LES ISOTOPES STABLES
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Figure 3.22. Évolution du rapport
isotopique des produits et des
réactifs durant la réaction A -» B
avec un même coefficient de fractionnement aA_B = 0,9 (représenté
par la double flèche) dans différentes conditions.
a) Réaction à l’équilibre : RA et RB
varient linéairement avec F. b) Processus de Rayleigh : l’évolution
des rapports est plus rapide et plus
importante. La courbe RB cumulé
représente la somme de tous les
incréments de B déjà extraits de A.
Rayleigh est donc d’autant plus forte que F est faible (Figure 3.22). On trouve fréquemment
ce type de processus en géochimie (Ô18O de l’eau de pluie, Ô15N du nitrate dans l’eau de
mer... )
Exemple : assimilation du nitrate par le phytoplancton (Altabet et François,
1994)
Dans la couche euphorique, le phytoplancton utilise le nitrate en assimilant préférentiellement 14N par rapport à 15N. Si l’azote organique est exportée en profondeur sous forme de
matière particulaire (pas de reminéralisation) et qu’il n’y a pas de mélange entre les eaux de
surface et les eaux profondes (stratification), la couche euphorique s’appauvrit en N0‘ et le
ô15Nno_ devient de plus en plus élevé. Ce phénomène est d’autant plus fort que NO} devient
limitant. Pour de petites variations des rapports isotopiques, l’équation 3.15 est équivalente
à (voir annexe) :
815NNO3 - = 815NNoj-al-A nitrate-phytoplancton{ln ([NO3T - ln ([NOJ] initial)}
(3.18)
Les mesures de concentration en nitrate et de Ô15N.
dans les eaux de surface
inorganique
montrent bien une relation linéaire entre ln([N0~]) et ô15Nnq_ (Figure 3.23).
Le modèle de distillation de Rayleigh ne peut pas toujours s’appliquer à cause du
mélange des masses d’eau (Exercice d’approfondissement 5) et de la présence de microenvironnements (Exercice d’approfondissement 8).
Figure 3.23. Relation entre ô15N et ln[NO~] dans le Pacifique
Subarctique [NO~] est exprimée en pmol.kg '.
La relation linéaire observée est prédite par l’équation 3.18. Elle
traduit l’assimilation préférentielle de 14NO’ par le phytoplancton et l’absence de reminéralisation de l’azote organique qui
conduit à une diminution de la concentration en nitrate. La pente
de la droite permet de déterminer que le coefficient de fractionnement durant l’assimilation de nitrate par le phytoplancton est
A«rate-phytopianc1On = 9’1 %»• Modifié d’après Altabet et François,
1994.
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Figure 3.22. Évolution du rapport
isotopique des produits et des
réactifs durant la réaction A -» B
avec un même coefficient de fractionnement aA_B = 0,9 (représenté
par la double flèche) dans différentes conditions.
a) Réaction à l’équilibre : RA et RB
varient linéairement avec F. b) Processus de Rayleigh : l’évolution
des rapports est plus rapide et plus
importante. La courbe RB cumulé
représente la somme de tous les
incréments de B déjà extraits de A.
Rayleigh est donc d’autant plus forte que F est faible (Figure 3.22). On trouve fréquemment
ce type de processus en géochimie (Ô18O de l’eau de pluie, Ô15N du nitrate dans l’eau de
mer... )
Exemple : assimilation du nitrate par le phytoplancton (Altabet et François,
1994)
Dans la couche euphorique, le phytoplancton utilise le nitrate en assimilant préférentiellement 14N par rapport à 15N. Si l’azote organique est exportée en profondeur sous forme de
matière particulaire (pas de reminéralisation) et qu’il n’y a pas de mélange entre les eaux de
surface et les eaux profondes (stratification), la couche euphorique s’appauvrit en N0‘ et le
ô15Nno_ devient de plus en plus élevé. Ce phénomène est d’autant plus fort que NO} devient
limitant. Pour de petites variations des rapports isotopiques, l’équation 3.15 est équivalente
à (voir annexe) :
815NNO3 - = 815NNoj-al-A nitrate-phytoplancton{ln ([NO3T - ln ([NOJ] initial)}
(3.18)
Les mesures de concentration en nitrate et de Ô15N.
dans les eaux de surface
inorganique
montrent bien une relation linéaire entre ln([N0~]) et ô15Nnq_ (Figure 3.23).
Le modèle de distillation de Rayleigh ne peut pas toujours s’appliquer à cause du
mélange des masses d’eau (Exercice d’approfondissement 5) et de la présence de microenvironnements (Exercice d’approfondissement 8).
Figure 3.23. Relation entre ô15N et ln[NO~] dans le Pacifique
Subarctique [NO~] est exprimée en pmol.kg '.
La relation linéaire observée est prédite par l’équation 3.18. Elle
traduit l’assimilation préférentielle de 14NO’ par le phytoplancton et l’absence de reminéralisation de l’azote organique qui
conduit à une diminution de la concentration en nitrate. La pente
de la droite permet de déterminer que le coefficient de fractionnement durant l’assimilation de nitrate par le phytoplancton est
A«rate-phytopianc1On = 9’1 %»• Modifié d’après Altabet et François,
1994.