Karbonátok folyadékzárványaiban oldott nemesgázok paleoklimatológiai alkalmazhatóságának vizsgálata

Dátum
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A doktori dolgozatban leírtak alapján, sikerült hatékony módszert kifejlesztenem az 1-3 µl nagyságrendű víz mennyiségi meghatározásához, amelyhez olyan vákuumozható alkatrészeket kellett gyártani, ahol a vízgőz nyomását két ezrelék relatív standard deviáció mellett lehet mérni (Papp et al., 2010). A vízben oldott gázok elválasztásához, illetve az oldott gázokból kriotechnikai úton történő nemesgázok szeparációját is megoldottam, amelyhez szükséges volt a minta beeresztő-szeparáló rendszer átépítése. Az átépítés során külön szempont volt a kalibrációs tartály megfelelő elhelyezése, a gázok kriocsapdába vezető úthosszának rövidítése és a csatlakozási pontok minimalizálása, a lehető legalacsonyabb maradékgáz-koncentráció elérése végett. Ezen túlmenően, a mintacsatlakoztatási lehetőségek számát pedig növelni kellett, hogy a minta beeresztő-szeparáló rendszert minél ritkábban kelljen fellevegőzni (Papp et al., 2012). A rendkívül kis mennyiségű nemesgázok tömegspektrométeres mérését is kiviteleztem, amely során több újítást is bevezettem, mint az elektronsokszorozóval történő neon izotópok detektálását, illetve a kétszeresen ionizált 40Ar és az egyszeresen ionizált 20Ne tömeg szerinti elválasztását szoftveres módszerek alkalmazásával (Papp et al., 2012). Megoldottam a neon tömegspektrométeres méréseinek gyorskalibrációját, a minta beeresztő-szeparáló rendszer nem szokványos alkalmazásával (Papp et al., 2012). Standard minták előállítására reprodukálható, releváns eredményeket szolgáltató metodikát hoztam létre, számos módszert kipróbálva, majd ezek közül a leghatékonyabbat és kellően költséghatékonyt kiválasztva. A karbonátminták mérési eredményeit vizsgálva megállapítom, hogy az ilyen fajta minták előkészítése további kutatásokat igényel és a nemesgázok többleteinek átfogó vizsgálata is ajánlott, amelynek előfeltétele számos fajta karbonátminta beszerzése (Palcsu et al., 2010). A doktori munkám során kifejlesztett karbonátok folyadékzárványaiban oldott nemesgázok elválasztását, és tömegspektrométeres méréseit alkalmazva, megbízható eredményeket sikerült produkálni kalcit és fluorit mintákon, ahol a kéregi, illetve köpenyi képződés eredét vizsgáltuk, a hélium és argon izotópok arányai alapján (Czuppon et al., 2014). Így a fent említett alkalmazásra kiválóan megfelel a doktori munkám során kifejlesztett méréstechnika. Kimutattam, hogy a nemesgáz-hőmérsékletek számítását megalapozó maradékgáz-mérések, kalibrációs minták, vízmennyiség-meghatározási módszer, illetve az alkalmazott tömegspektrometriai eljárások, alkalmasak a célkitűzésben meghatározottaknak. Jelen dolgozat eredményei stabil alapot jelentenek a karbonátok folyadékzárványaiban oldott nemesgázok mérési módszeréhez, illetve az eredmények paleoklimatológiai alkalmazásához, azonban további kutatások és vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy a módszert megbízhatóan és rutinszerűen lehessen alkalmazni. On the basis of the ones described in the dissertation, I developed an efficient method for the quantitative determination of water of 1-3 µl, for which vacuum parts had to be manufactured making possible the measurement of water vapour pressure with a relative standard deviation of two per mil (Papp et al., 2010). I solved the separation of the gases dissolved in water and the separation of noble gases from the dissolved gases by cryotechnics, for which the reconstruction of the sample inlet and separation system was necessary. The appropriate location of the calibration tank, the shortening of the path of the gases to the cryo trap and the minimisation of the number of the connection points were separate points of view during the reconstruction to reach the lowest possible residual gas concentration. Additionally, the number of the sample connection possibilities had to be increased to let the need for the aeration of the system be the least frequent possible (Papp et al., 2012). I also performed the mass spectrometry measurement of extremely low quantities of noble gases, during which multiple novel solutions were introduced, such as the detection of the neon isotopes by an electron multiplier and the mass-based separation of the doubly ionised 40Ar and the singly ionised 20Ne with the application of software technique (Papp et al., 2012). I performed the rapid calibration of the neon mass spectrometry measurements with the unusual application of the sample inlet and separation system (Papp et al., 2012). For the production of standard samples, I elaborated a reproducible method providing relevant results. I tried several methods and selected the most efficient and the suitably cost-effective one. By analysing the measurement results of the carbonate samples I stated that the preparation of this kind of samples requires further research and the comprehensive analysis of noble gas excess is recommended, the prerequisite of which is the acquisition of various types of carbonate samples (Palcsu et al., 2010). By applying the separation of noble gases dissolved in the fluid inclusions of carbonates, as developed during my doctoral work, and by the measurement of these noble gases, reliable results were obtained for calcite and fluorite samples where the origin of crust or mantle generation was analysed on the basis of the ratios of helium and argon isotopes (Czuppon et al., 2014). In this way, the measurement technique developed during my doctoral work is perfectly suitable for the application above. I showed that the residual gas measurements serving as the basis of the calculations of the noble gas temperatures, the calibration samples, the water quantity determination method and the applied mass spectrometry procedures are suitable for my aims. The results of this dissertation serve as a stable foundation for the measurement methods of noble gases dissolved in the fluid inclusions of carbonates and for the palaeoclimatological application of the results, however, further researches and analyses are necessary for the reliable and routine application of the method.

Leírás
Kulcsszavak
nemesgázok, noble gases
Forrás