岩石・鉱物の酸素同位体比のSMOWスケールの確定

岩石和矿物中氧同位素比 SMOW 标度的测定

• 批准号: 17654111
• 负责人: 日下部 実
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654111/
• 关键词: 酸素同位体比; H_2O-CO_2酸素同位体交換平衡定数; NBS28 quartz; NBS30 biotite; UWG2 garnet; ケイ酸塩酸素同位体比測定システム

酸素は地球および惑星の主要な構成元素であり、その同位体組成の変動は隕石等の地球外物質や地球上の多様な岩石の起源、岩石-水相互作用、風化過程、水循環、大気循環など、地球化学的諸問題の解明に広く用いられている。安定同位体地球化学の分野では、ある物質の酸素同位体組成(^<18>O/^<16>O比)はδ^<18>O値として表現される。水の酸素同位体比を質量分析する場合、通常、試料水と同位体交換平衡にあるCO_2を用いる。SMOWを含む水の酸素同位体比は平衡にあるCO_2の酸素同位体比を交換平衡定数で除したものとなる。一方、岩石・鉱物の酸素同位体比は、何らかの方法で試料から酸素を抽出した後、O_2またはCO_2の形で質量分析される。この同位体比を水であるSMOWを標準として表示しようとすると、上に述べたH_2O-CO_2間の同位体交換平衡定数が介在することになる。この同位体交換平衡定数は古くから多くの研究者により実験的に求められているものの結果は0.5‰程度の不確かさがある。本研究ではこの「不確かさ」を精密な実験により最小化することを目的とした。本研究では、研究代表者が管理するケイ酸塩酸素同位体比測定システムを用いて、反応容器中に置かれた鉱物ならびに水試料をBrF_5雰囲気下でレーザー加熱により分解し、O_2のみを抽出・精製し、その酸素同位体比を質量分析計により測定した。本研究では国際標準水試料であるVSMOW,SLAP,GISPおよびを国際標準鉱物試料であるNBS28 quartz, NBS30 biotite, UWG2 garnet等をO_2化し、それらの同位体比分析を行なった。その結果、NBS28 quartzのδ^<18>O値は9.2‰、H_2O-CO_2の酸素同位体比交換平衡定数は1.0407であることが分かった。これらの結果は、国際(2005 Goldschmidt Conf.)および国内学会(質量分析学会・同位体比部会)等で発表した。また論文としてまとめ、現在、投稿中である。

氧是地球和行星的主要组成元素，其同位素组成的变化对于陨石和地球上各种岩石等地外物质的起源、岩石与水的相互作用、风化过程、水循环、大气环流等具有重要意义。 ，广泛用于解决各种地球化学问题。在稳定同位素地球化学领域，物质的氧同位素组成(^ 18 O/^ 16 O比)以δ^ 18 O值表示。在进行质谱测定水的氧同位素比时，通常使用与样品水处于同位素交换平衡的CO_2。含有SMOW的水的氧同位素比是平衡时CO_2的氧同位素比除以交换平衡常数。另一方面，岩石和矿物的氧同位素比是通过某种方法从样品中提取氧后，以O_2或CO_2的形式通过质谱法测定的。如果我们尝试使用SMOW（即水）作为标准来表达这个同位素比率，则上述H_2O和CO_2之间的同位素交换平衡常数就会介入。虽然这个同位素交换平衡常数长期以来被许多研究人员通过实验确定，但其结果存在0.5‰左右的不确定性。这项研究的目的是通过精确的实验将这种“不确定性”降到最低。在这项研究中，使用由主要研究者管理的硅酸盐氧同位素比测量系统，将放置在反应容器中的矿物质和水样品在BrF_5气氛中通过激光加热进行分解，仅提取出O_2及其氧同位素。使用质谱仪测量比率。本研究将VSMOW、SLAP、GISP等国际标准水样和NBS28石英、NBS30黑云母、UWG2石榴石等国际标准矿物样品转化为O_2并进行同位素比分析。结果发现NBS28石英的δ^ 18 O值为9.2‰，H_2O-CO_2的氧同位素比交换平衡常数为1.0407。这些结果在国际会议（2005 Goldschmidt Conf.）和国内会议（质谱学会，同位素比小组委员会）上发表。研究结果也已汇编成一篇论文，目前正在提交。

项目成果

Re-evaluation of SMOW-scale for reporting oxygen isotopic ratios of silicates and oxides

重新评估用于报告硅酸盐和氧化物氧同位素比的 SMOW 尺度

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Geochemistry 21(査読中)
• 作者: M.Kusakabe;Y.Matsuhisa
• 通讯作者: Y.Matsuhisa