ژئوشیمی ایزوتوپی

پیش‏گفتار غ‌
بخش اول ژئوشیمی ایزوتوپهای پرتوزا
فصل اول: کلیات 3
1-1 رادیواکتیویته و انواع واپاشی 3
1-2 هستۀ اتم 4
1-3 قوانین تلاشی رادیواکتیو 6
1-3-1 معادلات پایه 7
1-4 واپاشی مواد رادیواکتیو 9
1-4-1 واپاشی گاما (γ) 9
1-4-2 واپاشی آلفا (α) 9
1-4-3 واپاشی بتا (β) 10
1-4-4 جذب الکترون 11
1-4-5 شکافت خودبه‏خود 11
منابع 12
فصل دوم: روش Sm-Nd 13
2-1 سیستم Sm-Nd 13
2-2 سن‌سنجی رادیومتریک Sm-Nd 15
2-3 مدل CHUR 17
2-4 نماد اِپسیلون نئودیمیوم (𝛆𝐍d) 18
2-5 سن مدل Nd (TCHUR) 19
2-6 مدل گوشتۀ تهی‌شده (TDM) 20
2-7 سن‌های مدل و فرایندهای پوسته‌ای 21
2-7-1 سیستم‌های رسوبی 22
2-7-2 سیستم‌های رسوبی دگرگون‏شده 24
2-7-3 سیستم‌های آذرین دگرگون‏شده 26
منابع 28
فصل سوم: روش Rb-Sr 31
3-1 سیستم Rb-Sr 31
3-2 سن‌سنجی سنگ‌های آذرین 33
3-4 نمودار ایزوکرون 34
3-5 سنسنجی سنگ‌های دگرگونی 40
3-5-1 سیستم‌های کانی باز 40
3-5-2 دمای انسداد 43
3-5-3 سیستم سنگ کل باز 47
3-6 سن‌سنجی سنگ‌های رسوبی 48
3-7 سن‌سنجی کانسارها 49
منابع 52
فصل چهارم: روش Lu-Hf 55
4-1 سیستم Lu-Hf 55
4-2 تعیین سن Lu-Hf 58
4-3 اِپسیلون هافنیوم 60
4-3-1 اهمیت اِپسیلون هافنیوم 61
4-4 کاربرد روش تعیین سن Lu-Hf 61
4-4-1 پتروژنز سنگ‌های آذرین 62
4-4-2 پتروژنز سنگ‌های دگرگونی 62
منابع 64
فصل پنجم: روش Re-Os 65
5-1 سیستم Re-Os 65
5-2 سن‌سنجی Re-Os 67
5-2-1 سن‌سنجی Re-Os در الماس 67
5-2-2- سن‌سنجی Re-Os در هیدروکربن‌ها 68
منابع 71
فصل ششم: روش U-Th-Pb 73
6-1 سیستم U-Th-Pb 73
6-2 سن‌سنجی U-Pb 75
6-3 سن‌سنجی Pb-Pb 77
6-4 ودریل کنکوردیا 77
6-5 تِرا- واسِربرگ 80
6-6 مدل‌های اتلاف سرب 82
6-7 روش Pb-Pb 86
6-7-1 مدل هولمز - هوترمنز 87
6-7-2 زیرکن موروثی 91
6-8 U-Th-Pb ژئو-ترموکرونولوژی 94
6-9 اختلاط دامنه‌های سنی گوناگون 94
6-10 سن‌سنجی U-Pb با استفاده از کانی تیتانیت 95
6-11 سن‌سنجی U-Pb با استفاده از کانی هماتیت 98
منابع 102
فصل هفتم: روش‌های La-Ce و La-Ba 105
7-1 سیستم‌های La-Ce و La-Ba 105
7-2 سن‌سنجی La-Ba 106
7-3 سن‌سنجی La-Ce 109
منابع 113
فصل هشتم: روش K-Ar 115
8-1 سیستم K-Ar 115
8-2 روش سن‌سنجی K-Ar 116
8-3 آرگون اولیه 119
8-4 آرگون موروثی و نمودار ایزوکرون K-Ar 120
8-5 فقدان آرگون (اتلاف آرگون) 125
منابع 126
فصل نهم: روش Ar-Ar 127
9-1 سیستم 40Ar-39Ar 127
9-2 رویداد اتلاف آرگون 129
9-3 دمادهی تدریجی 134
9-4 آرگون اضافی 136
9-5 کرونومتری دمایی (سن‌سنجی دمایی) 138
9-5-1 مدل آرنیوس 139
9-5-2 مدل‌های انتشاری پیچیده 143
9-6 سن‌سنجی دیرین مغناطیس 148
9-6-1 یک مورد مطالعه 148
منابع 154
فصل دهم: روش 14C 157
10-1 سیستم 14C 157
10-2 خواص فیزیکی و شیمیایی کربن 158
10-3 اصول 159
10-4 مخزن تبادل کربن 161
10-5 ملاحظات سن‌سنجی رادیوکربن 162
