碳同位素

碳最初來源于地幔，由火山噴發(fā)脫氣作用釋放在大氣中，大氣δ13C約為-5‰。

在光合作用中，因?yàn)?2C原子之間的化學(xué)鍵更容易破裂，生物傾向于吸收輕的12C，因此，生物有機(jī)組織（如植物或藻類）的碳同位素組成更偏負(fù)。與之相應(yīng)的另一方面，海洋的碳同位素（海相碳酸鹽巖）偏正。

地下水和淡水碳酸鹽巖的碳同位素組成范圍大，因?yàn)橛绊懸蛩乇姸?，如水的來源、溶解于水中的有機(jī)碳和碳酸鹽礦物的多少、以及水體與圍巖的相互作用等。

為什么用同位素研究地層學(xué)？

如上圖所示，一個大型的海洋環(huán)流系統(tǒng)將全球水體聯(lián)系起來。

在北大西洋，溫度低，鹽度高的水體逐漸下沉到海洋底部；

在北美西部，富含營養(yǎng)物質(zhì)的，低溫深部水體形成上升流；

整個環(huán)流在1600年左右即可完成一次，而海洋生物，如底棲有孔蟲類benthic foraminiferas會記錄下這個過程中的碳氧同位素變化，最終便形成了下圖中全球65Ma年以來的碳氧同位素記錄；

從氧同位素記錄來看，極熱時(shí)間對應(yīng)氧同位素值正偏，冰期對應(yīng)氧同位素負(fù)偏，這種記錄在全球范圍內(nèi)均存在，因此可以作為標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)地層學(xué)工具。

碳同位素記錄也有類似效果，例如，在古新世—始新世極熱事件(PETM)，大量內(nèi)生系統(tǒng)的輕碳排放到外生系統(tǒng)（如陸地生物圈，海洋和大氣中），海洋沉積物記錄的碳同位素強(qiáng)烈負(fù)偏。