Физическая экология. Палеотермометрия. История климата Земли

Сентябрь 5, 2022

Главная
География
Физическая экология. Палеотермометрия. История климата Земли

Содержание

2. Природные процессы, приводящие к изотопным сдвигам Химические и кинетические процессы в окружающей среде могут приводить к
3. Пусть элемент А состоит из двух изотопов А1 и А2 и входит в молекулу АС. Тогда
4. Соответствующая константа равновесия Р равна отношению К1/К2 и, очевидно, зависит от температуры, при которой устанавливается соотношение
5. Диффузионное фракционирование изотопов связано с зависимостью коэффициента молекулярной диффузии от массы молекулы: К примеру, для углекислого
6. Палеотермометрия на основе δ(18О) Гарольд Клейтон Юри (1893-1981) — американский физик и физхимик. Пионер в области
7. Природные архивы: осадочные породы Природный архив – это элемент окружающей среды фиксирующий и сохраняющий физико-химические свойства,
8. Глубоководное бурение Буровое судно «Гломар Челленджер» Коллекция из сотен донных колонок из Тихого, Индийского и Атлантического
9. Полярное бурение Гренландия 2,8 млн. куб. км, 7 м уровня океана, возраст 3 млн. лет Антарктида
10. Полярное бурение в Гренландии
11. Полярное бурение в Гренландии
12. Полярное бурение в Антарктиде
13. Антарктический лед Буровая станция на Dome C Национальное хранилище США в Денвере
14. Кольца деревьев
15. История климата Земли
16. Климат по геологическим данным
17. История глобальных оледенений (snowball) Первая ледниковая эпоха зафиксирована 2,2 млрд. лет назад. За ней последовал длительный
18. История глобальных оледенений
19. Движение континентов и климат
20. Климат Фанерозоя
21. Изменение температуры – масштабы
22. Климат плейстоцена − похолодание и появление цикличности в изменении климата
23. Эмпирическая калибровка на основе δ(18О)
24. Ледниковые периоды, Восток (Антарктида)
25. Ледниковые периоды, EPICA (Антарктида)
26. Климат плейстоцена и голоцена, GRIP
27. Инструментальная история климата 1 https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/
28. Инструментальная история климата 2 6.4.12
29. Причины изменения глобального климата
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Природные процессы, приводящие к изотопным сдвигам
Химические и кинетические процессы в окружающей

среде могут приводить к фракционированию (разделению) изотопов. Для элементов с небольшими атомными массами, наиболее распространенными на Земле, подобные эффекты вызывают сдвиги в концентрации, достигающие измеримых величин. К таким элементам в окружающей среде относятся водород, углерод, кислород и сера.
Коэффициенты изотопного обогащения являются функцией температуры, поэтому изотопные сдвиги в датированных образцах несут информацию об изменениях важнейшего палеоэкологического фактора – климата Земли.

Слайд 3

Пусть элемент А состоит из двух изотопов А1 и А2 и

входит в молекулу АС. Тогда его химическую реакцию с веществом В можно записать, как сумму двух реакций:
А1С + В ⇒ А1СВ - константа реакции К1
А2С + В ⇒ А2СВ - константа реакции К2
Закон действующих масс применительно к этой паре равновесных реакций запишется следующим образом:

Химические реакции обмена

где С1, С2 и С3 – концентрации веществ АС, В и АСВ, соответственно, а x и y – мольная доля изотопа А1 в соединениях АС и АСВ.

Слайд 4

Соответствующая константа равновесия Р равна отношению К1/К2 и, очевидно, зависит от

температуры, при которой устанавливается соотношение изотопов.
Пример реакции: 3∙H2 18O + CaC16O3 ⇔ 3∙H2 16O + CaC18O3
Физическое пояснение. Более легкая молекула имеет большую частоту и большую энергию. Соответственно, ее химические связи менее прочны.

Из выражений для скорости обратимой реакции
А1С + А2СВ ⇔ А2С + А1СВ
получаем:

Химические реакции обмена (продолжение)

Слайд 5

Диффузионное фракционирование изотопов связано с зависимостью коэффициента молекулярной диффузии от массы

молекулы:

К примеру, для углекислого газа CO2 степень фракционирования (12С/13С) при диффузии составит (44/45)0.5 = 1,011. Очевидно, что степень разделения зависит от температуры и уменьшается ростом молекулярной массы.

Изотопное фракционирование при фазовых переходах. В природных условиях на границе сред атмосфера – океан, атмосфера – лед возникают изотопные сдвиги, зависящие от температуры. Например, при 25 0С в системе вода – пар
δ(18О)вода = 1,0092.

Кинетические процессы

Слайд 6

Палеотермометрия на основе δ(18О)
Гарольд Клейтон Юри (1893-1981) — американский физик и физхимик. Пионер

в области исследования изотопов, Нобелевская премия 1934 г. за открытие дейтерия.

Гарольда Юри впервые предложил использовать зависимость изотопного состава кислорода органогенных карбонатов для восстановления температуры их образования. Температурная зависимость основана на различии изотопного состава кислорода карбоната кальция и изотопного состава кислорода воды при осаждении в условиях равновесия.

Стандарт – средняя океанической вода (SMOW), равен 0,0 ± 0,05 ‰.

Слайд 7

Природные архивы: осадочные породы
Природный архив – это элемент окружающей среды
фиксирующий

и сохраняющий физико-химические свойства,
накапливавшийся последовательно во времени,
допускающий стратификацию и датирование.

