Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
»ученные автором совместно с А. Б. Бабинцом, Г.А.Малюк и др. [2. 15. 38] по изучению распределения стабильных изотопов в океанической воде, а также сведения о координатах пунктов отбора проб, температуре и солености, приведенные в табл. 12,13, позволяют выявить некоторые общие закономерности и распространении изотопов в водах Мирового океана.
В океанической воде содержится основное количество дейтерия ( г) и кислорода-18 (г). Средняя концентрация кислорода-18 в них выше, чем в пресных водах умеренных широт примерно на 8-11, дейтерия - на 60-90‰. Установлено, что океанические волны имеют довольно однородный изотопный состав, за исключением мест разбавления пресными водами. Амплитуда колебания значений , D. Гравитационного разделения изотопов не отмечается как в изученных нами впадинах океанов Атлантического (Романш, Бразильская и Сьерра-Леоне)[2], Тихого (Курильский желоб)[7] и глубинных водах Центральной Арктики [15], так и в Филиппинской впадине Тихого океана, исследовавшейся В. Дансгаардом [75]. Ожидаемое обогащение. например, изотопом 18О в 35-100‰ для интервала глубин 4-10 тыс.м, вычисленное по барометрической формуле, ни в одном из пунктов не установлено. Последнее обусловлено преобладающим влиянием процессов вертикальной и латеральной циркуляции вод. Это прежде всего означает, что ни глубоководные впадины Мирового океана, ни глубоководные котловины крупных континентальных водоемов не могут быть использованы дли захоронения промышленных и других отходов.
В. Ф. Ферронский с соавторами считают [53]. что полный водообмен океанов происходит через каждые 14 тыс. лет. Многократный водообмен за миллионы лет привел к выравниванию изотопного и химического составов, что и позволило, в частности, Г. Крейгу[73] предложить использовать эту природную константу в качестве SMOW. С другой стороны, соленая масса океана также настолько стабильна и огромна (56*1015т), что практически изменить ее приходную в расходную части общего баланса можно лишь за геологическое время.
Таблица 12
Распределение кислорода-18 в водах Северного Ледовитого океана[15]
Номер пробыГоризонт,мТемператураСоленость S,‰18О, ‰СП-17, станция А.Зима 1969г.64810-1,7832,14-2,581150-1,7432,16-2,1803100-1,6733,13-1,45102500,3834,72-0,45214000,8834,790,0789750-0,0134,87+0,26521500-0,5634,90-0,37882000-0,7734,92+0,38003000-0,8334,92-0,36534000-0,7034,92-0,4СП-16, станция А.Зима 1969г.58610-1,6029,65-4,560650-1,3231,73-2,7656100-1,5632,68-2,06792500,0434,63-0,67934000,7134,87-0,27997500,1634,88-0,28061400-0,4934,92-0,6СП-15, станция А.Зима 1967г.2745-1,6731,04-3,629635-1,6631,00-2,8315130-1,5433,75-1,42554000,7634,87+0,1СП-15, станция Б.2515-1,67-1,72-3,820835-1,66-1,82-2,6313130-1,500,88-1,63874000,76-0,80+0,5СП-13, станция А.Зима 1967г.31315-1,7231,13-2,325475-1,8233,22-2,03184000,8834,85+0,23023500-0,8034,92-0,4СП-13, станция Б.Зима 1967г.39715-1,8032,79-1,031275-1,7933,33-1,52784000,8234,88+0,12603000-0,8034,90-0,8
Таблица 13
Распределение кислорода-18 в водах Атлантического и Тихого Океанов
Место взятия пробы;датаНомер пробыГлубина,мСоленость S,‰18О, ‰Атлантический океан[2]Экватор, район Северо-Атлантического хребта, 001 с.ш., 25 з.д.; V 19641038,2+0,5215036,2+0,3330036,7+0,02450036,3-0,85100035,9-0,26260036,2-0,47*280036,4-0,8Экватор, район желоба Романш,общая глубина 7856 м, 00107 с.ш.,150308 з.д.; IX 196380-+1,49*353035,7-0,7Южно-Атлантический хребет,45703 ю.ш., 150203 з.д.; IX 196310*374035,4-1,4Бразильская впадина,50201 ю.ш.,300006 з.д.; Х 196311*300036,2-1,6Впадина Сьерра-Леона,60209 с.ш.,144107 з.д.; IX 196312*490035,0-2,8Тихий океан[7]Курило-Камчатский желоб, 4410 с.ш.,1530 в.д.; VIII 19641350034,1-2,4*Примечание. Звездочками отмечены образцы придонной воды.
Вместе с тем современные тонкие масс-спектрометрические исследования позволяют в пределах Мирового океана по изотопным данным отчетливо выделить горизонтальную и вертикальную зональности с различными показателями концентрации дейтерия и кислорода-18. В общем случае горизонтальная зональность проявляется в обогащенности легкими изотопами поверхностных полярных вод и в увеличении концентрации тяжелых изотопов по мере приближения к экваториальной зоне. По вертикальному разрезу значения D и 18О уменьшаются вначале быстро, затем все медленнее. Главными факторами, определяющими изотопную зональность вод, являются климатические условия, океанические и морские течения.
Северный Ледовитый океан
Для изучения распределения изотопов кислорода по вертикальному разрезу Северного Ледовитого океана образцы были отобраны в процессе дрейфа станций СП-13, СП-15, СП-16, СП-17 в момент выхода их в наиболее глубоководные районы центральной части Арктики (рис. 15) с западной и восточной сторон хр. Ломоносова. Пробы отбирались батометрами типа БИ-48. Исследования показали (см. табл. 12), что максимальная амплитуда значений 18О в водах исследуемого региона по поверхности и по вертикали до глубин 4285 м колеблется от -4,5 до -0,3‰, солености - от 26,65 до 34,92‰ и температуры - от -1,8 до 0,88.
Выполненные комплексные исследования показали [15 и др.], что водные массы и промежуточные слои западнее хр. Ломоносова формируются при подавляющем влиянии атлантических вод, восточнее, напротив, заметно значительное влияние вод тихоокеанского происхождения, поступающих через Берингов пролив.
Наиболее динамичны поверхностные арктические воды, изотопные характеристики которых определяются влиянием не только атлантических или тихоокеанских вод, но также вод речного стока, атмосферных осадков и процессов ледообразования и ледотаяния. Поэтому вопрос о формировании изотопного состава поверхностных арктических вод, степени участия каждого из вышеперечисленных факторов, циркуляции этой водной массы в бассейне н ее трансформации представляет первостепенный интерес для океанологии.
Арктические поверхностные воды (от 0 до 250 м) отличаются наибол?/p>