The key to quantifying chemical weathering intensity: clay stable isotope fractionation factors

量化化学风化强度的关键:粘土稳定同位素分馏因子

基本信息

  • 批准号:
    NE/M001865/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 59.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2014 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Chemical weathering is the process by which rocks dissolve in contact with natural waters. This process of dissolution supplies nutrients to plants, solutes to waters (of the kind you might find on the label of a bottle of mineral water) and delivers nutrients to the oceans via rivers and groundwaters. These nutrients are used by algae and microscopic plankton to grow, including the growth of shells of marine fauna which are made from calcium carbonate. This coupled process of mineral dissolution on the continents and biogenic calcium carbonate formation in the oceans plays a key role in regulating the global carbon cycle, transferring carbon from the atmosphere to the carbonate rock reservoir, when shells become buried as sediments. Geologists think that this simple series of reactions has played a pivotal role in regulating the carbon cycle and hence climate over Earth's history.Critical to this series of processes are clays. Rocks don't simply just dissolve in rainwater, they break down slowly, and their transformation into solutes happens in a stepwise manner via the formation of new minerals, frequently clays. Clays are a very common mineral and present in soils and rocks in the world all around us. We seek to use novel chemical methods to understand how clays are important to the processes of chemical weathering, exploiting recent technological advances that allow us to measure very precisely isotope ratios of the key elements in clay formation, magnesium, silicon and lithium. Different isotopes of an element, have very small differences their mass because of additional neutrons in their nuclei. Geochemists can measure small differences in the amount of these isotopes and from these differences infer key points about how the clays are being made. Importantly these isotopes are fractionated when clays crystallise in the natural world, but this is poorly understood. To improve our understanding, we seek to make artificial clays in the laboratory, where we can control all the conditions of formation carefully, and observe how the isotopes behave. With our detailed understanding of how the isotopes behave in the laboratory, we will then apply this knowledge to the natural world, where we will gain a much better understanding of chemical weathering, and how the carbon cycle, and hence climate has behaved over Earth history.
化学风化是岩石与天然水接触溶解的过程。这种溶解过程为植物提供营养,为水提供溶质(您可能会在一瓶矿泉水的标签上找到这种物质),并通过河流和地下水将营养输送到海洋。这些营养物质被藻类和微型浮游生物用来生长,包括由碳酸钙制成的海洋动物的贝壳的生长。大陆上的矿物溶解和海洋中的生物碳酸钙形成的耦合过程在调节全球碳循环中发挥着关键作用,当贝壳作为沉积物埋藏时,将碳从大气转移到碳酸盐岩储层。地质学家认为,这一系列简单的反应在调节碳循环以及地球历史上的气候方面发挥了关键作用。这一系列过程的关键是粘土。岩石不仅仅溶解在雨水中,它们会缓慢分解,并且通过形成新矿物质(通常是粘土)逐步转变为溶质。粘土是一种非常常见的矿物质,存在于我们周围世界的土壤和岩石中。我们寻求使用新颖的化学方法来了解粘土对化学风化过程的重要性,利用最新的技术进步使我们能够非常精确地测量粘土形成中的关键元素(镁、硅和锂)的同位素比率。由于原子核中有额外的中子,元素的不同同位素的质量差异非常小。地球化学家可以测量这些同位素含量的微小差异,并根据这些差异推断出粘土是如何制造的关键点。重要的是,当粘土在自然界中结晶时,这些同位素会被分馏,但人们对此知之甚少。为了提高我们的理解,我们寻求在实验室中制造人造粘土,在那里我们可以仔细控制所有形成条件,并观察同位素的行为。通过对同位素在实验室中行为方式的详细了解,我们将把这些知识应用到自然界中,从而更好地了解化学风化作用,以及碳循环以及气候在地球历史上的表现。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Experimental constraints on Li isotope fractionation during clay formation
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2019.02.015
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    R. Hindshaw;Rebecca Tosca;Thomas L. Goût;I. Farnan;N. Tosca;E. Tipper
  • 通讯作者:
    R. Hindshaw;Rebecca Tosca;Thomas L. Goût;I. Farnan;N. Tosca;E. Tipper
Decoupling of dissolved and bedrock neodymium isotopes during sedimentary cycling
沉积循环过程中溶解的和基岩的钕同位素的解耦
Rare earth element and neodymium isotope tracing of sedimentary rock weathering
  • DOI:
    10.1016/j.chemgeo.2020.119794
  • 发表时间:
    2020-10-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Bayon, Germain;Lambert, Thibault;Tipper, Edward T.
  • 通讯作者:
    Tipper, Edward T.
Temperature dependent lithium isotope fractionation during glass dissolution
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2021.09.005
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Thomas L. Goût;Madeleine Bohlin;E. Tipper;G. Lampronti;I. Farnan
  • 通讯作者:
    Thomas L. Goût;Madeleine Bohlin;E. Tipper;G. Lampronti;I. Farnan
Experimental constraints on Mg isotope fractionation during clay formation: Implications for the global biogeochemical cycle of Mg
  • DOI:
    10.1016/j.epsl.2019.115980
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Hindshaw, Ruth S.;Tosca, Rebecca;Tipper, Edward T.
  • 通讯作者:
    Tipper, Edward T.
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