Bii o ṣe le tọpasẹ awọn ipilẹṣẹ awọn ohun-ini nipa lilo awọn isotopes
Wíwá ibi tí ohun èlò ìṣẹ̀dá kan ti wá—ibi tí àwọn ohun èlò rẹ̀ ti wá, ibi tí wọ́n ti ṣe é, àti àwọn ipa ọ̀nà ìṣòwò rẹ̀ pàápàá—jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ìpèníjà pàtàkì nínú ẹ̀kọ́ nípa ohun ìṣẹ̀dá àti àṣà ìbílẹ̀. Fún ọ̀pọ̀ ọdún, àwọn olùwádìí ti gbẹ́kẹ̀lé àṣà iṣẹ́ ọnà, àwọn ọ̀nà ìṣelọ́pọ́, àti àyíká àwọn ohun tí a rí láti ṣàkójọ “ìtàn” tí ó wà lẹ́yìn àwọn ohun ìgbàanì. Síbẹ̀síbẹ̀, ọ̀nà yìí lè mú kí ó ṣòro nígbà míì láti mọ ìyàtọ̀ láàárín àwọn ipa àṣà àti orísun òtítọ́ ohun èlò náà. Ibí ni ìwádìí isotope ti di ohun èlò alágbára: àwọn isotope le ṣiṣẹ́ bí “ìka ọwọ́” geochemical tí a fi sínú ohun èlò náà, tí ó ń ran lọ́wọ́ láti ṣe àfihàn àwọn àmì ìpilẹ̀ṣẹ̀ ohun èlò kan pẹ̀lú ìṣedéédéé tí ó sábà máa ń ṣòro pẹ̀lú àwọn ọ̀nà ìríran nìkan.
Kí ni àwọn isotopes àti kí ló dé tí wọ́n fi wúlò?
Àwọn Isotopes jẹ́ ìyàtọ̀ ti àwọn èròjà kẹ́míkà kan náà (iye proton kan náà) ṣùgbọ́n pẹ̀lú àwọn nọ́mbà neutrons tó yàtọ̀ síra, èyí tó ń yọrí sí onírúurú ìwọ̀n. Fún àpẹẹrẹ, erogba ní àwọn isotopes ^12C àti ^13C, atẹ́gùn ní ^16O àti ^18O, àti strontium ní ^87Sr àti ^86Sr. Àwọn ìyàtọ̀ wọ̀nyí lè dàbí ohun kékeré, ṣùgbọ́n ìṣẹ̀dá ń ṣẹ̀dá àwọn ìyàtọ̀ tí a lè wọ̀n nínú àwọn ìpíndọ́gba isotopes nínú àwọn àpáta, ilẹ̀, omi, àti àwọn ohun alààyè pàápàá. Nítorí pé àwọn ohun èlò ni a fi àwọn ohun èlò tí ó bẹ̀rẹ̀ ní àwọn àyíká pàtó kan ṣe, àwọn ìpíndọ́gba isotopes nínú àwọn ohun èlò sábà máa ń ní ìwífún nípa àwọn àyíká tí wọ́n ti bẹ̀rẹ̀.
Àǹfààní pàtàkì ti àwọn isotopes ni ìdúróṣinṣin wọn. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìpíndọ́gba isotopes kìí yípadà gidigidi lẹ́yìn tí a bá ṣe ohun èlò náà tàbí lẹ́yìn tí a bá ṣe ohun èlò kan, pàápàá jùlọ tí a bá ṣe àyẹ̀wò náà dáadáa tí a sì ṣàkóso ìbàjẹ́ náà. Nípa fífi ìpíndọ́gba isotopes ohun èlò wé "isoscape" tàbí ibi ìwádìí ìtọ́kasí ilẹ̀ ayé, àwọn olùwádìí lè mọ bóyá ohun èlò náà ti wá láti agbègbè A, B, tàbí C—nígbà púpọ̀ sí ibi ìṣàn ilẹ̀ ayé pàtó tàbí orísun ibi ìwakùsà.
Àwọn ìlànà ìpìlẹ̀: àwọn “ìtẹ̀wọ́” isotope àti àwọn àfiwé wọn
Ìwádìí Isotope máa ń ṣiṣẹ́ dáadáa nígbà tí nǹkan méjì bá wà: (1) ohun èlò ìṣẹ̀dá kan tí ó ní àmì isotopic, àti (2) ìfiwéra ìwífún láti orísun tí ó ṣeé ṣe. Tí a bá fura sí ohun èlò idẹ kan pé ó ń lo bàbà láti oríṣiríṣi àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá, àwọn olùwádìí nílò láti wọn àwọn isotope nínú ohun èlò ìṣẹ̀dá náà àti nínú àwọn àpẹẹrẹ irin/slag/irin láti inú àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá náà. Ìbáramu nínú ìpíndọ́gba isotope lè mú kí àbá nípa orísun ohun èlò náà lágbára sí i.
Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí, síbẹ̀síbẹ̀, pé "ìbáramu" kìí ṣe gbogbo ìgbà túmọ̀ sí "dájú." Nígbà míìrán, àwọn ibi méjì ní ìpíndọ́gba isotope tó jọra, tàbí àwọn ohun èlò lè ti jẹ́ àdàpọ̀ láti orísun púpọ̀. Nítorí náà, a sábà máa ń so àwọn isotope pọ̀ mọ́ ìṣàyẹ̀wò ohun èlò ìtọ́kasí, àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ irin, petrography, tàbí ìwádìí ohun ìgbàanì bíi àyíká ibi.
Iru isotope ti o wọpọ ti a lo lati tọpasẹ ibi ti awọn ohun-ini wa
1) Àwọn isotopes Strontium (^87Sr/^86Sr): àwọn atọ́ka ilẹ̀ ayé tó gbajúmọ̀
Strontium wúlò nítorí pé ìpíndọ́gba ^87Sr/^86Sr yàtọ̀ síra ní ìbámu pẹ̀lú ọjọ́ orí àti irú àpáta náà. BatuaÀwọn àpáta àtijọ́ tí wọ́n ní ọrọ̀ rubidium sábà máa ń ní ^87Sr gíga nítorí pé ^87Rb ti jẹrà. Strontium máa ń wọ inú ilẹ̀ àti omi, lẹ́yìn náà ó máa ń wọ inú ewéko àti ẹranko, a sì máa ń kọ ọ́ sínú eyín, egungun, tàbí àwọn ohun èlò onígbàlódé kan nígbẹ̀yìn gbẹ́yín.
Nínú ọ̀rọ̀ àwọn ohun èlò, a sábà máa ń lo strontium fún:
– Pípín orísun ẹnìkọ̀ọ̀kan (fún àpẹẹrẹ lórí enamel ehin ènìyàn fún àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ ìrìn-àjò), èyí tí ó ṣe pàtàkì nígbà tí ohun èlò náà bá jẹ́ àkúrun tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ẹ̀dá alààyè tàbí ìsìnkú.
– Ṣíṣe àtẹ̀lé àwọn ohun èlò pàtó kan tí ó ń bá àyíká àdúgbò mu, fún àpẹẹrẹ osàn wewe, àwọn ohun èlò ìkọ́lé, tàbí àwọn èròjà tí ó ń fa omi.
Agbára Sr ni bí ó ṣe sún mọ́ “ìfọwọ́sowọ́pọ̀” ilẹ̀ ayé, ṣùgbọ́n ó nílò àwọn àwòrán ìfiwéra tó dára, ó sì nílò láti ṣàlàyé fún àyípadà tó ṣeé ṣe lẹ́yìn ìfipamọ́ àwọn ohun èlò kan.
2) Àwọn isotopes atọ́kùn (Pb): kọ́kọ́rọ́ sí àwọn irin àti irin
Àwọn isotopes olórí bíi ^206Pb, ^207Pb, ^208Pb (àwọn ọjà ìbàjẹ́ ti uranium àti thorium) jẹ́ ìmọ̀ gan-an fún ìkẹ́kọ̀ọ́ àwọn irin alágbára. Oríṣiríṣi iwakusa lè ní ìpíndọ́gba Pb tó yàtọ̀, èyí tó ń jẹ́ kí a lè tọ́pasẹ̀ àwọn ohun èlò irin tó ní lead (tàbí Pb tó ti inú àwọn irin alágbára). Ọ̀nà yìí ni a ń lò fún:
– Sísopọ̀ mọ́ àwọn ohun èlò idẹ, tin, fàdákà, tàbí líìgì pẹ̀lú àwọn agbègbè iwakusa pàtó kan.
- Lílóye àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì ìṣòwò irin ní àwọn àkókò àtijọ́ àti àgbáyé.
Ìpèníjà pàtàkì: ìlànà yíyọ́ àti dídapọ̀ àwọn irin láti orísun ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ lè mú “àdàpọ̀” àwọn isotopes jáde tí ó máa ń bo orísun kan ṣoṣo mọ́lẹ̀. Nítorí náà, a sábà máa ń so ìwádìí pọ̀ mọ́ ohun tí a fi ń rí àti àyíká ohun èlò irin.
3) Àwọn isotopes atẹ́gùn (δ^18O) àti hydrogen (δD): àwọn ipasẹ̀ omi àti ojú ọjọ́
A lo atẹgun ati hydrogen lati tọpasẹ ibatan laarin awọn orisun omi ati awọn ipo oju-ọjọ. Ninu awọn ohun elo kan — gẹgẹbi awọn carbonates, egungun, eyin, tabi paapaa gilasi ati awọn seramiki ni awọn igba miiran — awọn ipin isotope le ṣe igbasilẹ akojọpọ omi agbegbe tabi iwọn otutu ti o dagbasoke.
