δ13C

δ¹³C (произносится как де́льта цэ трина́дцать) — в геохимии, палеоклиматологии и палеоокеанографии означает отклонение изотопной сигнатуры ¹³C/¹²C от сигнатуры стандартного образца, выраженное в промилле:

Образцы форамининфер

$\mathrm {\delta ^{13}C} ={\Biggl [}\mathrm {\frac {(^{13}C/^{12}C)_{sample}}{(^{13}C/^{12}C)_{standard}}} -1{\Biggr ]}\times 1000\ ^{o}\!/\!_{oo},$

где индексом «standard» обозначается сигнатура стандартного образца.

δ¹³C изменяется во времени как функция продуктивности биосферы, уровня захоронения органического углерода и типа растительности.

Для большинства природных материалов сигнатура ¹³C/¹²C с большой точностью равна 0,0112, различия проявляются только в следующем знаке этого числа. Таким образом, различия в сигнатуре, с которыми имеют дело исследователи, исчисляется в промилле. Точность современных масс-спектроскопов составляет 0,02 ‰, погрешности при подготовке образцов могут увеличить ошибку до 0,2 ‰. Статистически значимыми могут считаться отличия 1 ‰ и более. Для современной атмосферной углекислоты в отсутствие индустриальной деятельности δ¹³C составляет −8 ‰ и медленно увеличивается в сторону более отрицательных значений из-за широкого использования ископаемого органического топлива, для которого этот показатель составляет −30 ‰.

Стандартные образцы

Стандартным образцом для оценки δ¹³C является «Pee Dee Belemnite» (PDB) из морских окаменелостей мелового периода Belemnitella americana формации Pee Dee в Южной Каролине. Эти образцы имеют аномально высокое отношение ¹³C/¹²C (0,0112372) и приняты в качестве эталона нулевого значения δ¹³C. Использование этого стандарта приводит к отрицательным значениям δ¹³C для обычных материалов. Стандартные образцы используются для верификации точности методов масс-спектроскопии. Из-за того, что масс-спектроскопия получает всё большее распространение, ощущается недостаток стандартных образцов, поэтому часто применяются другие стандарты, например VPDB («Vienna PDB»).

Что влияет на δ¹³C?

Метан имеет очень низкий показатель δ¹³C: биогенный метан порядка −60 ‰, термогенный — около −40 ‰. Высвобождение больших количеств гидрата метана может влиять на глобальный показатель δ¹³C, как, например, во время позднепалеоценового термического максимума.

В общем случае, на величину δ¹³C влияют изменения первичной продуктивности и захоронения органики. Живые организмы потребляют преимущественно лёгкий изотоп ¹²C и имеют показатель δ¹³C порядка −25 ‰ в зависимости от типа метаболизма.

Увеличение первичной продуктивности вызывает соответствующее увеличение δ¹³C, поскольку больший процент изотопа ¹²C оказывается связанным в растениях. На величину δ¹³C влияет также захоронение органического углерода; когда органический углерод захоронен, большое количество изотопа ¹²C выходит из оборота и накапливается в отложениях, что увеличивает относительное содержание ¹³C.

Геологически важные проявления δ¹³C

Растения, фиксирующие углерод по типу C₃ и по типу C₄, имеют различные сигнатуры, что позволяет отслеживать распространённость трав C₄ во времени. В то время как растения C₄ имеют δ¹³C в пределах от −16 до −10 ‰, у C₃ этот показатель составляет от −33 до −24 ‰.

Массовые вымирания часто отмечаются отрицательными аномалиями δ¹³C, так как сопровождаются падением первичной продуктивности и высвобождением связанного в растениях углерода.

Эволюция крупных сухопутных растений в конце девонского периода привела к увеличению захоронения углерода и повышению показателя δ¹³C.

См. также

• δ¹⁸O
• δ¹⁵N
• Изотопная подпись
• Изотопный анализ
• en:Isotope geochemistry
• en:Isotopic labeling

Ссылки

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