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Silicon and oxygen isotope fractionation in a silicified carbonate rock

  • Silicon isotope fractionation during silicification is poorly understood and impedes our ability to decipher paleoenvironmental conditions from Si isotopes in ancient cherts. To investigate isotope fractionation during silica-for-carbonate replacement we analyzed the microscale Si and O isotope composition in different silica phases in a silicified zebra dolostone as well as their bulk δ18O and Δ’17O compositions. The subsequent replacement of carbonate layers is mimicked by decreasing δ18O and δ30Si. The textural relationship and magnitude of Si and O isotope fractionation is best explained by near-quantitative silica precipitation in an open system with finite Si. A Rayleigh model for silicification suggests positive Ɛ30/28Si during silicification, conforming with predictions for isotope distribution at chemical equilibrium from ab-initio models. Application of the modelled Ɛ30Si-T relationship yields silicification temperatures of approx. 50°C. To reconcile the δ18Ochert compositionSilicon isotope fractionation during silicification is poorly understood and impedes our ability to decipher paleoenvironmental conditions from Si isotopes in ancient cherts. To investigate isotope fractionation during silica-for-carbonate replacement we analyzed the microscale Si and O isotope composition in different silica phases in a silicified zebra dolostone as well as their bulk δ18O and Δ’17O compositions. The subsequent replacement of carbonate layers is mimicked by decreasing δ18O and δ30Si. The textural relationship and magnitude of Si and O isotope fractionation is best explained by near-quantitative silica precipitation in an open system with finite Si. A Rayleigh model for silicification suggests positive Ɛ30/28Si during silicification, conforming with predictions for isotope distribution at chemical equilibrium from ab-initio models. Application of the modelled Ɛ30Si-T relationship yields silicification temperatures of approx. 50°C. To reconcile the δ18Ochert composition with these temperatures, the δ18O of the fluid must have been between -2.5 and -4 ‰, compositions for which the quartz phases fall close to the oxygen equilibrium fractionation line in three-isotope space. Diagenetic silica replacement appears to occur in O and Si isotopic equilibrium allowing reconstructions of temperatures of silicification from Si isotopes and derive the δ18O composition of the fluid – a highly desired value needed for accurate reconstructions of the temperature- and δ18O histories of the oceans.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Michael Tatzel, Marcus Oelze, Daniel A. Frick, Tommaso Di Rocco, Moritz Liesegang, Maria Stuff, Michael Wiedenbeck
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Chemical Geology
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.1 Anorganische Spurenanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier B.V.
Jahrgang/Band:658
Aufsatznummer:122120
Erste Seite:1
Letzte Seite:13
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Silicon isotopes
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
DOI:10.1016/j.chemgeo.2024.122120
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-603430
ISSN:0009-2541
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:24.06.2024
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:24.06.2024
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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