Экспериментальное и термодинамическое моделирование взаимодействия сернистого ангидрида с породообразующими минералами и породами основного состава

Глава 3. Изотопные исследования систем [(алюмо)силикаты - SO2 - O2 ± H2O].

Методика изотопного анализа

Непосредственно перед анализом проводилась подготовка образцов по схеме, описанной выше в разделе о весовом методе определения серы в продуктах. Измерения изотопного состава серы в полученном осадке BaSO₄, были проведены с помощью масс-спектрометра для анализа стабильных изотопов в газах (модель Delta V: Finnigan; Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA USA) в Институте морской микробиологии им. Макса Планка (Max-Plank-Institute for Marine Microbiology) в Бремене. Для определения изотопного состава серы образец (0,3-0,4 мг BaSO₄) и порошок V₂O₅ (ок. 1 мг) взвешивались в крошечной цинковой капсуле и сжигались при температуре 1060^oС в элементном анализаторе (EURO EA Elemental Analyzer; EuroVector, Milan, Italy). Выделенный SO₂ преносился с помощью потока гелия через колонку газового хроматографа (Finnigan Conflo III) в масс-спектрометр Delta V для определения величины δ³⁴S. За стандарт изотопного состава серы принято соотношение изотопов относительно серы троилита из железного метеорита Canyon Diablo. Измерения δ³⁴S были откалиброваны с помощью стандартов NBS 127 (δ³⁴S = 20,3‰) и IAEA-SO-6 (δ³⁴S = -34,1‰). Стандартное отклонение измерений δ³⁴S составляет менее 0,2‰.

Результаты изотопного анализа и их обсуждение

Из рис. 8 и табл. 2 видно, что с уменьшением температуры экспериментов величина фракционирования δ³⁴S увеличивается. При этом при 850^oС значения 1000 ln α близки к нулю, но отрицательны практически для всех изученных систем (от -0,25 до -0,04), а при температурах 650 и 450^oС - имеют положительные и большие по абсолютной величине значения (0,57-1,57 и 1,55-4,01 соответственно). При этом сульфаты, образованные в реакциях SO₂ с плагиоклазами (альбит, анортит), всегда показывают наименьшие величины фракционирования, а в реакциях с диопсидом и базальтом - наибольшие при 650^oС. При 450^oС максимальные величины фракционирования обнаружены в сульфатах, полученных в системах с оливином и ферросилитом.

Результаты, полученные при исследовании изотопного состава серы сульфатов, образованных после взаимодействия SO₂ с (алюмо)силикатами, согласуются с теоретическими расчетами коэффициента изотопного фракционирования по сере для пары "сульфат - SO₂", выполненными в работе (Sakai, 1968). В этой работе была предсказана инверсия знака изотопного фракционирования при Т > 850^oС.

Таблица 2. Средние значения 1000 ln α для разных (алюмо)силикатов
Т, oС	Среднее значение 1000 ln α						Теор. значение 1000 ln α для реакции SO42-(aq) <=> SO2(g)
	Альбит	Анортит	Диопсид	Оливин	Ферросилит	Базальт
450	1,55	1,65	3,24	4,01	3,67	2,99	3.48
650	-	0,95	1,58	0,14	0,57	1,39	1.44
850	0,09	-0,13	-0,04	0,10	-0,44	-0,25	0.04

Выводы: