden ölçülemez; seçilen yarı ömür çok uzunsa, anne içeriği hemen hemen değişmez ve yaş belirlenemez.

Örneğin, dünyanın yaşı U-Pb sistemi ile belirlenmelidir.

İzotop yaş tayini için, en kritik noktalardan biri, ilk içeriğin tahminidir. Çoğu durumda radyoaktif matrisin ilk içeriğini bilmediğimiz için, matrisin içeriğini başka şekillerde veya ilk matrisin içeriğini diğer belirlenebilir miktarlara dönüştürmek için formüllerin dönüştürülmesi yoluyla üstlenmemiz gerekir. Daha sık kullanılanlar arasında Model yaş yöntemi , Eşzamanlı yöntem Bekle.

Eşzamanlı yöntem

(2) Kararlı izotop uygulaması: sıcaklık ölçümü, kaynak göstergesi, izleyici

Kararlı izotopların uygulanması için, esas olarak aynı elementin izotoplarının özelliklerindeki benzerlik ve farklılık özelliklerini kullanır. WMWhite'ın Geochemistry ders kitabında dediği gibi, İşte bir grup izotop jeokimyacı, izotop fraksiyonlarını ölçerek geçimini sağlarken, diğer grup onları görmezden gelerek geçimini sağlıyor! İzotopların fraksiyonlaşması hayatta kalırken, diğer grup izotopları görmezden gelen fraksiyonlara dayanır)

Sıcaklık ölçümü ile başlayalım. Belirli bir jeolojik süreçte, iki faz arasındaki izotop değişimi dengeye ulaşırsa (örneğin, kalsiyum karbonat deniz suyunda yavaşça çökeltilirse) ve denge fraksiyonasyon katsayısı sıcaklığın bir fonksiyonuysa, sadece iki faz arasındaki izotop oranı farkını belirlemek gerekir. Dengedeki sıcaklığı alın.

[Bilgi Bağlantısı: Dengeli Fraksiyonasyon Katsayısı]

İki faz arasındaki izotop oranının bölümüne izotop denir Fraksiyonasyon katsayısı , Ve iki faz arasındaki izotop değişim dengesine ulaşıldığında, aynı sıcaklık için, bu fraksiyonasyon katsayısı bir sabittir. Denge fraksiyonasyon katsayısı .

Örneğin, paleoiklim araştırmalarında, genellikle zamana karşı deniz çökeltilerindeki oksijen-18 izotoplarının haritaları vardır, bunlar aslında zamana karşı deniz sıcaklığının haritalarıdır. Çünkü genel olarak, deniz suyunun oksijen izotop oranının, Oksijen-18 / Oksijen-16'nın sabit bir değer olduğunu ve çökelme anında tortu ve deniz suyunun bir oksijen izotop dengesine ulaştığını varsayıyoruz. Bu nedenle, tortudaki oksijen izotop oranındaki değişim, sıcaklıktaki değişimi gösterebilir.

Bu grafik, Paleosen'den beri deniz çökeltilerinde zamanla O izotop ve C izotopunun değişimlerini gösteren bir grafiktir.Küresel iklim değişikliği ile küresel C döngüsü ve o zamandaki C izotop değişimi arasındaki ilişkinin tartışılması amaçlanmıştır.

Sıcaklığın doğru bir şekilde belirlenmesi için, izotop sisteminin, fraksiyonlanmanın ölçümünü kolaylaştıracak ve belirlenen sıcaklığın daha doğru olacak şekilde büyük fraksiyonlamaya eğilimli olması beklenir. Bu nedenle, izotop sıcaklık ölçümü, izotopların kimyasal özelliklerindeki küçük farklılıkların özelliklerini kullanırken, kaynak göstergesi benzer kimyasal özelliklerin özelliklerinden daha fazla yararlanır.

Sözde kaynak göstergesi, belirli bir karakteristik indeks aracılığıyla numunenin kaynağını göstermektir. Bu endeksin farklı kaynak alanlarında büyük farklılıklar olacağını umuyoruz ve en iyisi geçiş sürecinde değişmeden kalmaktır. Örneğin, bir sınıf arkadaşının memleketini aksanıyla yargılayabiliriz. Telaffuzu ağırsa kuzeyden gelebilir, dili düz ve garipse çoğu güneyden gelir, kaynak budur. Seçtiğimiz dizin vurgudur, çünkü bir yandan farklı bölgelerin farklı aksanları vardır ve diğer yandan "tapınaklar için yerel aksan değiştirilmemiştir."

