В геохимии , палеоклиматологии и палеоокеанографии δ 13 C (произносится как «дельта c тринадцать») - это изотопная сигнатура , мера отношения стабильных изотопов 13 C : 12 C , выраженная в частях на тысячу (промилле, ‰). [1] Эта мера также широко используется в археологии для реконструкции прошлых диет, в частности, чтобы увидеть, употреблялись ли морские продукты или определенные виды растений [2]
Определение в промилле:
где стандарт - это установленный стандартный образец .
δ 13 C изменяется во времени в зависимости от продуктивности, характеристики неорганического источника, захоронения органического углерода и типа растительности. Биологические процессы преимущественно поглощают изотоп с более низкой массой посредством кинетического фракционирования . Однако некоторые абиотические процессы делают то же самое, метан из гидротермальных источников может быть истощен до 50%. [3]
Стандарт, установленный для работы с углеродом-13, - это белемнит Пи-Ди (PDB), основанный на морской окаменелости мелового периода , Belemnitella americana , которая была обнаружена в формации Пиди в Южной Каролине . Этот материал имел аномально высокое соотношение 13 C: 12 C (0,0112372 [4] ), и было установлено, что значение δ 13 C равно нулю. Поскольку исходный образец PDB больше не доступен, его соотношение 13 C: 12 C можно рассчитать на основе широко измеренного стандарта карбоната NBS-19, который имеет значение δ 13 C, равное + 1,95 ‰. [5]Соотношение 13 C: 12 C NBS-19 было указано как . [6] Таким образом, можно рассчитать соотношение 13 C: 12 C для PDB, полученного из NBS-19, как . Обратите внимание, что это значение отличается от широко используемого соотношения PDB 13 C: 12 C 0,0112372, используемого в криминалистике изотопов [7] и учеными-экологами; [8] это несоответствие ранее приписывалось автором википедии ошибкой знака при взаимном преобразовании стандартов, но не цитировалось. Использование стандарта PDB дает большинству натуральных материалов отрицательное значение δ 13 C. [9]Материал с соотношением 0,010743, например, будет иметь значение δ 13 C, равное –44 ‰ от . Стандарты используются для проверки точности масс-спектроскопии ; по мере того как изотопные исследования стали более распространенными, спрос на эталон исчерпал предложение. Другие стандарты, откалиброванные с таким же соотношением, в том числе один, известный как VPDB (от «Vienna PDB»), заменили оригинал. [10] Соотношение 13 C: 12 C для VPDB, которое Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) определяет как нулевое значение δ 13 C, составляет 0,01123720. [11]
Метан имеет очень легкую сигнатуру δ 13 C: биогенный метан -60 ‰, термогенный метан -40 ‰. Выделение большого количества клатрата метана может повлиять на глобальные значения δ 13 C, как в палеоцен-эоценовом термическом максимуме . [12]
Чаще всего на это соотношение влияют различия в первичной продуктивности и органическом захоронении. Организмы предпочтительно поглощают свет 12 C и имеют сигнатуру δ 13 C около -25 ‰, в зависимости от их метаболического пути . Следовательно, увеличение δ 13 C в морских окаменелостях указывает на увеличение численности растительности. [ необходима цитата ]
Увеличение первичной продуктивности вызывает соответствующее повышение значений δ 13 C, поскольку в растениях задерживается больше 12 C. Этот сигнал также зависит от количества захороненного углерода; когда органический углерод захоронен, в отложениях из системы выводится больше 12 C, чем фоновое соотношение.
Растения C 3 и C 4 имеют разные сигнатуры, что позволяет определять численность трав C 4 во времени в записи δ 13 C. [13] В то время как растения C 4 имеют δ 13 C от -16 до -10, растения C 3 имеют δ 13 C от -33 до -24 ‰. [14]
Массовые вымирания часто сопровождаются отрицательной аномалией δ 13 C, которая, как считается, означает снижение первичной продуктивности и высвобождение углерода растительного происхождения.
Эволюция крупных наземных растений в конце девона привело к увеличению захоронения органического углерода и , следовательно , повышение б 13 ° С [15]