عوامل موثر در تغيير ايزوتوپ كربن 13 در كربناتهاي مناطق نيوزيلند و تاسمانيا(استراليا)در طي دياژنز متائوريتي

 

خلاصه مطالب:
      تر كيب ايزوتوپي آبهاي جوي به مقدار قابل ملاحظه اي به اثرات متقابل سنگ-آب(rock water interaction)،ميزان جذب co2حاصله از مواد آلي(organically derived co2)و تركيب ايزو توپ كربن 13 موجود در اتمسفر بستگي دارد.تغيير در مقدار گاز كربنيك محلول در خاكها،تغييرات زياد در ايزوتوپ كربن 13،به دليل اثرات متفاوت سنگ-آب،و تغييرات يكنواخت و ناچيز اكسيژن 18 در آبهاي جوي منجر به پيدايش محدوده ايزوتوپي به شكل J برگشته(inverted J-trend)شده است. مقدار ايزوتوپ كربن 13 در نتيجه واكنش با مواد آلي تجزيه شده در خاكها به مقدار قابل ملاحظه اي سبك و يا به عبارتي منفي مي شود.هر چه واكنش آبهاي جوي و يا تأثيرات متقابل سنگ- آب با كربناتهاي دريايي افزايش يابد مقدار ايزو توپ كربن 13 از منفي به مثبت تغيير حالت دارد و در نهايت به ايزو توپ كربن 13 موجود در كربنهاي دريايي نزديك مي شود.
   در كربنهاي دوران سوم مناطق نيوزلند و تاسمانيا(استراليا)،تغييرات ايزوتوپ 13 بين حدود 1تا PDB00/10 –در تغيير است. كاهش ايزوتوپ كربن در اين كربناتها عمدتاًبه ميزان ايزوتوپ كربن 13 موجود در گاز كربنيك(co2)اتمسفر نسبت داده شده است،هر چند تأثير متقابل سنگ-آب با اين كربناتها و ميزان مواد آلي تجزيه شده موجب تغييراتي در ايزوتوپ كربن 13 اين كربناتها شده است.

يش گفتار:
     اغلب محققين تغييرات ايزوتوپ كربن در طي دياژنز جوي در كربناتها را به واكنش بين كربناتها و گاز كربنيك آزاد شده در طي اكسيداسيون و تجزيه مواد آلي نسبت مي دهند. متأسفانه نقش ايزو توپ كربن 13 در گاز كربنيك اتمسفردر طي دياژنزي جوي در كربناتها اغلب ناديده گرفته مي شود. در اين مقاله سعي مي شود تا عوامل موثر در تغيير مقدار ايزوتوپ كربن 13 در كربناتهاي دوران سوم نيوزلند و تا سمانيا كه تحت تأثير فرايندهاي دياژنز جوي قرار گرفته اند مورد بحث و بررسي قرار گيرد. به نظر مي رسد تأثيرات ايزوتوپ كربن 13 اتمسفر در طي دياژنز جوي در اين كربناتها بسيار حائز اهميت بوده است.

