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GÉOCHIMIE MARINE
(A)
§13C
-
813CO2 atmosphérique (‘
Figure 3.11. Variations du Ô13C dans le système des carbonates à l’équilibre
avec le CO2 atmosphérique.
A) Coefficient de fractionnement dans le système carbonate en fonction de la température.
Modifié d’après Lynch-Stielgliz et al., 1995.
B) ô"C des différents réservoirs dans l’océan de surface. La synthèse de carbone organique par le phytoplancton tend à augmenter le Ô13C de l’eau de mer, alors que la formation
de carbonate de calcium tend à le diminuer. Globalement, quand des algues à coquilles
calcaires se développent, l’effet de la photosynthèse domine celui de la formation de
carbonate de calcium, ce qui conduit à une augmentation du ô13C de l’eau de mer.
De nombreux organismes marins fabriquent des coquilles en carbonate de calcium
(CaCO,) sous forme de calcite ou d’aragonite selon la réaction :
CO2 + Ca2+ 5 CaCO3 (solide)
Il existe un faible fractionnement entre ô13C„ _ et ô13C„„„ (zL _ urn- = 1,85 à
20 °C) et par là-même entre ô13Cr _ et ô13C„.„. Le ô13C„ _ des carbonates marins est donc
utilisé pour reconstituer la composition isotopique passée du CID de l’océan (Exercice
d’approfondissement 3 ; voir aussi chapitre 11). Cependant, des « effets vitaux » liés à la
respiration des cellules peuvent modifier ce fractionnement isotopique, ce qui complique
l’utilisation des données.
Les fractionnements biologiques
La matière organique a un ônC systématiquement plus faible que celui du carbone inorganique à partir duquel elle a été photosynthétisée. Le fractionnement se fait en deux étapes :
la diffusion moléculaire (voir chapitre 6) plus rapide de 12CO, par rapport à 13CO2. Chez
les plantes aériennes, le CO, diffuse dans l’air au niveau des stomates qui sont de petites
ouvertures permettant aux feuilles d’échanger des gaz avec l’atmosphère, tout en limitant les pertes d’eau. Dans l’océan, le renouvellement du CO, au voisinage immédiat
(quelques dizaines de microns) des algues se fait par diffusion moléculaire dans l’eau.
Ces étapes induisent des fractionnements relativement faibles ;
GÉOCHIMIE MARINE
(A)
§13C
-
813CO2 atmosphérique (‘
Figure 3.11. Variations du Ô13C dans le système des carbonates à l’équilibre
avec le CO2 atmosphérique.
A) Coefficient de fractionnement dans le système carbonate en fonction de la température.
Modifié d’après Lynch-Stielgliz et al., 1995.
B) ô"C des différents réservoirs dans l’océan de surface. La synthèse de carbone organique par le phytoplancton tend à augmenter le Ô13C de l’eau de mer, alors que la formation
de carbonate de calcium tend à le diminuer. Globalement, quand des algues à coquilles
calcaires se développent, l’effet de la photosynthèse domine celui de la formation de
carbonate de calcium, ce qui conduit à une augmentation du ô13C de l’eau de mer.
De nombreux organismes marins fabriquent des coquilles en carbonate de calcium
(CaCO,) sous forme de calcite ou d’aragonite selon la réaction :
CO2 + Ca2+ 5 CaCO3 (solide)
Il existe un faible fractionnement entre ô13C„ _ et ô13C„„„ (zL _ urn- = 1,85 à
20 °C) et par là-même entre ô13Cr _ et ô13C„.„. Le ô13C„ _ des carbonates marins est donc
utilisé pour reconstituer la composition isotopique passée du CID de l’océan (Exercice
d’approfondissement 3 ; voir aussi chapitre 11). Cependant, des « effets vitaux » liés à la
respiration des cellules peuvent modifier ce fractionnement isotopique, ce qui complique
l’utilisation des données.
Les fractionnements biologiques
La matière organique a un ônC systématiquement plus faible que celui du carbone inorganique à partir duquel elle a été photosynthétisée. Le fractionnement se fait en deux étapes :
la diffusion moléculaire (voir chapitre 6) plus rapide de 12CO, par rapport à 13CO2. Chez
les plantes aériennes, le CO, diffuse dans l’air au niveau des stomates qui sont de petites
ouvertures permettant aux feuilles d’échanger des gaz avec l’atmosphère, tout en limitant les pertes d’eau. Dans l’océan, le renouvellement du CO, au voisinage immédiat
(quelques dizaines de microns) des algues se fait par diffusion moléculaire dans l’eau.
Ces étapes induisent des fractionnements relativement faibles ;