Δ13C
# Δ13C

En geoquímica, paleoclimatología y paleo-oceanografía δ13C (pronunciado "delta c trece") es una firma isotópica, una medida de la proporción de isótopos estables $^{13}C:$ $^{12}C,$ informada en partes por mil (por mil, ‰). La medida también se usa ampliamente en arqueología para la reconstrucción de dietas pasadas, particularmente para ver si se consumieron alimentos marinos o ciertos tipos de plantas.

La definición es, en por mil:

    $\delta {\ce {^{13}C}}=\left({\frac {\left({\frac {{\ce {^{13}C}}}{{\ce {^{12}C}}}}\right)_{\mathrm {sample} }}{\left({\frac {{\ce {^{13}C}}}{{\ce {^{12}C}}}}\right)_{\mathrm {standard} }}}-1\right)\times 1000$ ‰

donde el estándar es un material de referencia establecido.

$δ^{13}C$ varía en el tiempo en función de la productividad, la firma de la fuente inorgánica, el entierro de carbono orgánico y el tipo de vegetación. Los procesos biológicos ocupan preferentemente el isótopo de menor masa mediante fraccionamiento cinético. Sin embargo, algunos procesos abióticos hacen lo mismo, el metano de los respiraderos hidrotermales puede agotarse hasta en un 50%.

## Estándar de referencia

El estándar establecido para el trabajo de carbono 13 fue la Beelemita Pee Dee (PDB) y se basó en un fósil marino cretáceo, Belemnitella americana, que provenía de la Formación Peedee en Carolina del Sur. Este material tenía una relación $^{13}C:^{12}C$ anómalamente alta (0.01118), y se estableció como un valor $δ^{13}C$ de cero. Dado que el espécimen PDB original ya no está disponible, su relación $^{13}C:^{12}C$ se calcula actualmente a partir de un estándar de carbonato ampliamente medido NBS-19, que tiene un valor $δ^{13}C$ de +1.95 ‰. La relación $^{13}C:^{12}C$ de NBS-19 es $0.011078/0.988922=0.011202$ Por lo tanto, la relación $^{13}C:^{12}C$ correcta de PDB derivada de NBS-19 debe ser $0.011202/(1.95/1000+1)=0.011202/1.00195=0.01118$. Tenga en cuenta que existe una relación PDB $^{13}C:^{12}C$ ampliamente utilizada pero incorrecta de 0.0112372, que es el resultado de un error de signo en la interconversión entre estándares. El uso del estándar PDB le da a la mayoría del material natural un $δ^{13}C$ negativo. Un material con una relación de 0.010743, por ejemplo, tendría un valor $δ^{13}C$ de –39 ‰ de $(0.010743\div 0.01118-1)\times 1000$. Los estándares se utilizan para verificar la precisión de la espectroscopía de masas; a medida que los estudios de isótopos se hicieron más comunes, la demanda del estándar agotó la oferta. Otros estándares calibrados con la misma relación, incluido uno conocido como VPDB (para "PDB de Viena"), han reemplazado al original. La relación $^{13}C:^{12}C$ para VPDB, que el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) define como valor $δ^{13}C$ de cero es 0.01123720.

## Causas de las variaciones de $δ^{13}C$

El metano tiene una firma $δ^{13}C$ muy ligera: metano biogénico de −60 ‰, metano termogénico −40 ‰. La liberación de grandes cantidades de clatrato de metano puede afectar los valores globales de $δ^{13}C,$ como en el máximo térmico paleoceno-eoceno.

Más comúnmente, la relación se ve afectada por las variaciones en la productividad primaria y el entierro orgánico. Los organismos toman preferentemente la luz $^{12}C$ y tienen una firma $δ^{13}C$ de aproximadamente −25 ‰, dependiendo de su vía metabólica. Por lo tanto, un aumento en $δ^{13}C$ en fósiles marinos es indicativo de un aumento en la abundancia de vegetación.

Un aumento en la productividad primaria causa un aumento correspondiente en los valores de $δ^{13}C$ a medida que más $^{12}C$ está encerrado en las plantas. Esta señal también es función de la cantidad de entierro de carbono; Cuando el carbono orgánico está enterrado, más $^{12}C$ queda bloqueado del sistema en sedimentos que la relación de fondo.

## Significado geológico de las excursiones $δ^{13}C$

Las plantas $C_3$ y $C_4$ tienen diferentes firmas, lo que permite detectar la abundancia de gramíneas $C_4$ a través del tiempo en el registro $δ^{13}C.$ Mientras que las plantas $C_4$ tienen un $δ^{13}C$ de −16 a −10 ‰, las plantas $C_3$ tienen un $δ^{13}C$ de −33 a −24 ‰.

Las extinciones en masa a menudo están marcadas por una anomalía negativa $δ^{13}C$ que se cree que representa una disminución en la productividad primaria y la liberación de carbono a base de plantas.

La evolución de las grandes plantas terrestres en el Devónico tardío condujo a un mayor entierro de carbono orgánico y, en consecuencia, a un aumento de $δ^{13}C.$

