بیوشیمیایزو توپ سیلیکون
بیوشیمیایزو توپ سیلیکون به مطالعه فرآیندهای زیستمحیطی از طریق فراوانی نسبی ایزوتوپهای سیلیکون میپردازد. با توجه به تفاوت در فراوانی ایزوتوپهای پایدار سیلیکون در مواد طبیعی مختلف، میتوان از این تفاوتها برای ردیابی منشأ سیلیکون و بررسی فرآیندهای زیستی، زمینشناسی و شیمیایی استفاده کرد.
هدف اصلی این علم، کمیسازی جریانهای سیلیکون در چرخه جهانی بیوشیمیایی سیلیکون، درک نقش سیلیس زیستزا و بررسی کاربردهای ثبت رسوبی سیلیکون به عنوان شاخص زیستمحیطی و دیرینهاقیانوسی است.
پیشینه
سیلیکون در طبیعت معمولاً به اکسیژن متصل است و در حالت اکسیداسیون چهارظرفیتی قرار دارد. اشکال اصلی سیلیکون جامد شامل کانیهای سیلیکات و سیلیس بیشکل هستند، در حالی که در محلولهای آبی، اسید ارتوسیلیسیک و گونههای تفکیکشده آن غالب هستند.
سه ایزوتوپ پایدار سیلیکون وجود دارد: ۲۸Si (۹۲.۲۳٪)، ۲۹Si (۴.۶۷٪) و ۳۰Si (۳.۱۰٪). ترکیب ایزوتوپی سیلیکون معمولاً با استفاده از نماد دلتا بیان میشود.
ایزوتوپهای سیلیکون در چرخه بیوشیمیایی
کانیهای اولیه و هوازدگی: کانیهای اولیه در هنگام تشکیل پوسته زمین متبلور میشوند و مقدار ایزوتوپی δ30Si آنها معمولاً بین −۰.۹‰ تا +۱.۴‰ است. هوازدگی پوسته زمین باعث انحلال سیلیکون و تشکیل کانیهای ثانویه میشود که غنی از ایزوتوپ سبکتر (۲۸Si) هستند.
گیاهان زمینی: گیاهان در جذب سیلیکون، ایزوتوپ سبکتر را ترجیح میدهند، که منجر به تشکیل گیاهان غنی از ۳۰Si میشود. این فرآیند هنوز به طور کامل درک نشده است.
بیومینرالیزاسیون در محیطهای آبی: در محیطهای آبی، جلبکهای دیاتومه و سایر ارگانیسمها از سیلیکون محلول برای تشکیل ساختارهای سیلیس استفاده میکنند. این فرآیند باعث غنیسازی آب اطراف با ایزوتوپ سنگینتر (۳۰Si) میشود.
شاخصهای دیرینهاقیانوسی
فرضیه نشت اسید سیلیسی: این فرضیه تلاش میکند تا تغییرات CO2 جوی بین دورههای یخبندان و میانیخبندان را توضیح دهد. بر اساس این فرضیه، در دورههای یخبندان، افزایش رسوبگذاری در اقیانوس جنوبی باعث کاهش نسبت جذب سیلیکون به نیتروژن توسط جلبکهای دیاتومه میشود، که منجر به کاهش CO2 جوی میگردد.
ترمومتری ایزوتوپی سیلیکون: تلاشهایی برای بازسازی دمای اقیانوسهای باستان از طریق ثبت ایزوتوپی سیلیکون در چرت انجام شده است، اما این روش هنوز مورد مناقشه است.