10-5-1 تنوع جوی 162
10-5-2 تفکیک ایزوتوپی 164
10-5-3 اثرات مخزن 166
منابع 168
بخش دوم ژئوشیمی ایزوتوپ‌های پایدار: - ایزوتوپ‌های پایدار
فصل یازدهم: هیدروژن 173
11-1 هیدروژن 173
11-2 ویژگی هیدروژن 175
11-3 فرایندهای تفکیک 176
11-3-1 تفکیک آب 176
11-3-2 واکنش‌های تعادلی 179
11-3-3 تفریق در طول بیوسنتز 181
11-3-4 سایر تفکیک‌ها 182
منابع 183
فصل دوازدهم : نیتروژن 185
12-1 نیتروژن 185
12-2 روش آزمایشگاهی 185
12-3 تفکیک‌های بیولوژیکی ایزوتوپ نیتروژن 186
12-4 ایزوتوپ‌های نیتروژن در پوسته و گوشته 189
12-5 نیتروژن در اقیانوس و رسوبات 190
منابع 192
فصل سیزدهم: اکسیژن 195
13-1 اکسیژن 195
13-2 روش آزمایشگاهی 196
13-2-1 آب 196
13-2-2 کربنات‌ها 197
13-2-3 سیلیکات‌ها 199
13-2-4 سولفات‌ها 199
13-2-5 نیترات‌ها 200
13-3 استانداردها 200
13-4 فرایندهای تفکیکی 200
13-4-1 تفکیک آب 201
13-4-2 سیستم O2-H2O 203
13-4-3 تفریق کانی 204
13-5 برهم‏کنش‌های سنگ-سیال 205
منابع 211
فصل چهاردهم: گوگرد 217
14-1 گوگرد 217
14-2 روش‌های اندازه‌گیری 218
14-3 وابستگی جرمی 219
14-4 عدم وابستگی جرمی (استقلال جرمی) 221
14-5 تاریخچۀ ژئوشیمی 222
14-5-1 هواکره (جو) 222
14-5-2 اقیانوس 225
14-5-3 زمین جامد 226
منابع 229
فصل پانزدهم: لیتیوم 231
15-1 لیتیوم 231
15-2- روش‌های اندازه‌گیری 232
15-3 انتشار 233
15-4 سنگ‌های ماگمایی 234
15-5 هوازدگی 235
15-6 آب اقیانوسی 237
15-7 آب شهاب‌سنگی 237
منابع 238
فصل شانزدهم: منیزیم 241
16-1 منیزیم 241
16-2 تفکیک‌های ایزوتوپی محاسبه‏شده 243
16-2-1 سنگ‌های گوشته‌ای 243
16-2-2 پوستۀ قاره‌ای 245
16-2-3 هوازدگی در طی تفریق 245
16-2-4 کربنات‌ها 246
منابع 248
فصل هفدهم: کلسیم 253
17-1کلسیم 253
17-2 تغییرات ایزوتوپ پایدار کلسیم و چرخۀ جهانی آن 254
17-3 ایزوتوپ‌های رادیوژنیک کلسیم در سنگ‌های (مخازن) زمین‌شناسی 257
17-4 دستورالعمل‌های آینده برای بررسی ایزوتوپ‌های کلسیم 258
منابع 258
فصل هجدهم: آهن 259
18-1 آهن 259
18-2 روش‌ها 260
18-3 چرخۀ بیوشیمیایی آهن 261
18-4 ایزوتوپ آهن رسوبی 261
18-5 فرایندهای دما بالا: گوشته و سنگ‌های پوسته‌ای 264
18-6 شیمی کیهانی 265
منابع 265
فصل نوزدهم: توریوم 267
19-1 توریوم 267
19-2 ایزوتوپ‌ها و کاربردهای توریوم 267
19-3 کانه‌ها و انتشار توریوم در سنگ‌ها 268
19-4 ژئوشیمی دما بالا 269
19-5 ژئوشیمی دما پایین 269
منابع 270
فصل بیستم: کروم 271
20-1 کروم 271
20-2 سنگ‌های گوشته 272
20-3 رودخانه‌ها و آب اقیانوس‌ها 274
20-4 کربنات‌ها 274
20-5 پروکسی ردوکس دیرین 275
20-6 کروم ناشی از فعالیت‌های صنعتی در محیط 276
منابع 276
فصل بیست و یکم: نیکل 279
21-1 نیکل 279
21-2 سنگ‌های گوشته و شهاب‌سنگ‌ها 281
21-3 آب 282
21-4 گیاهان 283
منابع 283
فصل بیست و دوم: مس 285
