δ 13 C

En geoquímica , paleoclimatología , arqueología y paleoceanografía , δ ¹³ C (pronunciado "delta carbono trece") es una relación normalizada de los dos isótopos estables del carbono — ¹³ C y ¹² C — que se expresa en partes por mil (por mil, ‰). ^{[ 1 ]}

La definición es, en por mil :

${\displaystyle \delta {\ce {^{13}C}}=\left({\frac {({\ce {^{13}C}}/{\ce {^{12}C}})_{\mathrm {muestra} }}{({\ce {^{13}C}}/{\ce {^{12}C}})_{\mathrm {estándar} }}}-1\right)\times 1000}$

donde el estándar es un material de referencia establecido .

El δ¹³C de un compuesto determinado puede variar según la fuente del material precursor y los procesos biogeoquímicos a los que ha estado sometido. Por ejemplo, ^el dióxido de carbono derivado de la respiración del ecosistema se puede diferenciar del dióxido de carbono formado por la combustión de combustibles fósiles mediante ^el δ¹³C , ya que los materiales precursores (materia orgánica moderna y petróleo , respectivamente) tienen valores isotópicos diferentes, lo que constituye la base del " Efecto Suess ". En el caso de la fotosíntesis, dos plantas que crecen adyacentes con la misma fuente de dióxido de carbono pueden ser isotópicamente distinguibles debido a que los diferentes mecanismos bioquímicos y fisiológicos seleccionan preferentemente un isótopo determinado, un proceso conocido como " fraccionamiento isotópico ".

Los patrones de referencia se utilizan para verificar la precisión de las mediciones de la relación isotópica, que normalmente se realizan mediante espectrometría de masas de relación isotópica , espectroscopia de decaimiento de cavidad , espectroscopia de absorción láser sintonizable o resonancia magnética nuclear .

El material de referencia inicial utilizado para estandarizar las proporciones de isótopos de carbono "Pee Dee Belemnite" (PDB), un fósil marino del Cretácico , Belemnitella americana , originario de la Formación Peedee en Carolina del Sur . Este material tenía una proporción ¹³ C/ ¹² C anómalamente alta (0,0112372 ^{[ 2 ]} ), y se estableció como un valor δ ¹³ C de cero.

Debido a la alta demanda del estándar PDB, el suministro finalmente se agotó. Otros estándares calibrados a la misma proporción, incluido uno conocido como VPDB (por "Vienna PDB"), han reemplazado al original. ^{[ 3 ]} La proporción ¹³ C/ ¹² C para VPDB, que el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) define como un valor δ ¹³ C de cero es 0,011113. ^{[ 4 ]} El uso de diferentes estándares de referencia primarios dará como resultado proporciones isotópicas que no son incomparables debido a la diferencia en las escalas. Para evitar confusiones, las mediciones de proporciones isotópicas normalmente incluyen un subíndice que denota el material de referencia al que se corrigió, como δ ¹³ C _PDB o δ ¹³ C _VPDB .

Para evitar el agotamiento del suministro de VPDB, en el entorno de laboratorio se suelen utilizar materiales de referencia secundarios con relaciones isotópicas determinadas en comparación directa con VPDB, como el NBS-19 (disponible en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , δ ¹³ C _VPDB = 1,95‰), ^{[ 5 ]} para estandarizar las mediciones.

El metano tiene una signatura δ¹³C muy baja : metano biogénico de -60‰, metano termogénico de -40‰. La liberación de grandes cantidades de clatrato de metano puede afectar los valores globales ^de δ¹³C , como ocurrió durante el ^Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno . ^{[ 6 ]}

Con mayor frecuencia, la proporción se ve afectada por variaciones en la productividad primaria y el enterramiento de materia orgánica. Los organismos absorben preferentemente el isótopo ligero ^12C y presentan una signatura isotópica δ ^13C de aproximadamente -25‰, dependiendo de su vía metabólica . Por lo tanto, un aumento en δ ^13C en fósiles marinos indica un incremento en la abundancia de vegetación.

Un aumento en la productividad primaria provoca un aumento correspondiente en los valores de δ ¹³ C, ya que se retiene más ^{12 C en las plantas. Esta señal también es función de la cantidad de carbono enterrado; cuando se entierra carbono orgánico, se retiene más 12} C fuera del sistema en los sedimentos que la proporción de fondo .

Los niveles de oxígeno también pueden afectar las proporciones de δ ¹³ C, ya que se ha especulado que las proporciones de δ ¹³ C inusualmente positivas en el Mesozoico fueron resultado de diferencias en el fraccionamiento de isótopos de carbono en plantas productoras de resina bajo los niveles más bajos de oxígeno del Mesozoico. ^{[ 7 ]}

Las plantas C3 _y C4 tienen firmas _diferentes , lo que permite detectar la abundancia de pastos C4 _{a lo} largo del tiempo en el registro de δ ¹³ C. ^{[ 8 ]} Mientras que las plantas C4 tienen un δ ¹³ C de −16 a −10‰, _{las plantas} C3 tienen un δ ¹³ C de −33 a −24‰. ^{[ 9 ]}

• Evento Lomagundi-Jatuli (2300–2080  Ma) Paleoproterozoico - Excursión positiva

• Evento Shunga-Francevillian (2080  Ma) Paleoproterozoico - Excursión negativa

• Excursión Shuram-Wonoka (570–551  Ma) Neoproterozoico - Excursión negativa

• Excursión positiva de isótopos de carbono del Steptoean (494,6-492  Ma) Paleozoico - Excursión positiva

• Evento de Ireviken (433,4  Ma) Paleozoico - Excursión positiva

• Evento Mulde (427  Ma) Paleozoico - Excursión positiva

• Evento Lau (424  Ma) Paleozoico - Excursión positiva

• Evento del límite Cenomaniense-Turoniense (93,9  Ma) Mesozoico - Excursión positiva

• Máximo térmico del Paleoceno-Eoceno (55,5  Ma) Cenozoico - Excursión negativa

• δ ¹⁸ O
• δ ¹⁵ N
• δ ³⁴ S
• Firma isotópica
• Análisis de isótopos
• Geoquímica isotópica
• Marcaje isotópico

• Miller, Charles B.; Patricia A. Miller (2012) [2003]. Oceanografía biológica (2.ª  ed.). Oxford: John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4443-3301-5.
• Mook, WG y Tan, FC (1991). Isótopos estables de carbono en ríos y estuarios. Biogeoquímica de los principales ríos del mundo, 42, 245–264.