Une variation spatiale ou en profondeur du rapport isotopique stable du carbone (généralement δ13C) mesurée sur des foraminifères benthiques, la matière organique benthique ou d'autres archives du fond marin, qui reflète des différences de sources de carbone, de reminéralisation et de ventilation des eaux profondes.

Principe

Les différences de δ13C au niveau du fond marin enregistrent l'équilibre entre la reminéralisation de la matière organique, l'apport de sources de carbone isotopiquement distinctes et l'échange avec les eaux sus‑jacentes mieux ventilées ; les gradients spatiaux cartographient les variations de ces processus ou des propriétés des masses d'eau.

Démonstration

Un transect de δ13C de foraminifères benthiques depuis le talus continental jusqu'à la plaine abyssale montre une diminution de 0,8 ‰ avec la profondeur, interprétée comme une augmentation de la reminéralisation organique et la présence d'eaux profondes plus anciennes et moins ventilées au site abyssal.

Mauvaise application

Attribuer un gradient de δ13C benthique uniquement à des variations du δ13C atmosphérique global sans prendre en compte la productivité locale, l'advection latérale des sédiments, l'altération diagénétique ou la fractionation spécifique aux espèces.

Conséquence

Interprété correctement, le gradient révèle des changements relatifs dans la ventilation locale des fonds, l'intensité de la reminéralisation de la matière organique et le mélange latéral entre masses d'eau, permettant de reconstituer le cycle du carbone proche du fond marin.

Inversion

Un gradient de δ13C benthique aplati ou inversé (moins négatif en profondeur) suggère une ventilation profonde plus forte, une réduction des apports de matière reminéralisée ou l'afflux d'eaux profondes isotopiquement plus lourdes par rapport aux sites plus superficiels.

Limite

S'applique aux archives benthiques (foraminifères, carbonates authigènes, matière organique en vrac) et à des échelles spatiales allant du transect local à la section à l'échelle du bassin ; ne mesure pas directement l'âge de l'eau et est limité par les effets taxonomiques, la diagénèse, la bioturbation et la moyenne temporelle des sédiments.

Tension sémantique

Concurrence avec les interprétations qui considèrent la variation du δ13C principalement comme un signal d'évolution du carbone atmosphérique global plutôt que comme un produit des processus benthiques locaux ou du mélange des masses d'eau ; chevauche aussi les mesures basées sur la concentration de carbone mais s'en distingue par la sensibilité à la fractionation isotopique.

Synthèse

Le gradient d'isotopes du carbone benthiques est une signature isotopique spatialisée préservée au fond marin qui intègre la reminéralisation locale, les apports de sources et la force de ventilation ; utilisé en comparaison, il distingue les variations relatives des propriétés des eaux profondes et du cycle du carbone selon la profondeur ou l'espace.