22-1 مس 285
22-2 سنگ‌های ماگمایی 286
22-3 کانسارها 287
22-4 تفریق در دمای کم 288
22-5 آب رودخانه‌ها و اقیانوس‌ها 289
منابع 289
فصل بیست و سوم: روی 293
23-1 روی 293
23-2 تفکیک هنگام فرایند تبخیر 295
23-3 سنگ‌های مشتق‏شده از گوشته 295
23-4 کانسارها 296
23-5 اقیانوس‌ها 297
23-6 گیاهان و جانوران 298
23-7 انسان و آلودگی محیطی 298
منابع 299
فصل بیست و چهارم: زیرکنیم 303
24-1 زیرکنیم 303
منابع 305
فصل بیست و پنجم: سیلیسیوم 307
25-1 سیلیسیوم 307
25-2 تفکیک ایزوتوپی تعادلی 309
25-3 تفکیک دما بالا 309
25-4 هوازدگی شیمیایی و تشکیل کانی‌ها 311
25-5 تفریق در آب اقیانوس 312
25-6 چرت‌ها 313
منابع 314
فصل بیست و ششم: هالوژن‌ها 319
26-1 هالوژن‌ها 319
26-2 ویژگی‌ هالوژن‌ها 320
26-2-1 هالیدها 320
26-2-2 رفتار ژئوشیمیایی هالوژن‌ها 321
26-2-3 موارد استفاده هالوژن‌ها 322
26-2-4 انتشار هالوژن‌ها در زمین و کیهان 322
26-3 اهمیت هالوژن‌ها در ژئوشیمی و سن‌سنجی 323
26-4 کلر 325
26-4-1 روش‌ها 325
26-4-2 آب‏کره (هیدروسفر) 327
26-4-3 سنگ‌های مشتق‏شده از گوشته 328
منابع 329
فصل بیست و هفتم: طیف‌سنجی جرمی و آماده‌سازی نمونه‌ها 331
27-1 انواع طیف‌سنج‌های جرمی 331
27-1-1 طیف‌سنج جرمی یونیزاسیون گرمایی (TIMS) 333
27-1-2 طیف‌سنج جرمی نشر اتمی - پلاسمای جفت‏شدۀ القایی (MC-ICP-MS) 335
27-1-3 تخریب لیزری تلفیقی با منبع یونی پلاسمای جفت‌شدۀ القایی (LA-ICP-MS) 336
27-1-4 طیف‌سنج جرمی یونی ثانویه (SIMS) 337
27-1-5 طیف‌سنج جرمی منبع گازی 338
27-1-6 طیف‌سنج جرمی کروماتوگرافی گازی 339
27-1-7 کروماتوگراف گازی - طیف‌سنج جرمی نسبت ایزوتوپی (GC-IRMS) 340
27-1-8 طیف‌سنج جرمی مادون قرمز چندکالکتوری با وضوح زیاد 340
27-1-9 طیف‌سنج مادون قرمز 341
27-1-10 طیف‌سنج رزونانسی مغناطیسی هسته‌ای (NMR) 342
27-1-11 طیف‌سنج جرمی شتاب‏دهنده (AMS) 342
27-1-12 تکنیک‌های استخراج لیزری 343
27-2 روش جداسازی کانی‌ها برای آنالیز ایزوتوپی 344
27-2-1 مراحل آماده‌سازی نمونه‌ها برای جداسازی کانی‌های مختلف 344
27-2-2 جداسازی کانی‌ها در زیر میکروسکوپ و آماده سازی مقاطع نازک یا صیقلی 348
27-3 مراحل آماده‌سازی نمونه‌های جامد و محلول برای آنالیز ایزوتوپی توسط دستگاه طیف‌سنج جرمی 350
27-3-1 روش‌های نمونه‌گیری 350
27-3-2 تقسیم نمونه 351
27-3-3 مراحل آماده‌سازی نمونه‌ها برای آنالیز ژئوشیمیایی 353
27-3-4 تجزیۀ سنگ‌های سیلیکاته 354
27-3-5 آماده سازی نمونه‌های فلزی برای اندازه‌گیری ایزوتوپ‌های پایدار 361
27-3-6 مراحل آماده سازی نمونه‌های گازی برای آنالیز ایزوتوپی 363
27-4 رقیق‌سازی ایزوتوپی 365
27-4-1 روش آنالیز 366
27-5 رگرسیون 369
27-5-1 روش حداقل مربعات 369
27-5-2 واریانس در رابطه با رگرسیون 371
27-5-3 تخمین خطای X از خط رگرسیون 371
منابع 372