بحث و بررسي
چنين اظهار شده است كه روند J برگشته مربوط به ايزوتوپ هاي اكسيژن و كربن در كربناتها،كه از مشخصه هاي ويژه دياژنز جوي است،به علت يكسان بودن مقادير ايزوتوپ اكسيژن18 در آبهاي جوي و تغييرات زياد ايزوتوپ كربن 13 بواسطه تأثير متفاوت سنگ-آب حاصل شده است. بسياري از محققين كاهش ايزوتوپ كربن در كربناتها را به تجزيه مواد آلي، كه داراي ايزوتوپ كربن 13 بالايي است ،مربوط دانسته اند.همان گونه كه در زير توضيح داده مي شود ،كاهش مقدار ايزوتوپ كربن 13 در اين كربناتها را عمدتاً به كاهش ايزوتوپ كربن 13 موجود در co2 اتمسفر مربوط دانسته ،در حاليكه تاثير مواد آلي و ميزان واكنش آبهاي جوي با اين كربناتها در درجه بعدي اهميت قرار دارد.
ميانگين ايزوتوپ كربن در مواد آلي حدود PDB 0%24-است.لذا،تجزيه مواد آلي بر روي ايزوتوپ كربن 13 آبهاي جوي تاثير گذاشته و باعث دگر ساني كربناتها دريايي شده است.سنگهاي كربناته اي كه تحت تاثير فرايند هاي جوي قرار گرفته اند معمولاً داراي ايزوتوپ كربن 13 منفي (در حدود PDB 0%7-) ميباشند.معمولاً براي تشكيل آبهايي كه داراي ايزوتوپ كربني معادل PDB 0%7-است حدود30 درصد مواد آلي قابل حل Soluble organic matter نياز است. از آنجايي كه مقدار مواد آلي در بيشتر سنگهاي آهكي و بويژه در سنگهاي كربناته مناطق مورد مطالعه حدود 1 درصد است،لذا اين مقدار مواد آلي نمي تواند پاسخ گوي كاهش زياد ايزوتوپ كربن 13 در آبهاي جوي باشد .لذا چنين نتيجه گرفته ميشود كه تغييرات ايزوتوپ كربن در اين كربناتها نمي تواند منحصراً مربوط به دگر ساني مواد آلي باشد.
تاثير متقابل سنگ –آب در طي دياژنز جوي به كاني شناسي كربناتها ،تخلخل و نفوذ پذيري وميزان ايزوتوپ كربن13 در آبهاي جوي بستگي دارد . كاني شناسي اوليه كربناتها با درجه حرارت آب دريا تغيير نموده و آرگونيت همراه با كلسيت داراي منيزيم زياد HMC در آبهاي دريايي مناطق حاره اي ،كلسيت داراي منيزيم حد واسطintermediate. Mg Calcite))در آبهاي دريايي معتدله و كلسيت داراي منيزيم كمLMC در آبهاي دريايي مناطق قطبي تشكيل ميشود .در طي دياژنز جوي آراگونيت بسهولت حل شده ،كلسيت داراي منيزيم زياد به كلسيت داراي منيزيم كم تبديل گرديده و كلسيت داراي منيزيم كم پايدار بوده و تغيير قابل ملاحظه اي نمي كند dLMC).) تخلخل و نفوذ پذيري بالا معمولاً اجازه ميدهد تا مقادير زيادي از آبهاي جوي از بين كربناتها عبور نموده و موجب واكنش بيشتر بين سنگ –آب شود.تجزيه مقادير زيادي از مواد آلي (بيش از 30 ر صد)منجر به سبك شدن ( منفي شدن) زياد ايزوتوپ كربن گرديده كه اين ميزان به حضور كمتر از 10 درصد آب ،و مقادير بسيار مثبت ايزوتوپ كربن به حضور مقادير زيادي آب (بيش از 90 درصد ) براي واكنش با كربناتها نياز دارد.براي نگهداري مقادير ايزوتوپ كربن 13 معادلPDB 0%7-لازم است كه مقادير زيادي آب (حدود 70درصد)از بين كربناتها عبور نمايد كه اين عمل به دليل تخلخل و نفوذ پذيري پايين كربناتها امكان پذير نيست.لذا وجودمقادير ايزوتوپ كربن13 معادل PDB 0%7-در كربناتها و حضور مقادير نا چيزي آب براي واكنش با آنها تنها ميتواند توسط ايزوتوپ كربن موجود درco2 اتمسفر تامين شود . مقادير ايزوتوپ كربن 13 موجود در گاز كربنيك اتمسفر عهد حاضر حدود 0%2/7-بوده كه اين مقدار تقريباً مشابه مقدار عددي ايزوتوپ كربن 13 در اتمسفر دوران سوم بوده است.

 نتيجه گيري:
     تشكيل روندJ برگشته بر اساس اطلاعات ايزوتوپي اكسيژن و كربن در كربناتها از ويژگي دياژنز جوي است. اين روند به دليل تغييرات ناچيز و يكنواخت ايزوتوپ اكسيژن 18 در آبهاي جوي ناحيه مورد مطالعه و تغييرات زياد ايزوتوپ كربن به دليل واكنش متقابل سنگ – آب حاصل شده است. مقادير منفي ايزوتوپ كربن در كربناتهاي مناطق مورد مطالعه به دليل وجود ايزوتوپ كربم سبك تر در گازكربنيك اتمسفر بوده است. مقدار ايزوتوپ كربن در اتمسفر عهد حاضر معادل PDB 0%2/7- است. مقادير ايزوتوپ كربن بسيار سبك ( سبك تر از 0%7-) به دليل تجزيه مواد آلي واختلاط كربناتها با آبهاي جوي داراي ايزوتوپ كربن سبك اوليه ( موجود در اتمسفر) ميباشد. براي تشكيل آبهاي جوي
   با تركيب ايزوتوپ كربني معادل PDB 0%2/7- منحصرا بر اساس تجزيه مواد الي به حدود 30 درصد مواد آلي محلول همراه با حدود 70درصد آب جهت واكنش با سنگهاي كربناني نياز دارد. اين امري غير محتمل است زيرا مقدارمواد آلي موجود در كربناتها حدود 1درصد و تخلخل و نفوذپذيري در سنگها آنقدر ناچيز است كه نمي تواند اجازه دهد تا مقادير زيادي آب (حدود 70درصد) از بين آنها عبور نمايد. لذا تغييرات ايزوتوپ كربن PDB0%10-تا 0) در كربناتهاي مناطق نيوزيلند و تاسمانيا عمدتا مربوط به ايزوتوپ كربن سبك موجود در گازكربنيك اتمسفر دوران سوم بوده است. ايزوتوپ هاي سبكتر(بين 7- تا 0%10- ) نيز مي تواند متاثر از تجزيه مواد آلي همراه با اثرات متقابل سنگ – آب در اين كربناتها باشد.