Геологический разрез

Континентальные осадки

Слайд 8

Глубоководное бурение
Буровое судно
«Гломар Челленджер»
Коллекция из сотен донных колонок из Тихого,

Индийского и Атлантического океанов послужила материалом палеотемпературной реконструкции четвертичного периода. Для него получена детальная температурная кривая, которая воспроизводится для различных географических районов океана.

Научно-исследовательское судно «Дмитрий Менделеев»

Слайд 9

Полярное бурение
Гренландия
2,8 млн. куб. км,
7 м уровня океана,
возраст 3

млн. лет

Антарктида
30 млн. куб. км,
70 м уровня океана,
70% запаса пресной воды,
90% льда,
возраст 12 млн. лет

Слайд 10

Полярное бурение в Гренландии

Слайд 11

Полярное бурение в Гренландии

Слайд 12

Полярное бурение в Антарктиде

Слайд 13

Антарктический лед
Буровая станция на Dome C
Национальное хранилище США в Денвере

Слайд 14

Кольца деревьев

Слайд 15

История климата Земли

Слайд 16

Климат по геологическим данным

Слайд 17

История глобальных оледенений (snowball)
Первая ледниковая эпоха зафиксирована 2,2 млрд. лет назад.

За ней последовал длительный период теплой биосферы вплоть до позднего протерозоя. Начиная с 750 млн. лет назад в течение 200 млн. лет прошла несколько мощных покровных оледенений. Масштабы этих событий потрясает. Судя по палеогеографическим реконструкциям, датированным по остаточной намагниченности горных пород, льды достигали уровня моря даже на континентах, расположенных вблизи экватора. В последние годы получены дополнительные данные, показывающие глобальный масштаб протерозойских оледенений. Изотопный сдвиг стабильного углерода (δ13С) из карбонатных отложений, накопившихся в ледниковую эру, демонстрирует негативные аномалии огромной амплитуды. Подобного не наблюдалось ни в течение предшествующих 1,2 млрд. лет, ни в ходе всей последующей геологической истории.

Слайд 18

История глобальных оледенений

Слайд 19

Движение континентов и климат

Слайд 20

Климат Фанерозоя

Слайд 21

Изменение температуры – масштабы

Слайд 22

Климат плейстоцена − похолодание и появление цикличности в изменении климата

Слайд 23

Эмпирическая калибровка на основе δ(18О)

Слайд 24

Ледниковые периоды, Восток (Антарктида)

Слайд 25

Ледниковые периоды, EPICA (Антарктида)

Слайд 26

Климат плейстоцена и голоцена, GRIP

Слайд 27

Инструментальная история климата 1
https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/

Слайд 28

Инструментальная история климата 2
6.4.12

Слайд 29

Физическая экология. Палеотермометрия. История климата Земли

Содержание

Природные процессы, приводящие к изотопным сдвигамХимические и кинетические процессы в окружающей

Пусть элемент А состоит из двух изотопов А1 и А2 и

Соответствующая константа равновесия Р равна отношению К1/К2 и, очевидно, зависит от

Диффузионное фракционирование изотопов связано с зависимостью коэффициента молекулярной диффузии от массы

Палеотермометрия на основе δ(18О) Гарольд Клейтон Юри (1893-1981) — американский физик и физхимик. Пионер

Природные архивы: осадочные породы Природный архив – это элемент окружающей средыфиксирующий

Глубоководное бурениеБуровое судно «Гломар Челленджер»Коллекция из сотен донных колонок из Тихого,

Полярное бурениеГренландия2,8 млн. куб. км, 7 м уровня океана, возраст 3

Полярное бурение в Гренландии

Полярное бурение в Гренландии

Полярное бурение в Антарктиде

Антарктический ледБуровая станция на Dome C Национальное хранилище США в Денвере

Кольца деревьев

История климата Земли

Климат по геологическим данным

История глобальных оледенений (snowball)Первая ледниковая эпоха зафиксирована 2,2 млрд. лет назад.

История глобальных оледенений

Движение континентов и климат

Климат Фанерозоя

Изменение температуры – масштабы

Климат плейстоцена − похолодание и появление цикличности в изменении климата

Эмпирическая калибровка на основе δ(18О)

Ледниковые периоды, Восток (Антарктида)

Ледниковые периоды, EPICA (Антарктида)

Климат плейстоцена и голоцена, GRIP

Инструментальная история климата 1https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/

Инструментальная история климата 26.4.12

Причины изменения глобального климата

Похожие презентации

Природные процессы, приводящие к изотопным сдвигам
Химические и кинетические процессы в окружающей

Палеотермометрия на основе δ(18О)
Гарольд Клейтон Юри (1893-1981) — американский физик и физхимик. Пионер

Природные архивы: осадочные породы
Природный архив – это элемент окружающей среды
фиксирующий

Глубоководное бурение
Буровое судно
«Гломар Челленджер»
Коллекция из сотен донных колонок из Тихого,

Полярное бурение
Гренландия
2,8 млн. куб. км,
7 м уровня океана,
возраст 3

Антарктический лед
Буровая станция на Dome C
Национальное хранилище США в Денвере

История глобальных оледенений (snowball)
Первая ледниковая эпоха зафиксирована 2,2 млрд. лет назад.

Инструментальная история климата 1
https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/

Инструментальная история климата 2
6.4.12