Δ13C

Archiu:Benthic foraminifera.jpg

Mostres de foraminíferos

En geoquímica, paleoclimatología i paleoceanografía δ¹³C (pronunciat "delta c tretze") és una firma isotòpica, una mida de la proporció d'isòtops estables ¹³C: ¹²C, informada en partixes per mil (per mil, ‰). La mida també s'usa àmpliament en arqueologia per a la reconstrucció de dietes passades, particularment per a vore si es varen consumir aliments marins o certs tipos de plantes.

La definició és, en per mil:

$\delta {\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{13}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}13}\mathrm{C}=(\frac{{\left(\frac{{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{13}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}13}\mathrm{C}}{{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{12}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}12}\mathrm{C}}\right)}_{\mathrm{s}\mathrm{a}\mathrm{m}\mathrm{p}\mathrm{l}\mathrm{e}}}{{\left(\frac{{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{13}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}13}\mathrm{C}}{{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{12}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}12}\mathrm{C}}\right)}_{\mathrm{s}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{d}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{d}}}-1)\times 1000$ ‰

a on l'estàndart és un material de referència establit.

δ¹³C varia en el temps en funció de la productivitat, la firma de la font inorgànica, el sepeli de carbono orgànic i el tipo de vegetació. Els processos biològics ocupen preferentment l'isòtop de menor massa per mig de fraccionament cinètic. No obstant, alguns processos abióticos fan lo mateix, el metà dels respiraders hidrotermales pot agotar-se fins a en un 50%.

Estàndart de referència

L'estàndart establit per al treball de carbono 13 va ser la Beelemita Pee Dee (PDB) i es va basar en un fòssil marí cretácico, Belemnitella americana, que provenia de la Formació Peedee en Carolina del Sur. Este material tenia una relació ¹³C:¹²C anómalamente alta (0.01118), i es va establir com un valor δ¹³C de zero. Ya que l'espècimen PDB original ya no està disponible, la seua relació ¹³C:¹²C es calcula actualment a partir d'un estàndart de carbonat àmpliament medit NBS-19, que té un valor δ¹³C de +1.95 ‰. La relació ¹³C:¹²C de NBS-19 és $0.011078/0.988922=0.011202$ Per lo tant, la relació ¹³C:¹²C correcta de PDB derivada de NBS-19 deu ser $0.011202/(1.95/1000+1)=0.011202/1.00195=0.01118$. Tinga en conte que existix una relació PDB ¹³C:¹²C àmpliament utilisada pero incorrecta de 0.0112372, que és el resultat d'un error de signe en la interconversión entre estàndarts. L'us de l'estàndart PDB li dona a la majoria del material natural un δ¹³C negatiu. Un material en una relació de 0.010743, per eixemple, tindria un valor δ¹³C de –39 ‰ de $(0.010743÷0.01118-1)\times 1000$. Els estàndarts s'utilisen per a verificar la precisió de l'espectroscopía de masses; a mida que els estudis d'isòtops es varen fer més comuns, la demanda de l'estàndart va agotar l'oferta. Atres estàndarts calibrats en la mateixa relació, inclós un conegut com VPDB (per a "PDB de Viena"), han reemplaçat a l'original. La relació ¹³C:¹²C per a VPDB, que l'Organisme Internacional d'Energia Atòmica (OIEA) definix com a valor δ¹³C de zero és 0.01123720.

Causes de les variacions de δ¹³C

El metà té una firma δ¹³C molt llaugera: metà biogénico de −60 ‰, metà termogénico −40 ‰. La lliberació de grans cantitats de clatrato de metà pot afectar els valors globals de δ¹³C, com en el màxim tèrmic paleoceno-eoceno.

Més comunament, la relació es veu afectada per les variacions en la productivitat primària i el sepeli orgànic. Els organismes prenen preferentment el ¹²C llauger i tenen una firma δ¹³C d'aproximadament −25 ‰, depenent del seu via metabòlica. Per lo tant, un aument en δ¹³C en fòssils marins és indicatiu d'un aument en l'abundància de vegetació.

Un aument en la productivitat primària causa un aument corresponent en els valors de δ¹³C a mida que més ¹²C està tancat en les plantes. Esta senyal també és funció de la cantitat de sepeli de carbono; Quan el carbono orgànic està enterrat, més ¹²C queda bloquejat del sistema en sediment que la relació de fondo.