δ 13 C

地球化学、古気候学、考古学、古海洋学では、δ ¹³ C（「デルタカーボンサーティーン」と発音）は、炭素の2つの安定同位体である13 Cと¹² Cの正規化された比率であり^、千分率（パーミル、‰）で報告されます。 ^{[ 1 ]}

定義は、パーミルで表すと次のようになります。

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

ここで、標準とは確立された参照資料のことである。

ある化合物のδ ¹³ C値は、前駆体物質の起源や、それが経てきた生物地球化学的プロセスによって変化する可能性があります。例えば、生態系の呼吸によって生成された二酸化炭素は、化石燃料の燃焼によって生成された二酸化炭素とδ ¹³ C値を用いて区別できます。これは、前駆体物質（それぞれ現代の有機物と石油）の同位体値が異なるためです。これが「スース効果」の根拠です。光合成の場合、同じ二酸化炭素源で隣接して育った2つの植物は、特定の同位体を優先的に選択する生化学的メカニズムや生理機能の違いにより、同位体的に区別できる場合があります。これは「同位体分別」として知られるプロセスです。

参照標準は、同位体比測定の精度を検証するために使用され、通常は同位体比質量分析法、キャビティリングダウン分光法、波長可変レーザー吸収分光法、または核磁気共鳴法によって実施されます。

炭素同位体比を標準化するために最初に使用された基準物質は、サウスカロライナ州のピーディー層から産出した白亜紀の海洋化石、Belemnitella americanaである「ピーディーベレムナイト」（PDB）です。この物質は異常に高い¹³ C/ ¹² C 比（0.0112372 ^{[ 2 ]}）を示し、δ ¹³ C 値はゼロとされました。

PDB標準の需要が高かったため、最終的に供給が枯渇しました。同じ比率に校正された他の標準（VPDB（「Vienna PDB」の略）として知られるものを含む）が元の標準に取って代わりました。^{[ 3 ]}国際原子力機関（IAEA）がδ ¹³ C値をゼロと定義するVPDBの¹³ C/ ¹² C 比は0.011113です。^{[ 4 ]}異なる一次参照標準を使用すると、スケールの違いにより比較できない同位体比になります。混乱を避けるため、同位体比の測定値には通常、 δ ¹³ C _PDBやδ ¹³ C _VPDBのように、補正された参照物質を示す添え字が含まれます。

VPDBの供給枯渇を防ぐため、VPDBと直接比較して決定された同位体比を持つ二次標準物質、例えばNBS-19（米国国立標準技術研究所から入手可能、δ ¹³ C _VPDB = 1.95‰）^{[ 5 ]}が、測定の標準化のために実験室環境で一般的に使用されています。

メタンのδ ¹³ Cシグネチャーは非常に軽く、生物起源メタンは-60‰、熱起源メタンは-40‰です。大量のメタンクラスレートの放出は、暁新世-始新世温暖化極大期のように、地球規模のδ ¹³ C値に影響を与える可能性があります。^{[ 6 ]}

より一般的には、この比率は一次生産性と有機物の埋没量の変動によって影響を受ける。生物は優先的に軽炭素¹²を取り込み、代謝経路に応じてδ13C値は約-25‰となる。したがって、海洋化石中のδ13C^値の増加は、^植生量の増加を示唆する。

一次生産性の増加は、植物に取り込まれる¹²Cの増加に伴い、δ¹³C値の上昇を引き起こします。このシグナルは炭素埋没量にも依存します。有機炭素が埋没すると、背景比率よりも多くの^¹²Cが堆積物^中に取り込まれます。

酸素濃度もδ ¹³ C比に影響を与える可能性があり、中生代の異常に高いδ ¹³ C比は、中生代の低い酸素濃度下で樹脂を生成​​する植物における炭素同位体分別の違いに起因すると推測されている。^{[ 7 ]}

C3_植物とC4_植物は異なる特徴を持ち、 δ13C記録では_C4イネ^科植物の量を時系列で検出することができる。^{[ 8 ]} C4植物のδ13Cは-16～-10‰である^のに対し、C3植物_のδ13C_は^-33～-24‰である。 ^{[ 9 ]}

• ロマガンディ・ジャトゥリ事象（2,300～2,080  Ma）古原生代- 正の変動

• 春賀-フランスヴィリアンイベント（2,080  Ma）古原生代- 負の変動

• シュラム-ウォノカ エクスカーション(570 – 551  Ma)新原生代- ネガティブ エクスカーション

• ステップトアン期の炭素同位体正変動（494.6～492  Ma）古生代- 正変動

• イレビケン事象（4億3340 万年前）古生代- 正の変動

• ムルデ事象（4億2700 万年前）古生代- 正の変動

• ラウイベント（4億2400 万年前）古生代- 正の変動

• セノマニアン期-チューロニアン期境界イベント（9390万 年前）中生代- 正の変動

• 暁新世-始新世温暖化極大期（5550 万年前）新生代- 負の変動

• δ ¹⁸ O
• δ ¹⁵ N
• δ ³⁴ S
• 同位体シグネチャー
• 同位体分析
• 同位体地球化学
• 同位体標識

• ミラー、チャールズ・B.、パトリシア・A.ミラー（2012）[2003]。生物海洋学（第2 版）。オックスフォード：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。ISBN 978-1-4443-3301-5。
• Mook, WG、& Tan, FC (1991). 河川および河口における安定炭素同位体。世界の主要河川の生物地球化学、42、245–264。