Paleo-environmental interpretation using lithium isotopes

정제나; 허영숙

주제분류

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저널정보

대한지질학회
지질학회지 학술저널
지질학회지 제59권 제2호
2023.6 355 - 364 (10page)

저자정보

정제나 (서울대학교)
허영숙 (서울대학교)

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전 지구적 기후변화의 핵심 요소 중 하나인 탄소순환을 해석하기 위해 이를 조절하는 풍화 작용을 연구하는 것은 필수적이다. 리튬은 대기 중 이산화탄소를 소모하는 규산염 광물의 풍화와 밀접하게 연관되어 있으므로 해양 퇴적 탄산염 광물을 통해 과거 해수의 리튬 동위원소 비를 복원함으로써 과거 풍화 환경 해석이 가능하다. 방해석의 리튬 동위원소 비는 해수보다 3-6‰ 낮으며 온도와 염도에 무관하고 pH와 광물의 성장 속도에 큰 영향을 받지 않는다. 광물의 종류에 따라서는 아라고나이트에서 8-12‰, 백운석에서 18-29‰ 해수보다 더 낮은 값이 관찰된다. 현재까지는 주로 유공충과 탄산염암이 고환경 연구에 활용되고 있으며 과거 해수 기록 복원을 위해서는 시료의 전처리 과정에서 규산염 광물의 오염을 방지하는 것이 중요하다. 고생대부터 신생대까지 리튬동위원소를 활용한 다양한 고환경 연구가 진행되었으며 이를 통해 지구의 기온 뿐만 아니라 화산활동 또는 지각 변동과 같은 물리적 요인 또한 탄소 순환에 큰 영향을 미친다는 것이 알려져 있다. 이 논평에서는 리튬 동위원소를 활용한 고환경 연구에서 필수적으로 고려해야 할 요소(전지구적 리튬 순환, 동위원소 분별계수, 시료 전처리 과정)와 이를 접목시킨 기존 연구들을 소개하려 한다.

To understand the carbon cycle which is a key player in global climate change, it is important to study continental weathering. Since lithium isotopes are related to silicate weathering which consumes atmospheric CO₂, it is possible to interpret the past weathering environment by reconstructing the lithium isotopic ratio of past seawater through marine carbonate minerals. Lithium isotopic ratios of calcite are 3-6‰ lighter than seawater and have no correlations with temperature or salinity. The growth rate and pH do not have a significant impact on the isotopic ratio. The lithium isotopic ratios are 8-12‰ lower in aragonite and 18-29‰ lower in dolomite than seawater. Foraminifera and bulk carbonate rock have mainly been used in paleo-environmental research, and it is important to prevent contamination of silicate minerals during the sample preparation. Paleo-environmental studies have been conducted for the Paleozoic to the Cenozoic, and it is known that physical factors such as volcanic activities or mountain-building events are as important as Earth’s temperature on the carbon cycle. This review introduces the factors that should be considered in the paleo-environmental study using lithium isotopes - global lithium cycle, isotopic fractionation factor, and sample preparation process - and the related literature.

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