NAZIV:
J1-9179 Netradicionalni izotopi kot identifikatorji avtigenih karbonatov
OPIS:
Avtigeni karbonati so bili šele pred nekaj leti prepoznani kot tretji globalni ponor CO2. Približne kvantitativne ocene snovnega toka CO2 v karbonatni cement so bile do zdaj narejene samo za morske karbonate na osnovi snovnih tokov raztopljenega ogljika skozi mejo voda - sediment, v kopenskih sistemih so bile narejene le preliminarne ocene precipitacije avtigenih karbonatov v povodjih velikih rek s pomočjo Sr izotopov (δ88/86Sr). Obe oceni pa kažeta, da so bili avtigeni karbonati kot ponor CO2 očitno dramatično podcenjeni. V predlaganem projektu nameravamo razviti napredna izotopska orodja za identifikacijo in kvantifikacijo avtigenega karbonata v kopenskih sedimentih in vodonosnikih na karbonatnih področjih. Kot identifikatorje avtigenega karbonata in sedimentacijskega okolja nameravamo testirati in validirati netradicionalne izotope U in njegovih potomcev, Mo, Sr in Mg (»netradicionalni« izotopi so tisti, ki jih določamo z multikolektrorskimi masnimi spektrometri z indukcijsko sklopljeno plazmo- MC-ICP-MS).
Cilji projekta so:
1. Razvoj in optimizacija metod za določanje izotopske sestave netradicionalnih izotopov (U, Mo, Sr, Mg) in uporaba naprednih analiznih orodij (stabilni »netradicionalni« izotopi in 2D maprianje z masno spektrometrijo) za analizo nastanka in razširjenosti avtigenih karbonatnih faz v sladkovodnih sedimentih in karbonatnih vodonosnikih, ki so bili nedavno prepoznani kot pomemben kopenski ponor ogljika;
2. Razširiti znanje o možnosti uporabe netradicionalnih izotopov redoks-senzitivnih elementov urana in molibdena, ter stroncija in magnezija, ki koprecipitirata s karbonatom, z morskih sedimentov na sladkovodna okolja in podzemno vodo;
3. Identificirati in kvantificirati precipitacijo avtigenega karbonata v vodi in karbonatu v treh različnih kopenskih karbonatnih sedimentacijskih okoljih s kombinacijo že uveljavljenih geokemijskih orodij – elementne sestave, stabilnih izotopov lahkih elementov (ogljika in kisik in radioaktivnega ogljika-14 – z naprednimi orodji (izotopi U in njegovih potomcev, Mo, Sr in Mg) .
Testna okolja bodo (i) kraški apnenčasto-dolomitni vodonosnik, (ii) lehnjakove bariere na kraški reki in (iii) jezerski karbonatni sedimenti. Pri interpretaciji terenskih meritev in rezultatov analiz vzorcev s terena si bomo pomagali z rezultati laboratorijskih poskusov v mezokozmu, s katerimi bomo dobili informacijo o porazdelitvi elementov in izotopski frakcionaciji posameznih elementov, ki jih ne moremo neposredno določiti v kompleksnih okoljskih matricah. Pri tem bomo uporabili najsodobnejša visokoločljiva izotopska analizna orodja – multikolektorsko masno spektrometrijo z indukcijsko sklopljeno plazmo (MC-ICP-MS), ki jo bomo kombinirali z masno spektrometrijo stabilnih izotopov lahkih elementov. Za analizo posameznih mineralnih zrn bomo uporabili dvodimenzionalno MS mapiranje z lasersko ablacijo in ICP-MS analizo odparjenih mikrovzorcev in Ramansko mapiranje. Tako bomo pridobili informacije, ki jih ne moremo dobiti z rutinskimi analizami kemijske, mineralne in izotopske sestave lahkih elementov ter elektronske mikroanalize (FESEM-EDS). Končni rezultat projekta bo analizno in konceptualno orodje za razlikovanje detritičnega in avtigenega karbonata v kompleksnih terestričnih sedimentnih okoljih s prevladujočo karbonatno litologijo, ki bo omogočilo kvantifikacijo terestričnega ponora CO2 na takih področjih. Da bomo dosegli zastavljene cilje, smo združili znanje in kapacitete dveh odsekov Instituta Jožef Stefan (Odsek za znanosti o okolju in Odsek za raziskave sodobnih materialov) in Zavoda za gradbeništvo. Pri razvoju analiznih metod in interpretaciji rezultatov bomo sodelovali z vodilnimi tujimi inštituti in univerzami, ki bodo z izmenjavo znanja in izkušenj pripomogli k uspehu projekta.
