Calibration of the dolomite clumped isotope thermometer from 25 to 350°C, and implications for a universal calibration for all (Ca, Mg, Fe)CO_3 carbonates

Carbonate clumped isotope thermometry is based on the temperature-dependent formation of ^(13)C^(18)O^(16)O_2^(2-) ion groups within the lattice of solid carbonate minerals. At low temperatures the bonds between rare, heavy ^(13)C and ^(18)O isotopes are thermodynamically favored, and thus at equilibrium they are present in higher than random abundances. Here we calibrate the use of this temperature proxy in a previously uncalibrated carbonate phase — dolomite [CaMg(CO_3)_2] — over a temperature range that extends to conditions typical of shallow crustal environments, by determining the Δ_(47) values of CO_2 extracted from synthetic or natural (proto)dolomites grown at known temperatures from 25 to 350°C and analyzed in two different laboratories using different procedures for sample analysis, purification and post-measurement data treatment. We found that the Δ_(47) – 1/T^2 dependence for (proto)dolomite is linear between 25 and 350°C, independent of their Mg/Ca compositions or cation order (or the laboratory in which they were analyzed), and offset from, but parallel to, the theoretical predictions of the Δ_(63) dependence to temperature of the abundance of the ^(13)C^(18)O^(16)O_2 isotopologue inside the dolomite and calcite mineral lattices as expected from ab-initio calculations (Schauble et al., 2006). This suggests that neither the equilibrium constant for ^(13)C–^(18)O clumping in (proto)dolomite lattice, nor the experimental fractionation associated with acid digestion to produce CO_2, depend on their formation mechanism, degree of cation order and/or stoichiometry (ie., Mg/Ca ratio) and/or δ^(18)O and δ^(13)C compositions (at least over the range we explored). Thus, we suggest the following single Δ_(47) – 1/T^2 linear regression for describing all dolomite minerals: with T in kelvin and Δ_(47) in the Carbon Dioxide Equilibrium Scale (CDES) of Dennis et al. (2011) and referring to CO_2 extracted by phosphoric acid digestion at 90°C. The listed uncertainties on slope and intercept are 95% confidence intervals. The temperature sensitivity (slope) of this relation is lower than those based on low temperature acid digestion of carbonates, but comparable to most of those based on high temperature acid digestion (with however significantly better constraints on the slope and intercept values, notably due to the large range in temperature investigated and the large number of Δ_(47) measurements performed here, n = 67). We also use this dataset to empirically determine that the acid fractionation factor associated with phosphoric acid digestion of dolomite at 90°C (Δ∗_(dolomite90)) is about + 0.176‰. This is comparable to the Δ∗_(calcite90) experimentally obtained for calcite (Guo et al., 2009), suggesting that the acid fractionation Δ∗ for acid digestion of dolomite and calcite are the same within error of measurement, with apparently no influence of the cation identity. This hypothesis is also supported by the fact that our dolomite calibration data are indistinguishable from published calibration data for calcite, aragonite and siderite generated in similar analytical conditions (ie., carbonate digested at T ⩾ 70°C and directly referenced into CDES), demonstrating excellent consistency among the four (Ca,Mg,Fe)CO_3 mineral phases analyzed in seven different laboratories (this represents a total of 103 mean Δ_(47) values resulting from more than 331 Δ_(47) measurements). These data are used to calculate a composite Δ_(47)–T universal relation for those carbonate minerals of geological interest, for temperatures between -1 and 300°C, that is found to be statistically indistinguishable from the one described by dolomite only: Thus, in order to standardize the temperature estimates out of different laboratories running high temperature digestion of (Ca,Mg,Fe)CO_3 carbonate minerals, we recommend the use of this single Δ_(47)-T calibration to convert Δ_(47CDES) data into accurate and precise temperature estimates. More widely, this study extends the use of the Δ_(47) thermometry to studies of diagenesis and low-grade metamorphism of carbonates with unprecedented precision on temperature estimates based on Δ_(47) measurements — environments where many other thermometers are generally empirical or semi-quantitative

