Le rapport mesuré entre les isotopes du carbone (généralement 13C/12C), habituellement exprimé en δ13C par rapport à une référence ; utilisé pour déduire les origines et le cycle du carbone dans la matière organique marine, les carbonates et le carbone inorganique dissous.

Principe

Les processus biologiques et géochimiques incorporent préférentiellement des isotopes du carbone plus légers ou plus lourds selon les voies métaboliques et la fractionation d'équilibre/kinétique ; la composition isotopique résultante reflète les signatures de source et l'altération postérieure.

Démonstration

La matière organique de surface a souvent un δ13C plus faible que les carbonates marins parce que la photosynthèse fractionne en faveur du 12C ; des déplacements vers un δ13C plus lourd dans les sédiments peuvent indiquer une augmentation de l'exportation de production ou des changements dans les réservoirs, par exemple une diminution du carbone inorganique dissous.

Mauvaise application

Utiliser une valeur unique de δ13C pour attribuer une source carbonée unique sans tenir compte des signatures de sources chevauchantes (par ex. organique marin vs terrestre), des altérations trophiques ou de la diagénèse conduit à des interprétations erronées de provenance ou de productivité.

Conséquence

Des enregistrements δ13C correctement interprétés peuvent distinguer les réservoirs carbonés organiques et inorganiques, quantifier les contributions relatives du carbone marin versus terrestre et suivre les changements de productivité et du cycle du carbone au fil du temps.

Inversion

Traiter la concentration absolue du carbone comme équivalente à la composition isotopique inverse l'inférence : la concentration mesure la taille du réservoir, alors que les rapports isotopiques révèlent les voies de processus et l'identité des sources.

Limite

Concerne les isotopes stables du carbone dans la matière organique, les carbonates et les pools dissous ; exclut l'information d'âge du radiocarbone (14C) sauf si elle est explicitement combinée, et ne peut seul résoudre des mélanges de sources sans proxies auxiliaires ou modèles de bilans de masse.

Tension sémantique

La tension apparaît entre l'usage du δ13C comme traceur de source et son usage comme indicateur de transformation métabolique ou diagénétique ; dissocier ces rôles nécessite des données contextuelles (par ex. biomarqueurs, rapports C/N, isotopes spécifiques de composés).

Synthèse

Le rapport isotopique du carbone est une mesure d'isotope stable qui encode des informations sur les sources de carbone et le traitement biogéochimique ; avec contexte multi-proxy et prise en compte des voies de fractionation, il contraint la provenance, la productivité et les changements du cycle du carbone en océanographie.