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δ17O 和Δ17O值的测定

2021-11-15 14:23:53

来源:【高维度稳定同位素】公众号(ID:HDStableIsotope)

最初氧同位素的标样Peedee Blemenite(PDB)是为了测量化石贝壳碳酸盐的氧同位素时候确定的。后来人们发现测量其它非碳酸盐的氧同位素时候,PDB不方便,所

以芝加哥大学就用配制的氧同位素特别接近海水的一桶水作为氧同位素的标样,它叫standard mean ocean water(SMOW)。硅酸盐、氧化物、水等的测量都以SMOW

作为标准。SMOW和PDB都是原始标样,两者相差大概30‰。现在除了碳酸盐有时还用PDB以外,其他含氧物质都只用SMOW或VSMOW。

所有这一切的定义当时都只考虑δ18O没有考虑δ17O。不过既然SMOW的δ18O定义为0,那δ17O自然也是0。这就是我们对三氧同位素SMOW标样的定义。

那我们就这么测不就行了吗?是的。如果你的17O异常值很大,没问题!但如果你的17O异常值很小,会有许多新问题。其中主要有两个问题要澄清一下。

第一,国际标样SMOW和SLAP的δ18O-δ17O值都是人为定义的。

单标样测量法只在δ值较小的时候准。当δ值较大时,我们需要用两标样法。也就是说,我们需要有第二个原始标样。对氧来说,它就是SLAP(Standard Light 

Antarctic Precipitation)。SLAP的δ18O是定义为-55.50 ± 0.02 (SD) ‰(Gonfiantini, 1978)。但相应的SLAP的δ17O值并没有定义。难道有了SLAP的δ18O

的定义,我们还不能直接测量出相应的SLAP的δ17O值吗?不行的,因为我们还是要假设SLAP的δ17O与δ18O值之间的关系以及仪器非线性造成δ值尺寸压缩(scale 

compression)或膨胀时δ17O与δ18O值之间的关系。Schoenemann等(2013)推荐SLAP的δ17O值为-29.6968%。其背后的假设就是SLAP像SMOW一样没有17O异常,即

ln(δ17O + 1) = 0.528 × ln(δ18O + 1) 。这样,尽管质谱仪测量的时候不同仪器的非线性会造成δ值的不同压缩或膨胀,有了SMOW-SLAP的δ18O-δ17O两点矫

正,大多自然丰度叁氧同位素的δ18O和δ17O值的精确测量就可以实现了。这里关键的一点是:国际标样的δ17O值也是定义的,不是定义了δ18O值后测出来的。

第二,17O异常值或者∆17O的定义

17O异常值指的是测得的δ17O值与我们期望的质量分馏关系的δ17O值的差别。因为δ18O与δ17O值之间的质量分馏关系在不同的物理化学生物过程中有微小的差别

,所以不同领域不同时代人们用了很多不同的“关系”来表述∆17O值。比如∆17O ≡ δ’17O - 0.52 × δ’18O,∆17O ≡ δ’17O - 0.528 × δ’18O。同样地,

这对很大的17O异常值没有影响,但对小∆17O值带来了许多头痛的问题。这些问题,我们在Bao et al. (2016)里已经有了详细的讨论。在那里,我们推荐了一个最少

头痛的定义:∆17O ≡ δ’17O - 0.5305 × δ’18O。你们可以试试。
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