Estimation de l'aptitude physique par questionnaire

Revue générale avec méta-analyse. Présentation des principaux questionnaires utilisés pour estimer le degré d'activité physique pratiquée, ou celui de la dépense énergétique correspondant, et de ceux, moins nombreux, utilisés pour estimer l'aptitude physique, synonyme de 'fitness'. Etude et analyse de leurs caractéristiques métrologiques

MOdern River archivEs of Particulate Organic Carbon: MOREPOC

International audienceAbstract. Riverine transport of particulate organic carbon (POC) associated with terrigenous solids to the ocean has an important role in the global carbon cycle. To advance our understanding of the source, transport, and fate of fluvial POC from regional to global scales, databases of riverine POC are needed, including elemental and isotope composition data from contrasted river basins in terms of geomorphology, lithology, climate, and anthropogenic pressure. Here, we present a new, open-access, georeferenced, and global database called MOdern River archivEs of Particulate Organic Carbon (MOREPOC) version 1.1, featuring data on POC in suspended particulate matter (SPM) collected at 233 locations across 121 major river systems. This database includes 3546 SPM data entries, among them 3053 with POC content, 3402 with stable carbon isotope (δ13C) values, 2283 with radiocarbon activity (Δ14C) values, 1936 with total nitrogen content, and 299 with an aluminum-to-silicon ratio (Al / Si). The MOREPOC database aims at being used by the Earth system community to build comprehensive and quantitative models for the mobilization, alteration, and fate of terrestrial POC. The database is made available on the Zenodo repository in machine-readable formats as a data table and GIS shapefile at https://doi.org/10.5281/zenodo.7055970 (Ke et al., 2022)

Premiers résultats du couplage CHS2-ECHoMICADAS pour des analyses de µ-échantillons carbonatés

International audienceEn juillet 2021, le LSCE s’est doté d’un nouvel instrument, le CHS2 (Carbonate Handling System), installé en périphérie d’ECHoMICADAS, un spectromètre de masse par accélérateur, en activité depuis 2015 à Gif-sur-Yvette. Ce périphérique a été financé en partie par les ERM (équipements de recherche mutualisés) et le DIM MAP (Domaine d’Intérêt Majeur, Matériaux Anciens et Patrimoniaux), et sur des projets communs entre GEOPS et le LSCE.Le CHS2 couplé au Système d’Introduction Gaz (GIS), permet d’automatiser d’une part, le nettoyage en surface de l’échantillon carbonaté et l’hydrolyse des carbonates sous atmosphère inerte, et d’autre part de sécher, de transférer sous flux d’Hélium et d’injecter dans la source d’ECHoMICADAS, le CO2 formé (Wacker et al., 2013, Bard et al., 2015). L’échantillonnage de microéchantillons par le Micromill, (ESI) et les moyens d’analyses (CHS2-GIS-MICADAS, Ionplus) seront présentés, ainsi que les résultats des premiers tests, réalisés principalement sur 2 types de carbonates : le blanc IAEA-C1 et un standard maison, un carbonate actif. Nous détaillerons également la manière dont sont caractérisés les contaminants sur l’ensemble CHS2-GIS-MICADAS ainsi que l’évaluation des quantités et de l’activité 14C de ces contaminants obtenus à partir du premier jeu de données (masse du contaminant évaluée à 0.3μgC avec un ratio F14C de 0.45)

Premiers résultats du couplage CHS2-ECHoMICADAS pour des analyses de µ-échantillons carbonatés

