Изотопный (δ13С, δ18О) анализ малых количеств карбонатов в силикатных породах методом CF IRMS

Abstract

Проведено экспериментальное изучение основных факторов, влияющих на точность изотопного анализа кислорода и углерода карбонатов, диспергированных в силикатном матриксе. Искусственные 1, 2, 5 и 10%-ные смеси кварца с разными по изотопным параметрам карбонатами (КН-2, Ко, МСА-8) анализировались методом изотопной масс-спектрометрии в постоянном потоке гелия (CF IRMS). Установлено, что помимо влияния приборной нелинейности анализа малых количеств газа образца, на результаты влияют два фактора – следовые количества СО2, постоянно присутствующие в системе (эффект бланка) и присутствие химически нейтральных частиц силиката (эффект матрикса). Эффект бланка зависит от изотопных параметров образца и практически не влияет на оценку содержания карбоната в породе. Эффект матрикса, напротив, сильно сказывается на оценке содержания карбоната в породе, а изотопный сдвиг, им вызываемый, всегда направлен в сторону обеднения образца тяжелыми изотопами 13С и 18О. Показано, что данный эффект связан с процессами, протекающими в зоне интерфейса “СО2–кислота–поверхность кварца”, которые сопровождаются кинетическим фракционированием изотопов углерода и кислорода. Оба эффекта зависят от количества силикатного матрикса в системе и должны проявляться при анализе пород, бедных карбонатами. При содержании карбонатов в породе около 1–2%, отклонения от истинных значений δ13С и δ18О могут достигать первых промилле, а оценки содержаний карбоната в породе, проведенные методом калибровки хроматографического пика, могут быть занижены на 20–40%.