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5-4.안정 동위원소의 조성
5-4-1. 안정 동위원소의 종류
지질학적 응용에 이용되는 안정 동위원소는 전통적으로 H, C, N, O, S와 같은 원소들의 안정 동위원소들을
지칭하여 왔다. 최근에 이들 원소들 이외에 Li, Mg, Cl, Ca, Cr, Fe, Cu, Zn, Se, Mo 등의 안정 동위원소들의 응용에
대한 연구가 급증하고 있는데, 이들 동위원소들을 전자와 구분하여 비전통적 안정 동위원소(nontraditional
stable isotope)라 부른다. 이 단원에서는 전통적인 안정 동위원소인 H, C, O, S 네 원소의 동위원소만 다룬다. 아래 표
5-4-1은 이들 원소의 안정 동위원소들의 특징에 대해 정리한 것이다.
[표 5-4-1] 지질학에 많이 이용되는 안정 동위원소의 양 및 무게
| 원소 |
안정동위원소 |
원자무게(amu) (a-1 |
동위원소 양(%) |
상대적 무게 차이(%) |
| 수소 |
1H |
1.007825 |
99.985 |
99.8 |
| 2H (D) |
2.0140 |
0.015 |
| 탄소 |
12C |
12.000000 |
99.90 |
8.36 |
| 13C |
13.003355 |
1.10 |
| 질소 |
14N |
14.003074 |
99.63 |
7.12 |
| 15N |
15.000108 |
0.37 |
| 산소 |
16O |
15.994915 |
99.762/td>
| 12.5(16-18) |
| 17O |
16.999131 |
0.038 |
| 18O |
17.999160 |
0.2 |
| 황 |
32S |
31.972070 |
95.02 |
6.24(32-34) |
| 33S |
32.971456 |
0.75 |
| 34O |
33.967866 |
4.21 |
| 36S |
35.967080 |
0.02 |
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5-4-2. 안정 동위원소의 조성 표시
안정 동위원소의 조성은 물질 마다 아주 현격한 차이가 나는 것은 아니다. 안정 동위원소 조성은
이러한 차이를 보다 명확히 표현하기 위해 보통 천분율로 나타내며, 표준 물질에 비해 상대적으로 얼마나 많은지
혹은 적은지를 나타낸다. 흔히 이와 같은 표시 방식을 δ로 나타내는데, 이 δ는 아래와 같이 정의된다.
| δ= (Rsample/Rstandard - 1)*1000 | (5-4-1) |
식 (5-4-1)에서 R=(무거운 동위원소의 양)/(가벼운 동위원소의 양)이다.
아래 표 5-4-2는 각 동위원소의 조성 표시 법, R, 그리고 표준 물질을 정리한 것이다
[표 5-4-2] 각 안정 동위원소의 조성 표시 및 표준 물질
| 조성 표시 |
R(동위원소 비) |
표준 물질(a-1 |
| δD |
D/H |
Vienna Standard Mean Oceanic Water (VSMOW) |
| δ13C |
13C/12C |
Vienna Pee Dee formation Belemnite (VPDB) |
| δ15N |
15N/14N |
Air Nitrogen |
| δ18O |
18O/16O |
Vienna Standard Mean Oceanic Water (VSMOW) |
| δ34S |
34S/32S |
Vienna Troilite from Canon Diablo meteorite (VCDT) |
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예를 들어, 산소의 안정 동위원소 조성은 다음과 같이 표시된다.
| δ18O = {(18O/16O)sample/(18O/16O)standard - 1}*1000 | (5-4-2) |
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