Равновесные факторы фракционирования изотопов железа

В лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ГЕОХИ РАН создана база данных «Равновесные факторы фракционирования изотопов железа» (свидетельство о государственной регистрации 2025625324, автор — Поляков В.Б.). База данных является необходимым инструментом для интерпретации наблюдаемых изотопных эффектов железа, их априорной оценки и понимания природных процессов, к ним приводящим. Это первая самосогласованная база данных по равновесным факторам фракционирования «нетрадиционных» изотопов.

На рубеже веков в химии и геохимии стабильных изотопов произошла революция, вызванная появлением многоколлекторных масс-спектрометров с возбуждением индуктивно-связанной плазмой (МК-ИСП-МСб- Рис. 1). Это расширило области применения стабильных изотопов в различных областях науки и техники и превратило геохимию стабильных изотопов из науки об изотопных эффектах лёгких элементов (H, C, O, N, S) в науку, изучающую поведение стабильных изотопов всех элементов. С тех пор был накоплен огромный материал по изотопным данным для таких элементов Fe, Mg, Cu, Zn, Hg, Mo, Ti, и др. Изотопы этих элементов получили название «нетрадиционных». Использование этого массива изотопных данных и идентификация природных процессов, приводящих к наблюдаемым в природе изотопным эффектам, невозможны без знания равновесных факторов фракционирования изотопов (β-факторов).

Среди «нетрадиционных» изотопов, используемых в геохимии, одними из наиболее популярных стали изотопы железа, что вызвано не только высокой распространённостью этих изотопов, но и участием железа в широком круге геологических процессов от дифференциации ядра и мантии Земли до поверхностных процессов выветривания и жизнедеятельности организмов. Для изотопов железа наряду с традиционными методами определения β-факторов (теоретический расчёт, проведение реакций изотопного обмена) возможно их измерение γ-резонансными методами – мессбауэровской спектроскопией и ядерным неупругим γ-резонансными рассеянием. Согласование данных по β-факторам железа для железосодержащих минералов и водных комплексов железа, полученных разными методами, и отбраковка ошибочных данных явилось задачей, которая решена созданием самосогласованной базы данных «Равновесные факторы фракционирования изотопов железа».

База данных предназначена для расчёта ⁵⁶Fe/⁵⁴Fe β-факторов железа минералов и водных комплексов железа. База данных позволяет рассчитать логарифмы β-факторов в зависимости от температуры по представленным в ней коэффициентам (A₁, A₂, A₃) полинома третьего порядка: 10³lnβ = A₁∙x + A₂∙x² + A₂∙x³; x = 10⁶/T²; T – температура в градусах Кельвина. База также содержит значения 10³lnβ для представленных в базе минералов и водных комплексов при 298,15 K (25 ^oC). Программное обеспечение базы – Excel. Все расчёты проводятся стандартными методами Excel.

Источник: Пресс –служба ГЕОХИ РАН