Δ13C

Зразки Foraminifera

δ13C — у геохімії, палеокліматології і палеоокеанографії означає відхилення ізотопної сигнатури 13 C/12C від сигнатури стандартного зразка, вираженої в проміле[1]:

де індексом «standard» позначається сигнатура стандартного зразка.

δ 13C змінюється в часі як функція продуктивності біосфери, рівня поховання органічного вуглецю і типу рослинності.

Для більшості природних матеріалів сигнатура 13C/12C з великою точністю дорівнює 0,0112, відмінності виявляються тільки в наступному знаку цього числа. Таким чином, відмінності в сигнатурі, з якими мають справу дослідники, обчислюється в проміле. Точність сучасних мас-спектроскопів становить 0,02 ‰, похибки при підготовці зразків можуть збільшити помилку до 0,2 ‰. Статистично значущими можуть вважатися відмінності 1 ‰ і більше. Для сучасної атмосферної вуглекислоти у відсутності індустріальної діяльності δ13C становить −8 ‰ і повільно збільшується в бік більш негативних значень через широке використання викопного органічного палива, для якого цей показник становить −30 ‰[2].

Стандартні зразки

Стандартним зразком для оцінки δ13C є «Pee Dee Belemnite» (PDB) з морських скам'янілостей крейдяного періоду Belemnitella americana формації Pee Dee[en] в Південній Кароліні. Ці зразки мають аномально високе відношення 13C/12C (0,0112372) і прийнято як еталон нульового значення δ13C. Використання цього стандарту призводить до від'ємних показників δ13C для звичайних матеріалів[3]. Стандартні зразки використовуються для верифікації точності методів мас-спектроскопії. Через те, що мас-спектроскопія набуває все більшого поширення, відчувається брак стандартних зразків, тому часто застосовуються інші стандарти, наприклад VPDB («Vienna PDB»)[4].

Що впливає на δ13C?

Метан має дуже низький показник δ13C: біогенний метан порядку — 60 ‰, термогенний — близько — 40 ‰. Вивільнення великих кількостей гідрату метану може впливати на глобальний показник δ13C, як, наприклад, під час пізньопалеоценового термічного максимуму[5].

У загальному випадку, на величину δ13C впливають зміни первинної продуктивності і поховання органіки. Живі організми споживають переважно легкий ізотоп 12C і мають показник δ13C порядку −25 ‰ в залежності від типу метаболізму.

Збільшення первинної продуктивності викликає відповідне збільшення δ13C, оскільки більший відсоток ізотопу 12C виявляється пов'язаним в рослинах. На величину δ13C впливає також поховання органічного вуглецю; коли органічний вуглець похований, велика кількість ізотопу 12C виходить з обороту і накопичується у відкладеннях, що збільшує відносний вміст 13C.

Геологічно важливі прояви δ13C

Рослини, що фіксують вуглець по типу C 3 і по типу C4 мають різні сигнатури, що дозволяє відслідковувати поширеність трав C4 у часі[6]. У той час як рослини C4 мають δ13C в межах −16 до −10 ‰, у C3 цей показник становить від −33 до −24 ‰[2].

Масові вимирання часто відзначаються негативними аномаліями δ13C, так як супроводжуються падінням первинної продуктивності і вивільненням пов'язаного в рослинах вуглецю.

Еволюція великих сухопутних рослин наприкінці девонського періоду призвела до збільшення поховання вуглецю і підвищенню показника δ13C[7].

Див. також

Примітки

  1. ↑ Libes, Susan M. (1992). Introduction to Marine Biogeochemistry, 1st edition. New York: Wiley.
  2. ↑ а б Marion H. O'Leary Carbon Isotopes in Photosynthesis. BioScience Vol. 38, No. 5 (May, 1988), pp. 328—336 (JSTOR).
  3. ↑ http://www.uga.edu/sisbl/stable.html#calib [Архівовано 1 листопада 2011 у Wayback Machine.] Overview of Stable Isotope Research — The Stable Isotope/Soil Biology Laboratory of the University of Georgia Institute of Ecology
  4. ↑ Miller & Wheeler, Biological Oceanography, p. 186.
  5. ↑ Panchuk, K.; Ridgwell, A.; Kump, L.R. (2008). Sedimentary response to Paleocene-Eocene Thermal Maximum carbon release: A model-data comparison. Geology. 36 (4): 315—318. doi:10.1130/G24474A.1.
  6. ↑ Retallack, G.J. (2001). Cenozoic Expansion of Grasslands and Climatic Cooling. The Journal of Geology. 109 (4): 407—426. Bibcode:2001JG....109..407R. doi:10.1086/320791.
  7. ↑ Архівована копія (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 13 вересня 2014. Процитовано 28 серпня 2014.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

Посилання

  • Miller, Charles B.; Patricia A. Miller (2012) [2003]. Biological Oceanography (вид. 2nd). Oxford: John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4443-3301-5.