LES ISOTOPES STABLES
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différentes. Les variations d’abondance isotopique sont aussi appelées « fractionnements
isotopiques ». Ces fractionnements ont d’abord été observés pour les éléments de masses
inférieures ou égales à 35. Ils ont été abondamment étudiés pour l’hydrogène et l’oxygène qui
sont les constituants de l’eau, ainsi que pour le carbone, l’azote et le soufre qui sont (avec H
et O) les constituants majeurs de la matière organique. Les progrès analytiques effectués ces
dernières années permettent maintenant d’étudier le fractionnement isotopique des métaux
de transition comme le cuivre ou le fer (masse < 60) et même celui de Cd (masse 123).
L’étude du fractionnement de ces métaux n’en est qu’à ses débuts tant du point de vue des
mesures que de celui de l’interprétation des résultats. Un exemple d’application du fractionnement des isotopes du molybdène à l’étude de l’oxygénation de l’océan sera présenté au
chapitre 11. Même si elle n’est pas nouvelle, l’analyse des isotopes du silicium bénéficie très
fortement de ces progrès analytiques. Compte tenu du rôle central de la silice dissoute dans
la géochimie marine, cela ouvre des perspectives intéressantes.
3.2. Les notations
Les fractionnements isotopiques correspondent en général à des variations relatives de
l’ordre du millième des rapports isotopiques. Plutôt que de raisonner directement avec le
rapport R, on préfère utiliser la déviation relative ô (exprimée en %o) du rapport isotopique
R par rapport à une valeur de référence Æref ou standard (Tableau 3.1).
(3.1)
X
_ I -R échantillon
, I
,
ô échantillon ~ )
11 X 1
[ ■*' référence
J
Notation
ÔD
Ô11B
Ô17O
Ô’8O
Ô’3C
Ô’5N
Ô^S
ô97Mo
(OU Ô^Mo)
Rapport
”B/'°B
,7O/’6O
13C/12C,
’5N /14N
34g/32S
97Mo/95Mo
Référence SMOWa NBS951b
SMOW
PDBC
(6M0W
PDB
PDB ''atmosphère CDTd
Rochester JMC'
Rapport de
référence
0,0016
4.044
3.76x104 0,00200 0,00112
0,00677
0,0442
0,5999
Tableau 3.1. Les notations delta.
a. Standard Mean Océan Water (eau de mer synthétique représentant la moyenne de l’océan).
b. National Bureau of Standard.
c. Pee Dee Belemnite (coquille fossile de bélemnite provenant de la formation géologique de Pee Dee).
d. Troflite (FeS2) de la météorite de Canon Diablo.
e. Standard de l’université de Rochester fourni par Johnson Matthey Corporation.
Quand une transformation physique, chimique ou biologique provoque un fractionnement isotopique, on le quantifie à l’aide du coefficient de fractionnement a. Pour un équilibre chimique A B ou une transformation irréversible A -* B, le facteur de fractionnement
isotopique aA B est défini comme suit :
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différentes. Les variations d’abondance isotopique sont aussi appelées « fractionnements
isotopiques ». Ces fractionnements ont d’abord été observés pour les éléments de masses
inférieures ou égales à 35. Ils ont été abondamment étudiés pour l’hydrogène et l’oxygène qui
sont les constituants de l’eau, ainsi que pour le carbone, l’azote et le soufre qui sont (avec H
et O) les constituants majeurs de la matière organique. Les progrès analytiques effectués ces
dernières années permettent maintenant d’étudier le fractionnement isotopique des métaux
de transition comme le cuivre ou le fer (masse < 60) et même celui de Cd (masse 123).
L’étude du fractionnement de ces métaux n’en est qu’à ses débuts tant du point de vue des
mesures que de celui de l’interprétation des résultats. Un exemple d’application du fractionnement des isotopes du molybdène à l’étude de l’oxygénation de l’océan sera présenté au
chapitre 11. Même si elle n’est pas nouvelle, l’analyse des isotopes du silicium bénéficie très
fortement de ces progrès analytiques. Compte tenu du rôle central de la silice dissoute dans
la géochimie marine, cela ouvre des perspectives intéressantes.
3.2. Les notations
Les fractionnements isotopiques correspondent en général à des variations relatives de
l’ordre du millième des rapports isotopiques. Plutôt que de raisonner directement avec le
rapport R, on préfère utiliser la déviation relative ô (exprimée en %o) du rapport isotopique
R par rapport à une valeur de référence Æref ou standard (Tableau 3.1).
(3.1)
X
_ I -R échantillon
, I
,
ô échantillon ~ )
11 X 1
[ ■*' référence
J
Notation
ÔD
Ô11B
Ô17O
Ô’8O
Ô’3C
Ô’5N
Ô^S
ô97Mo
(OU Ô^Mo)
Rapport
”B/'°B
,7O/’6O
13C/12C,
’5N /14N
34g/32S
97Mo/95Mo
Référence SMOWa NBS951b
SMOW
PDBC
(6M0W
PDB
PDB ''atmosphère CDTd
Rochester JMC'
Rapport de
référence
0,0016
4.044
3.76x104 0,00200 0,00112
0,00677
0,0442
0,5999
Tableau 3.1. Les notations delta.
a. Standard Mean Océan Water (eau de mer synthétique représentant la moyenne de l’océan).
b. National Bureau of Standard.
c. Pee Dee Belemnite (coquille fossile de bélemnite provenant de la formation géologique de Pee Dee).
d. Troflite (FeS2) de la météorite de Canon Diablo.
e. Standard de l’université de Rochester fourni par Johnson Matthey Corporation.
Quand une transformation physique, chimique ou biologique provoque un fractionnement isotopique, on le quantifie à l’aide du coefficient de fractionnement a. Pour un équilibre chimique A B ou une transformation irréversible A -* B, le facteur de fractionnement
isotopique aA B est défini comme suit :