Sr-Nd-Hf 지화학 개요
장기간 존재하는 방사능 동위원소들 – 특히 스트론튬 (Sr), 네오디뮴 (Nd), 하프늄 (Hf) – 은 화성암 및 변성암의 진화, 퇴적물의 기원 추적, 대륙 침식 체계, 먼지 출처, 해양으로의 열수 유입, 과거 및 현재의 해양 순환 패턴 연구를 위해 지구 시스템 과학 분야에서 많이 사용되고 있습니다. 이렇게 장기간 존재하는 방사능 동위원소는 태양계 나이와 비교할 정도로 모 동위원소가 아주 서서히 붕괴되는 것이 특징입니다.
스트론튬 (Sr), 네오디뮴 (Nd), 하프늄 (Hf), 납 (Pb) 동위원소들은 지질 화학 연구에 광범위하게 사용되고 있습니다.
스트론튬은 4개의 자연 발생 동위원소 (88Sr, 87Sr, 86Sr, 84Sr) 를 가지고 있으며, 대략적인 존재 비율은 상대적으로 다음과 같습니다. 83%, 7%, 10%, <1%. 스트론튬-87은 반감기가 48.8 Billion 년인 87Rb 의 beta 붕괴에 의해 생성됩니다. 지질학적, 환경학적 연구에 87Sr/86Sr의 비율이 보통 사용됩니다. 사마륨-네오디뮴 (Sm–Nd) 시스템에서, 147Sm 은 106 Billion 년의 반감기를 가진 방사능 딸 143Nd 으로 붕괴합니다.
지질 화학 지문 및 기원 추적
The 87Sr/86Sr 비율은 Rb 농도, 지질 화학적 기원, 기원 암석의 나이 기능이 있습니다. 높은 질량으로 인해, 이들 스트론튬 비율은 암석이 물의 사이클에 휩쓸려 씻겨내려 가거나 음식 사슬을 통해 이동해도 전혀 변하지 않습니다. 따라서, 87Sr/86Sr 비는 지화학 지문, 소재 추적, 오염 예측, 이주/이동 경로 연구에 광범위하게 사용되고 있습니다.
먼지의 지질 화학적 지문 (Sharifi et al, 2018, EPSL)
지질학
143Nd 의 내성장과 함께 마그마 진화 및 녹아내리는 동안 Sm 와 Nd의 분화로 인해 암석에서 특징적인 143Nd/144Nd 지문이 생기며, 이는 연대 및 암석학의 기능으로서 다양합니다.
반감기가 35.9 Billion 년인 176Lu 의 방사능 붕괴로 생긴 176Hf 은 태양계 및 맨틀 지각 진화의 역사를 추적하는 아주 유용한 수단이 되고 있습니다. Nd 와 Hf 동위원소 구성은 전형적으로 앱실론 표기법 (epsilon notation) (εNd and εHf)으로 표시됩니다. 그리고 이것은 매 10,000 마다 부분적으로 0.512638 와 0.282785 의 벌크 콘드리틱 균일한 저장장치 (bulk chondritic uniform reservoir (CHUR)) 값으로부터 측정된 143Nd/144Nd 와 176Hf/177비율의 편차를 보여줍니다.
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먼지 소재 및 대기 순환
스트론튬-네오디뮴-하프늄 동위원소 (Sr-Nd-Hf) 는 많은 지질학적 설정에 가지고 있습니다. 그래서 퇴적물 및 먼지의 기원 추적에 많이 사용되고 있습니다. 이들 동위원소를 기반으로 먼지의 구성물을 추적하면, 지질학적 설정 기원을 정확히 찾아내는 것이 가능합니다.
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참고 문헌
Sharifi, A., Murphy, L.N., Pourmand, A., Clement, A.C., Canuel, E.A., Beni, A.N., Lahijani, H.A., Delanghe, D. and Ahmady-Birgani, H., (2018). Early-Holocene greening of the Afro-Asian dust belt changed sources of mineral dust in West Asia. Earth and Planetary Science Letters, 481, pp.30-40. DOI: 10.1016/j.epsl.2017.10.001