Published October 1998 | Version v1
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Geochemistry of Copper and Zinc Isotopes: method, natural variability and oceanographic application

Description

The natural variations of the stable isotopes of copper (masses 63 and 65) and zinc (masses 64, 66, 67, 68 and 70) are likely to provide valuable information on the internal and external cycles of these metals and on the processes of associated exchanges. However, the isotopic geochemistry of transition elements has been little studied because of the lack of an adequate analytical technique. A procedure for analyzing the isotopic abundances of copper and zinc by plasma source mass spectrometry and multi-collection (plasma 54) has been developed. The isotopic compositions are expressed relative to a standard (NIST 976 copper or JMC zinc). For isotope pairs 65Cu/63Cu and 66Zn/64Zn, the analytical precision is 0.04 pm in delta units. Significant isotopic variations (9 pm) are measured between copper minerals formed at low temperatures, without these variations being clearly related to the nature of the mineral. The isotopic compositions of zinc also show natural variations (0.9 pm). On the other hand, the isotopic analysis of the two trace metals in marine particles sedimenting through the water column of the central Atlantic Ocean (Eumeli sites) reveals the existence of isotopic variations greater than the error. analytical: 0.12 o/oo for 66Zn, and 0.25 o/oo for 65Cu. The elemental and isotopic balances indicate an enrichment in heavy isotopes within the organic matter during the remineralisation of the particles. Rather than source effects, exchange processes between the particulate phase and the dissolved phase therefore seem to be responsible for the isotopic variations observed over time. This work shows that the isotope ratios of copper and zinc measured with great precision can be used as geochemical and biogeochemical tracers. (author)

Abstract (French)

Les variations naturelles des isotopes stables du cuivre (masses 63 et 65) et du zinc (masses 64, 66, 67, 68 et 70) sont susceptibles de fournir de precieuses informations sur les cycles interne et externe de ces metaux et sur les processus d'echanges associes. Or, jusqu'a present, la geochimie isotopique des elements de transition a ete tres peu etudiee en raison de l'absence d'une technique analytique adaptee. Une procedure d'analyse des abondances isotopiques du cuivre et du zinc par spectrometre de masse a source plasma et multicollection (plasma 54) a ete mise au point. Les compositions isotopiques sont exprimees relativement a un standard (cuivre NIST 976 ou zinc JMC). Pour les paires d'isotopes 65Cu/63Cu et 66Zn/64Zn, la precision analytique est de 0.04 o/oo en unites delta. D'importantes variations isotopiques (9 o/oo) sont mesurees entre les mineraux de cuivre formes a basse temperature, sans que ces variations soient clairement reliees a la nature du mineral. Les compositions isotopiques du zinc montrent egalement des variations naturelles (0.9 o/oo). D'autre part, l'analyse isotopique des deux metaux en trace dans des particules marines sedimentant a travers la colonne d'eau de l'ocean atlantique central (sites Eumeli) met en evidence l'existence de variations isotopiques superieures a l'erreur analytique: 0.12 o/oo pour 66Zn, et 0.25 o/oo pour 65Cu. Les bilans elementaires et isotopiques indiquent un enrichissement en isotopes lourds au sein de la matiere organique lors de la remineralisation des particules. Plutot que des effets de source, des processus d'echange entre la phase particulaire et la phase dissoute semblent donc responsables des variations isotopiques observees au cours du temps. Ce travail montre donc que les rapports isotopiques du cuivre et du zinc mesures avec une grande precision peuvent etre utilises en tant que traceurs geochimiques et biogeochimiques. (auteur)

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Original title (French)
Geochimie des isotopes du Cuivre et du Zinc: Methode, variabilites naturelles et application oceanographique

Publishing Information

Imprint Pagination
261 p.
Report number
FRNC-TH--10588

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Notes
87 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses