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GÉOCHIMIE MARINE
Figure 3.4. Fractionnements dépendants
et indépendants de la masse dans un
diagramme ô17O - Ô18O.
La plupart des échantillons terrestres
s’alignent sur une droite de pente « 0,516
(droite en tirets) car leur formation s’accompagne de fractionnements dépendants de la
masse. L’oxygène atmosphérique se place
légèrement sous cette droite. La formation
de O3 à partir de O2 dans la stratosphère
produit des fractionnements indépendants
de la masse conduisant à un enrichissement relatif de l’ozone en ,7O par rapport
à ,8O et un appauvrissement relatif de 02
en 17O (droite continue verte de pente 1).
Cet oxygène « appauvri » est ensuite dilué
dans l’ensemble de l’atmosphère, ce qui
explique que l’oxygène atmosphérique se
trouve sous la droite du fractionnement
dépendant de la masse. Modifié d’après
Thiemens, 1999.
Dans la troposphère, la production d’O, à partir de H,0 par la photosynthèse et son
utilisation pour la respiration s’accompagnent uniquement de fractionnements dépendants
de la masse. Pourtant, dans le diagramme ô17O en fonction de ô180,1’0, atmosphérique se
trouve sous la droite des fractionnements dépendants de la masse car il résulte du mélange
entre 1'0, photosynthétique et 1’0, stratosphérique appauvri en 17O (Figure 3.4).
Pour quantifier l’importance des fractionnements indépendants de la masse, on définit
1 écart du ô1 O par rapport à la droite de fractionnement terrestre :
A17O = Ô17O - 0,516 x ô18O
(3.4)
où 0,516 représente la pente moyenne des fractionnements dépendants de la masse dans le
diagramme ô1 O en fonction de ô18O (Figure 3.4). Ces variations étant très faibles, on les
exprime en 10 ’ %o que l’on note « per meg » (par méga en français).
3.4. Les fractionnements des isotopes de l’oxygène
Le rapport 1HO/lhO étant relativement constant dans l’eau de mer (Figure 3.5), la valeur
moyenne de l’océan (le SMOW pour Standard Mean Océan Water ou eau de mer moyenne
standard) a été choisie comme rapport de référence pour le calcul du Ô18O dans l’étude du
cycle de l’eau. Les carbonates marins sont systématiquement enrichis en 18O par rapport à
1 eau de mer, si bien que leur ô1RO est généralement calculé en prenant comme référence
la composition isotopique d’un fossile de bélemnite (PDB pour Peedee Belemnite qui est un
tossile de bélemnite du Crétacé trouvé dans la formation géologique de Pee Dee aux ÉtatsUnis). Le ôl8O de la bélemnite de Pee Dee calculé par rapport au SMOW est de + 30,4 %o.
GÉOCHIMIE MARINE
Figure 3.4. Fractionnements dépendants
et indépendants de la masse dans un
diagramme ô17O - Ô18O.
La plupart des échantillons terrestres
s’alignent sur une droite de pente « 0,516
(droite en tirets) car leur formation s’accompagne de fractionnements dépendants de la
masse. L’oxygène atmosphérique se place
légèrement sous cette droite. La formation
de O3 à partir de O2 dans la stratosphère
produit des fractionnements indépendants
de la masse conduisant à un enrichissement relatif de l’ozone en ,7O par rapport
à ,8O et un appauvrissement relatif de 02
en 17O (droite continue verte de pente 1).
Cet oxygène « appauvri » est ensuite dilué
dans l’ensemble de l’atmosphère, ce qui
explique que l’oxygène atmosphérique se
trouve sous la droite du fractionnement
dépendant de la masse. Modifié d’après
Thiemens, 1999.
Dans la troposphère, la production d’O, à partir de H,0 par la photosynthèse et son
utilisation pour la respiration s’accompagnent uniquement de fractionnements dépendants
de la masse. Pourtant, dans le diagramme ô17O en fonction de ô180,1’0, atmosphérique se
trouve sous la droite des fractionnements dépendants de la masse car il résulte du mélange
entre 1'0, photosynthétique et 1’0, stratosphérique appauvri en 17O (Figure 3.4).
Pour quantifier l’importance des fractionnements indépendants de la masse, on définit
1 écart du ô1 O par rapport à la droite de fractionnement terrestre :
A17O = Ô17O - 0,516 x ô18O
(3.4)
où 0,516 représente la pente moyenne des fractionnements dépendants de la masse dans le
diagramme ô1 O en fonction de ô18O (Figure 3.4). Ces variations étant très faibles, on les
exprime en 10 ’ %o que l’on note « per meg » (par méga en français).
3.4. Les fractionnements des isotopes de l’oxygène
Le rapport 1HO/lhO étant relativement constant dans l’eau de mer (Figure 3.5), la valeur
moyenne de l’océan (le SMOW pour Standard Mean Océan Water ou eau de mer moyenne
standard) a été choisie comme rapport de référence pour le calcul du Ô18O dans l’étude du
cycle de l’eau. Les carbonates marins sont systématiquement enrichis en 18O par rapport à
1 eau de mer, si bien que leur ô1RO est généralement calculé en prenant comme référence
la composition isotopique d’un fossile de bélemnite (PDB pour Peedee Belemnite qui est un
tossile de bélemnite du Crétacé trouvé dans la formation géologique de Pee Dee aux ÉtatsUnis). Le ôl8O de la bélemnite de Pee Dee calculé par rapport au SMOW est de + 30,4 %o.