„Δ13C" – Versionsunterschied

δ¹³C bzw. Delta-C-13 ist in der Geochemie, Paläoklimatologie und Paläozeanographie ein Maß für das Isotopenverhältnis der stabilen Kohlenstoff-Isotope ¹³C und ¹²C in Bezug auf einen Standard. Es ist definiert als:

${\displaystyle \delta ^{13}\mathrm {C} ={\Biggl (}{\frac {{\bigl (}{\frac {^{13}\mathrm {C} }{^{12}\mathrm {C} }}{\bigr )}_{\text{Probe}}}{{\bigl (}{\frac {^{13}\mathrm {C} }{^{12}\mathrm {C} }}{\bigr )}_{\text{Standard}}}}-1{\Biggr )}\cdot 1000\ ^{o}\!/\!_{oo}}${\displaystyle \delta ^{13}\mathrm {C} ={\Biggl (}{\frac {{\bigl (}{\frac {^{13}\mathrm {C} }{^{12}\mathrm {C} }}{\bigr )}_{\text{Probe}}}{{\bigl (}{\frac {^{13}\mathrm {C} }{^{12}\mathrm {C} }}{\bigr )}_{\text{Standard}}}}-1{\Biggr )}\cdot 1000\ ^{o}\!/\!_{oo}}

Der Standard, also die Vergleichsprobe, ist in der Regel Pee Dee Belemnite, abgekürzt PDB bzw. VPDB. Damit stellt man sicher, dass geringste Verhältnisunterschiede richtig gemessen und anschaulicher dargestellt werden. Massenspektrometer können anhand der Messung des relativen Unterschieds zwischen den Isotopenverhältnissen genauer messen als wenn dieses Verhältnis selbst zum Vergleich herangezogen werden müsste. Es handelt sich um Unterschiede im Promille-Bereich, deren unabhängige Messung zu ungenau wäre, um sie vergleichen oder reproduzieren zu können.

Der δ¹³C-Wert verändert sich im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von der Primärproduktion (Bindung des CO₂ beim Wachstum der Pflanzen), der Ablagerung organischen Kohlenstoffs und dem Vegetationstyp. Hintergrund ist die Tatsache, dass bei der Photosynthese das Isotop ¹²C etwas bevorzugt wird. Pflanzenmaterial hat einen δ¹³C-Wert von etwa −25 ‰.^[1]

Die Bestimmung des δ¹³C-Wertes ist eines von mehreren Verfahren der Isotopenuntersuchung organischer Materialien, um ihre Herkunft und ihr Alter zu bestimmen. Auch die δ¹³C-Werte der Atmosphäre schwanken saisonal und ändern sich in historischen und erdgeschichtlichen Zeiträumen durch die anthropogenen Aktivitäten und die Vegetation.

Bereits in 3,5 Milliarden Jahre altem Gestein ist eine Verschiebung des δ¹³C-Verhältnisses nachweisbar, was als Indiz dafür betrachtet wird, dass bereits seit dieser Zeit einzelliges Leben auf der Erde existiert.^[2]

Methan hat eine stark abgereicherte δ¹³C-Signatur: Bei biogenem Methan (Methan aus anaerober bakterieller Zersetzung organischen Materials, z. B. Methan aus Sümpfen) ist dies −60 ‰, bei thermogenem Methan (abiotische, thermische Zersetzung organischen Materials in großer Tiefe) beträgt der Wert −40 ‰.

Die Freisetzung großer Mengen von Methanhydraten wirkt sich auf die globale δ¹³C-Signatur aus; dies war beim Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum beobachtbar.^[3]

Die δ¹³C-Signatur kann auch dazu verwendet werden, die Konzentration von Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre vergangener Zeiten zu rekonstruieren. Dies ist besonders für Proben relevant, die älter als die ältesten verfügbaren Eisbohrkerne sind, also älter als 800.000 Jahre.^[4]

• δ¹⁸O
• δ¹⁵N

1. ↑ https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/isotopes/c13tellsus.html The Data: What 13C Tells Us The Global View, Mitteilung des Global Monitoring Laboratory/U.S. Department of Commerce, abgerufen am 10. August 2020.
2. ↑ David Tenenbaum: When Did Life on Earth Begin? Ask a Rock. In: Astrobiology Magazine. Helen Matsos, 14. Oktober 2002, abgerufen am 9. Januar 2019 (amerikanisches Englisch). 
3. ↑ K. Panchuk, A. Ridgwell, L. R. Kump: Sedimentary response to Paleocene-Eocene Thermal Maximum carbon release: A model-data comparison. In: Geology . Band 36, Nr. 4, 2008, S. 315–318, doi:10.1130/G24474A.1 . 
4. ↑ Benjamin J. Fletcher, Stuart J. Brentnall, Clive W. Anderson, Robert A. Berner, David J. Beerling: Atmospheric carbon dioxide linked with‚ Mesozoic and early Cenozoic climate‚ change. In: Nature Geoscience. Band 1, Nr. 1, 9. Dezember 2007, ISSN 1752-0894 , S. 43–48, doi:10.1038/ngeo.2007.29 . 

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