İzotop gösterme prensibi benzerdir. Örneğin, Sr izotopunun farklı yerlerdeki su ve topraktaki bileşimi biraz farklıdır.Aynı zamanda, Sr izotopu genellikle ayrışma ve biyolojik süreçler sırasında önemli bir parçalanmaya uğramaz, bu nedenle Sr izotopu kaynak alanı izlemek için kullanılabilir.

Devam eden bir çalışma, farklı su kütlelerinde Sr izotop bileşiminde belirli farklılıklar olduğunu ve su kütlesinde büyüyen yengeç kabuğundaki Sr izotop bileşiminin su kütlesindekine nispeten yakın olduğunu ve aynı yengecin farklı bölümlerindeki Sr izotop bileşiminin de karşılaştırıldığını göstermektedir. Tutarlı. Bu nedenle, Sr izotopu tüylü yengeçlerin kökenini gösterme potansiyeline sahiptir. Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Metal Kararlı İzotop Jeokimyası Laboratuvarı (www.metalisotopes.cn) de Sr izotopunu kullanarak tüylü yengeçlerin kökenini belirlemek için bir yöntem geliştirmeye çalışıyor.

Sözde izleme, numunenin yaşadığı süreci anlamak için farklı işlemlerde izotop fraksiyonlamasının farklı özelliklerini kullanmaktır. Farklı süreçlerin neden olduğu izotop parçalanmasının özellikleri farklı olduğundan, bu farklılıklar ölçülerek, oluşum ve göç sürecinde yaşanan jeolojik süreçler tersine sınırlandırılabilir. Örneğin, çeltik toprağındaki Fe izotoplarını inceleyerek, çeltik toprağındaki Fe'nin göç yasasını çıkarabilir ve tarımsal faaliyetler için rehberlik sağlayabiliriz.

Çeltik toprak profili

Tabii ki yukarıdakiler çok yüzeysel ve eksik bir genelleme ve sınıflandırmadır.İzotopik yöntemler jeokimya alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.Daha sistematik ve kapsamlı bir giriş için ilgili kitapları okumalısınız.

(3) İzotop jeokimyasının araştırma yönü

İzotopların pek çok sihirli uygulaması olduğundan, izotopik jeokimya üzerine nasıl araştırma yaparız?

Herkesin bu sorunu kendi anlayışı vardır. İşte metallerin kararlı izotop alanına (yani Cu, V, Zn, Ba, Si, Cd gibi metal elementlerin kararlı izotop sistemi) bir örnek ve bu konuda bazı basit açıklamalar yapılmıştır.

Kararlı metal izotoplarını incelemek için, İlk olarak, yüksek hassasiyetli bir analiz yönteminin oluşturulması gerekir Doğadaki çeşitli örneklerin izotopik bileşimini ölçebilir.

Bir yandan, kararlı metal izotop sisteminin göreli kalite farkı küçüktür ve doğadaki parçalama nispeten küçüktür, hatta kimyasal saflaştırma işleminin neden olduğu parçalanmadan daha küçüktür.

Öte yandan, pek çok metal element, ppm seviyesinde bile doğası gereği çok düşüktür ve kimyasal işlemlerde kolayca kirlenir. Bu nedenle, metallerin kararlı izotoplarının analizi kolay değildir ve dünyada yalnızca birkaç laboratuvar numunelerin ölçümünü tamamlayabilir.

Bu nedenle, analitik yöntemlerin geliştirilmesi, izotop jeokimyası alanında her zaman önemli bir araştırma yönü olmuştur.

İkincisi, doğadaki çeşitli süreçlerde fraksiyonlama mekanizmasının açıklığa kavuşturulması gerekmektedir. Adsorpsiyon, difüzyon, kristalleşme, çökelme, eritme vb. Bu, farklı izotop sistemlerinin fraksiyonlanmaya maruz kalıp kalmadığını, ne kadar fraksiyonlaşmanın meydana geldiğini ve nedenini bulmayı gerektirir.

Eşit derecede önemli olan, izotopun uygulama yönünün keşfedilmesidir. Farklı izotop sistemlerinin ilgili özelliklerine göre, gerçek jeobilim problemleriyle birlikte, izotop araçları jeokimyadaki çeşitli alanlara uygulanmalıdır.