Fún àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá, δ^18O lè ran lọ́wọ́:
– Ṣe àyẹ̀wò bóyá ohun èlò kan (fún àpẹẹrẹ ikarahun, carbonate) tí a ṣẹ̀dá ní àyíká omi àti ilẹ̀ tàbí ní agbègbè ojú ọjọ́ pàtó kan.
– Ṣe atilẹyin fun àbá ìpilẹ̀ṣẹ̀ ilẹ̀ ayé nígbà tí a bá so pọ̀ mọ́ Sr tàbí àwọn dátà mìíràn.
Sibẹsibẹ, itumọ δ^18O maa n ni idiju pupọ nitori pe akoko, giga, ijinna lati eti okun, ati ilana igbona lakoko iṣelọpọ ni ipa lori rẹ.
4) Àwọn isotopes ti erogba (δ^13C) àti nitrogen (δ^15N): àyíká ẹ̀dá alààyè àti àwọn orísun organic
Àwọn isotope C àti N ni a sábà máa ń lò láti tọ́pasẹ̀ àwọn orísun ohun alààyè: oúnjẹ, irú ewéko (C3 vs. C4), tàbí orísun àwọn ohun èlò bíi aṣọ, ìwé, resini, àti àwọn ohun tí a fi ń tọ́jú oúnjẹ lórí amọ̀. Nínú ìwádìí ohun èlò:
– A le ṣe àyẹ̀wò àwọn ìyókù oúnjẹ tí ó wà lórí àmọ̀ láti mọ̀ bóyá ó jẹ́ ti omi tàbí ti ilẹ̀.
– Àwọn okùn aṣọ lè fúnni ní àmì nípa àyíká ìdàgbàsókè àwọn ewéko (fún àpẹẹrẹ, flax, owú) tí ìfiwéra bá wà.
Àwọn isotopes wọ̀nyí lágbára jù fún ìtumọ̀ ẹ̀kọ́ nípa ẹ̀dá àti ìṣe ìgbésí ayé, lẹ́yìn náà wọ́n so pọ̀ mọ́ orísun nípasẹ̀ àtìlẹ́yìn fún ìwádìí nípa ilẹ̀ ayé.
Báwo ni a ṣe ń ṣe ìlànà ìtẹ̀lé náà?
1) Pinnu awọn ibeere iwadii
Ìwádìí Isotope yẹ kí ó bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú ìbéèrè tí ó ṣe kedere: ṣé o fẹ́ tọ́pasẹ̀ ibi ìwakùsà irin, orísun amọ̀ seramiki, orísun òkúta, tàbí ìṣíkiri àwọn ènìyàn tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ohun ìṣẹ̀dá kan? Ìbéèrè kọ̀ọ̀kan nílò àwọn isotopes àti àwọn ọgbọ́n ìṣàyẹ̀wò ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. Fún àpẹẹrẹ, Pb ṣe pàtàkì fún àwọn irin, nígbà tí Sr àti O nínú enamel ehin wọ́pọ̀ fún ìṣíkiri ènìyàn.
2) Àyẹ̀wò tó lè parẹ́ díẹ̀
Nítorí pé àwọn ohun èlò wọ̀nyí níye lórí tí wọ́n sì ní ààbò, a máa ń ṣe àyẹ̀wò pẹ̀lú ìṣọ́ra gidigidi: lílo àwọn ìṣù kéékèèké, ìwakọ̀ kékeré, tàbí ìfọ́ àwọn ohun tí a fi ń gé nǹkan. Àwọn ìlànà ìpamọ́ ṣe pàtàkì láti yẹra fún ìbàjẹ́ ojú àti ìrísí. Síwájú sí i, àwọn olùwádìí gbọ́dọ̀ rí i dájú pé àwọn àyẹ̀wò náà kò ní bàjẹ́ nípasẹ̀ àwọn ohun èlò ìpamọ́ òde òní (gọ́ọ̀mù, ìbòrí) tí ó lè yí ìṣètò kẹ́míkà padà.
3) Igbaradi yàrá àti wíwọ̀n
A sábà máa ń fọ àwọn àpẹẹrẹ, a sì máa ń yọ́ wọn (fún àwọn irin/àwọn ohun alumọ́ọ́nì kan), lẹ́yìn náà a máa ń fi ohun èlò bíi mass spectrometer wọn wọn àwọn isotopes wọn. Àwọn ohun èlò wọ̀nyí lè wọn ìyàtọ̀ nínú àwọn ìpíndọ́gba isotopes pẹ̀lú ìṣedéédé gíga. Ilé ìwádìí náà tún ń lo àwọn ìlànà àgbáyé àti àwọn àlàfo láti rí i dájú pé àwọn àbájáde tó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé ni.