Cilji projekta so:
1. Razvoj in optimizacija metod za določanje izotopske sestave netradicionalnih izotopov (U, Mo, Sr, Mg) in uporaba naprednih analiznih orodij (stabilni »netradicionalni« izotopi in 2D maprianje z masno spektrometrijo) za analizo nastanka in razširjenosti avtigenih karbonatnih faz v sladkovodnih sedimentih in karbonatnih vodonosnikih, ki so bili nedavno prepoznani kot pomemben kopenski ponor ogljika;
2. Razširiti znanje o možnosti uporabe netradicionalnih izotopov redoks-senzitivnih elementov urana in molibdena, ter stroncija in magnezija, ki koprecipitirata s karbonatom, z morskih sedimentov na sladkovodna okolja in podzemno vodo;
3. Identificirati in kvantificirati precipitacijo avtigenega karbonata v vodi in karbonatu v treh različnih kopenskih karbonatnih sedimentacijskih okoljih s kombinacijo že uveljavljenih geokemijskih orodij – elementne sestave, stabilnih izotopov lahkih elementov (ogljika in kisik in radioaktivnega ogljika-14 – z naprednimi orodji (izotopi U in njegovih potomcev, Mo, Sr in Mg) .
Testna okolja bodo (i) kraški apnenčasto-dolomitni vodonosnik, (ii) lehnjakove bariere na kraški reki in (iii) jezerski karbonatni sedimenti. Pri interpretaciji terenskih meritev in rezultatov analiz vzorcev s terena si bomo pomagali z rezultati laboratorijskih poskusov v mezokozmu, s katerimi bomo dobili informacijo o porazdelitvi elementov in izotopski frakcionaciji posameznih elementov, ki jih ne moremo neposredno določiti v kompleksnih okoljskih matricah. Pri tem bomo uporabili najsodobnejša visokoločljiva izotopska analizna orodja – multikolektorsko masno spektrometrijo z indukcijsko sklopljeno plazmo (MC-ICP-MS), ki jo bomo kombinirali z masno spektrometrijo stabilnih izotopov lahkih elementov. Za analizo posameznih mineralnih zrn bomo uporabili dvodimenzionalno MS mapiranje z lasersko ablacijo in ICP-MS analizo odparjenih mikrovzorcev in Ramansko mapiranje. Tako bomo pridobili informacije, ki jih ne moremo dobiti z rutinskimi analizami kemijske, mineralne in izotopske sestave lahkih elementov ter elektronske mikroanalize (FESEM-EDS). Končni rezultat projekta bo analizno in konceptualno orodje za razlikovanje detritičnega in avtigenega karbonata v kompleksnih terestričnih sedimentnih okoljih s prevladujočo karbonatno litologijo, ki bo omogočilo kvantifikacijo terestričnega ponora CO2 na takih področjih. Da bomo dosegli zastavljene cilje, smo združili znanje in kapacitete dveh odsekov Instituta Jožef Stefan (Odsek za znanosti o okolju in Odsek za raziskave sodobnih materialov) in Zavoda za gradbeništvo. Pri razvoju analiznih metod in interpretaciji rezultatov bomo sodelovali z vodilnimi tujimi inštituti in univerzami, ki bodo z izmenjavo znanja in izkušenj pripomogli k uspehu projekta.
TRAJANJE:
2018/07/01 - 2021/06/30
FINANCIRANJE:
ARRS
VEČ:
