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(a)
1,014
(
18
O/
16
O)
Wasser-flüssig
4.74
Die Fraktionie-
rung von Sauerstoff-Iso-
topen zwischen flüssi-
gem Wasser und Was-
serdampf. (a) Der Frak-
tionierunsgfaktor a bei
verschiedenen Tempe-
raturen. (b) Rayleigh-
Fraktionierung bei der
Kondensation von Was-
serdampf der anfängli-
chen O-Isotopenzusam-
mensetzung - 9,2 ‰
und Ausregnen des
Kondensats bei 25°C.
Der Wasserdampf kon-
densiert nach und nach,
wobei sich immer Was-
ser einer momentanen
Isotopenzusammenset-
zung bildet, das sich
mit schon früher kon-
densiertem Wasser zum
„kumulierten Wasser“
vermischt, wie es in
dem kleinen Topf für
das Beispiel bei 40%
Ausregnen gezeigt ist.
Die Summation über
Wasserdampf und Was-
sermusswiederdenUr-
sprungswert von
-9,2‰ergeben:
(- 14 ‰ · 0,6) +
(- 2 ‰ · 0,4) = - 9,2 ‰.
Nach Faure (1986)
α
=
1,012
(
18
O/
16
O)
Wasserdampf
1,010
1,008
1,006
1,004
1,002
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Temperatur (°C)
(b)
0
25 °C
-5
-10
-15
-20
Dampf (60%)
δ
1
8
O = -14‰
Wasser (40%)
δ
-25
1
8
O = -2‰
-30
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Anteil verbleibender Wasserdampf
Fraktionierung meteorischen Wassers ist dage-
gen durchschnittlich nur zu einem geringen
Anteil kinetisch bestimmt und hat einen hohen
Gleichgewichtsanteil (siehe weiter unten bei
der Meteorischen Wasserlinie).
In biologischen Systemen ist die kinetische Iso-
topenfraktionierung von großer Bedeutung, da
es sich häufig um
irreversible
, also unidirektio-
nale
Prozesse
handelt,diedadurchpersekein
Gleichgewicht einstellen können. Ein Beispiel
ist der Einbau von CO
2
in Pflanzen im Zuge
der Photosynthese. Die relative Diffusionsge-
schwindigkeit von Molekülen in einem idealen
GasistnurvonihrerMasseabhängig.Ver-
gleicht man die Geschwindigkeit von C
16
O
2
und
C
18
O
2
, so ergibt sich ein Geschwindigkeitsun-
terschied von:
v
C
16
O
2
v
C
18
O
2
m
C
18
O
2
m
C
18
O
2
48
44
=
=
= 1,022
C
16
O
2
ist also 2,2 % schneller als C
18
O
2
.Dies
wiederum bedeutet, dass bei diffusionskontrol-
lierten Austauschprozessen das
16
Orelativzum
18
O umso mehr angereichert wird, je länger die
Diffusionswege sind.