4) Ṣe afiwe pẹlu ibi ipamọ data ati awoṣe
Lẹ́yìn náà, a fi àwọn iye isotopic ti àwọn ohun èlò wéra pẹ̀lú:
– Ìwífún nípa iwakusa/àpáta agbègbè,
- Awọn maapu isoscape agbegbe,
– Àwọn àkójọ ìtọ́kasí ilé ọnà tàbí àwọn àbájáde ìwádìí ìṣáájú.
Lọ́pọ̀ ìgbà, àwọn àbájáde kìí ṣe ibi kan ṣoṣo ló ń tọ́ka sí, bí kò ṣe “agbègbè tí ó ṣeé ṣe” tí a dínkù pẹ̀lú àwọn ìwífún mìíràn—bí irú iṣẹ́ ọ̀ṣọ́, ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́, tàbí ìpínkiri ìṣòwò tí a mọ̀.
5) Ìtumọ̀ ní àyíká ọ̀rọ̀ àwọn ohun ìgbàanì
Igbesẹ pataki julọ ni lati fi awọn nọmba isotope sinu itan ohun-ijinlẹ atijọ. Fun apẹẹrẹ, ti isotope Pb ba tọka si irin lati agbegbe iwakusa ti o jinna, lakoko ti aṣa ohun-iṣan naa jẹ ti agbegbe, lẹhinna o wa itọkasi awọn ohun elo aise ti a wọle wọle ṣugbọn iṣelọpọ agbegbe. Ni idakeji, ti ohun-ini ati aṣa mejeeji ba tọka si ita, ohun-iṣan naa ṣee ṣe ki o jẹ akowọle patapata.
Àwọn ààlà àti àwọn ìkìlọ̀
Ìwádìí Isotope kìí ṣe “GPS ìgbàanì.” Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ààlà pàtàkì ló wà:
– Ìdàpọ̀ orísun: a sábà máa ń tún àwọn irin ṣe tàbí kí a dà wọ́n pọ̀, èyí tí yóò mú kí wọ́n ní àmì àdàpọ̀.
– Àìmọ́tótó àti àyípadà: ìsìnkú gígùn lè yí ojú ohun èlò náà padà; nítorí náà yíyan apá àpẹẹrẹ náà ṣe pàtàkì gan-an.
– Wíwà àwọn ìfiwéra dátà: láìsí ibi ìpamọ́ ìtọ́kasí agbègbè, ìtumọ̀ di àròjinlẹ̀.
– Àwọn ìfarajọra ilẹ̀ láàárín àwọn agbègbè: àwọn agbègbè méjì tó yàtọ̀ síra lè ní àwọn ìpíndọ́gba isotope tó jọra, nítorí náà a nílò àwọn ìwádìí oní-ìsọ̀pọ̀ tàbí àfikún.
Nítorí náà, ọ̀nà tó dára jùlọ ni láti lo àwọn àmì tó pọ̀: fún àpẹẹrẹ, pípa àwọn isotopes Pb pọ̀ mọ́ àwọn èròjà ìtọ́kasí fún àwọn irin, tàbí Sr + O fún àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ ìrìnnà, àti láti máa so àwọn àbájáde pọ̀ mọ́ ẹ̀rí ohun ìṣẹ̀ǹbáyé.
Ìparí: àwọn isotopes gẹ́gẹ́ bí kọ́kọ́rọ́ sí àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì àtijọ́
Pẹ̀lú ìṣàyẹ̀wò isotope, àwọn ohun ìṣẹ̀dá kìí ṣe àwọn ohun aláìlẹ́mìí mọ́, ṣùgbọ́n dípò àwọn ibi ìkópamọ́ kẹ́míkà tí ó ní ìwífún nípa àwọn ilẹ̀, iwakusa, iṣẹ́ àgbẹ̀, àti ìrìnàjò ènìyàn. Ọ̀nà yìí ti ran lọ́wọ́ láti ṣàwárí àwọn ipa ọ̀nà ìṣòwò irin àtijọ́, àwọn ìṣíkiri ènìyàn, àti àwọn orísun àwọn ohun èlò ìkọ́lé ńláńlá. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé kò ní àwọn ààlà rẹ̀, ọ̀nà isotope—ní pàtàkì nígbà tí a bá so pọ̀ mọ́ àwọn ọ̀nà ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì mìíràn àti àwọn ìwádìí nípa ohun ìṣẹ̀dá—pèsè ọ̀nà tí ó péye síi láti tọ́pasẹ̀ ìpilẹ̀ṣẹ̀ àwọn ohun ìṣẹ̀dá àti láti tún àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì ìbáṣepọ̀ láàrín àwọn àwùjọ àtijọ́ ṣe.
