Abstract The oxygen and clumped isotope signatures of Mg calcites are routinely used as environmental proxies in a broad range of surroundings, where Mg calcite forms either by classical nucleation or via an amorphous calcium magnesium carbonate (ACMC) precursor. Although the (trans)formation of ACMC to Mg calcite has been identified for an increasing number of settings, the behavior of both isotope proxies throughout this stage is still unexplored. In the present study ACMC (trans)formation experiments were carried out at constant pH (8.30 ± 0.03) and temperature (25.00 ± 0.03 °C) to yield high Mg calcite (up to 20 mol% Mg). The experimental data indicate that the oxygen isotope values of the amorphous and/or crystalline precipitate (δ18Oprec, analyzed as Mg calcite) are affected by the (trans)formation pathway, whereas clumped isotopes (Δ47prec = Δ47Mg-calcite) are not. The oxygen isotope evolution of the solid phase can be explained by the instantaneous trapping of the isotopic composition of the aqueous (bi)carbonate complexes. This entrapment results in remarkably high 103ln(αprec-H2O) values of ∼33‰ at the initial ACMC formation stage. During the ACMC transformation process the oxygen isotope equilibrium is approached rapidly between Mg calcite and water (Δ18OMg calcite-water = 30.3 ± 0.4‰) and no isotopic memory of the initial to the final Mg calcite at the end of the experiment occurs. The implications for oxygen and clumped isotope signatures of Mg calcite formed via ACMC are discussed in the aspects of various scenarios of (trans)formation conditions and their use as environmental proxies.

中文翻译：

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通过无定形前驱体形成 Mg 方解石过程中的氧和团块同位素分馏

摘要 Mg 方解石的氧和团块同位素特征通常用作广泛环境中的环境代理，其中 Mg 方解石通过经典成核或通过无定形碳酸钙镁 (ACMC) 前体形成。尽管 ACMC 到 Mg 方解石的（转化）形成已被确定为越来越多的设置，但在整个阶段中两种同位素替代物的行为仍未得到探索。在本研究中，ACMC（转化）形成实验在恒定 pH (8.30 ± 0.03) 和温度 (25.00 ± 0.03 °C) 下进行，以产生高镁方解石（高达 20 mol% Mg）。实验数据表明，无定形和/或结晶沉淀物（δ18Oprec，分析为镁方解石）的氧同位素值受（转化）形成途径的影响，而团块同位素（Δ47prec = Δ47Mg-方解石）则不然。固相的氧同位素演化可以通过含水（重）碳酸盐配合物的同位素组成的瞬时捕获来解释。在初始 ACMC 形成阶段，这种截留导致 103ln(αprec-H2O) 值非常高，约为 33‰。在 ACMC 转化过程中，Mg 方解石和水之间的氧同位素平衡迅速接近（Δ18OMg 方解石-水 = 30.3 ± 0.4‰），并且在实验结束时没有发生初始到最终 Mg 方解石的同位素记忆。通过 ACMC 形成的 Mg 方解石的氧和团块同位素特征的影响在（转化）条件的各种场景及其作为环境代理的用途方面进行了讨论。固相的氧同位素演化可以通过含水（重）碳酸盐配合物的同位素组成的瞬时捕获来解释。在初始 ACMC 形成阶段，这种截留导致 103ln(αprec-H2O) 值非常高，约为 33‰。在 ACMC 转化过程中，Mg 方解石和水之间的氧同位素平衡迅速接近（Δ18OMg 方解石-水 = 30.3 ± 0.4‰），并且在实验结束时没有发生初始到最终 Mg 方解石的同位素记忆。通过 ACMC 形成的 Mg 方解石的氧和团块同位素特征的影响在（转化）条件的各种场景及其作为环境代理的用途方面进行了讨论。固相的氧同位素演化可以通过含水（重）碳酸盐配合物的同位素组成的瞬时捕获来解释。在初始 ACMC 形成阶段，这种截留导致 103ln(αprec-H2O) 值非常高，约为 33‰。在 ACMC 转化过程中，Mg 方解石和水之间的氧同位素平衡迅速接近（Δ18OMg 方解石-水 = 30.3 ± 0.4‰），并且在实验结束时没有发生初始到最终 Mg 方解石的同位素记忆。通过 ACMC 形成的 Mg 方解石的氧和团块同位素特征的影响在（转化）条件的各种场景及其作为环境代理的用途方面进行了讨论。