International audienceEn juillet 2021, le LSCE s’est doté d’un nouvel instrument, le CHS2 (Carbonate Handling System), installé en périphérie d’ECHoMICADAS, un spectromètre de masse par accélérateur, en activité depuis 2015 à Gif-sur-Yvette. Ce périphérique a été financé en partie par les ERM (équipements de recherche mutualisés) et le DIM MAP (Domaine d’Intérêt Majeur, Matériaux Anciens et Patrimoniaux), et sur des projets communs entre GEOPS et le LSCE.Le CHS2 couplé au Système d’Introduction Gaz (GIS), permet d’automatiser d’une part, le nettoyage en surface de l’échantillon carbonaté et l’hydrolyse des carbonates sous atmosphère inerte, et d’autre part de sécher, de transférer sous flux d’Hélium et d’injecter dans la source d’ECHoMICADAS, le CO2 formé (Wacker et al., 2013, Bard et al., 2015). L’échantillonnage de microéchantillons par le Micromill, (ESI) et les moyens d’analyses (CHS2-GIS-MICADAS, Ionplus) seront présentés, ainsi que les résultats des premiers tests, réalisés principalement sur 2 types de carbonates : le blanc IAEA-C1 et un standard maison, un carbonate actif. Nous détaillerons également la manière dont sont caractérisés les contaminants sur l’ensemble CHS2-GIS-MICADAS ainsi que l’évaluation des quantités et de l’activité 14C de ces contaminants obtenus à partir du premier jeu de données (masse du contaminant évaluée à 0.3μgC avec un ratio F14C de 0.45)

Premiers résultats du couplage CHS2-ECHoMICADAS pour des analyses de µ-échantillons carbonatés

International audienceEn juillet 2021, le LSCE s’est doté d’un nouvel instrument, le CHS2 (Carbonate Handling System), installé en périphérie d’ECHoMICADAS, un spectromètre de masse par accélérateur, en activité depuis 2015 à Gif-sur-Yvette. Ce périphérique a été financé en partie par les ERM (équipements de recherche mutualisés) et le DIM MAP (Domaine d’Intérêt Majeur, Matériaux Anciens et Patrimoniaux), et sur des projets communs entre GEOPS et le LSCE.Le CHS2 couplé au Système d’Introduction Gaz (GIS), permet d’automatiser d’une part, le nettoyage en surface de l’échantillon carbonaté et l’hydrolyse des carbonates sous atmosphère inerte, et d’autre part de sécher, de transférer sous flux d’Hélium et d’injecter dans la source d’ECHoMICADAS, le CO2 formé (Wacker et al., 2013, Bard et al., 2015). L’échantillonnage de microéchantillons par le Micromill, (ESI) et les moyens d’analyses (CHS2-GIS-MICADAS, Ionplus) seront présentés, ainsi que les résultats des premiers tests, réalisés principalement sur 2 types de carbonates : le blanc IAEA-C1 et un standard maison, un carbonate actif. Nous détaillerons également la manière dont sont caractérisés les contaminants sur l’ensemble CHS2-GIS-MICADAS ainsi que l’évaluation des quantités et de l’activité 14C de ces contaminants obtenus à partir du premier jeu de données (masse du contaminant évaluée à 0.3μgC avec un ratio F14C de 0.45)

Sustained sulfide oxidation by physical erosion processes in the Mackenzie River basin: Climatic perspectives

International audienceThe chemical weathering of rocks with sulfuric acid is usually not considered in reconstructions of the past evolution of the carbon cycle, although this reaction delivers cations and alkalinity to the ocean without involvement of atmospheric CO2. The contribution of sulfuric acid as a weathering agent is still poorly quantified; the identification of riverine sulfate sources is difficult. The use of δ34S and δ18O of dissolved sulfate allows us to demonstrate that most of the sulfate in surface waters of the Mackenzie River system, Canada, derives from pyrite oxidation (85% ± 5%) and not from sedimentary sulfate. The calculated flux of pyrite-derived sulfate is 0.13 × 1012 mol/yr, corresponding to 20%–27% of the estimated global budget. This result suggests that the modern global ocean delivery of sulfide-derived sulfate, and thus chemical weathering with sulfuric acid, may be significantly underestimated. A strong correlation between sulfide oxidation rates and mechanical erosion rates suggests that the exposure of fresh mineral surfaces is the rate-limiting factor of sulfide oxidation in the subbasins investigated. The chemical weathering budget of the Mackenzie River shows that more than half of the dissolved inorganic carbon discharged to the ocean is ancient sedimentary carbon from carbonate (62%) and not atmospheric carbon (38%). The subsequent carbonate precipitation in the ocean will thus release more CO2 in the atmosphere-ocean system than that consumed by continental weathering, typically on glacial-interglacial time scales

The influence of black shale weathering on riverine barium isotopes

International audienc