Variations de la composition isotopique moyenne des eaux
La mesure des teneurs en isotopes peut se faire à l'aide d'un spectromètre de masse. On détermine ainsi les rapports 18O/16O et 2H/1H. On étudie ensuite la concentration en isotopes stables par rapport à une référence qui est la teneur moyenne de l'isotope considéré dans les eaux océaniques nommée Vienne SMOW ( vienne Standard Mean Ocean Water). On calcule ainsi le « delta », pour un élément donné, entre le rapport isotopique d'un échantillon et celui d'un standard (SMOW), exprimé en pour mille (exemple pour 18O) :
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Les valeurs négatives de concentration signifient que l'échantillon est plus pauvre que la valeur moyenne des eaux océaniques tandis que les valeurs positives entraînent le constat inverse. On utilise enfin très souvent la relation linéaire qui existe entre la concentration en Oxygène 18 et la concentration en deutérium (Fig. 10.10). Pour les pluies, cette relation porte le nom de droite des eaux météoriques et s'exprime comme suit pour les eaux météoriques mondiales :
(2)D'une façon générale, on constate que la valeur de la pente de cette droite est assez constante tandis que l'ordonnée à l'origine qui marque l'excès de Deutérium peut dépasser la valeur de 10. Ce dépassement se produit lorsque la vapeur d'eau d'origine océanique a été enrichie de manière significative par une évaporation au niveau des continents ou de mers fermées. Dans le cas du bassin de la Méditerranée par exemple, l'équation (2) s'écrit :
(3)
L'équation globale (2) peut aussi s'établir de manière locale (pluies locales)
On peut encore noter que l'analyse de la relation entre oxygène 18 et deutérium permet de mettre en évidence des eaux qui ont subi un processus d'évaporation (par exemple pour un cours d'eau et à différentes phases d'une crue). Le suivi des différentes valeurs de 18O et 2H au cours du temps permet de tracer la droite d'évaporation qui présente une pente plus faible que la droite des eaux météoriques ainsi qu'une valeur plus faible de l'ordonnée à l'origine. L'intersection de cette droite avec la droite des eaux météoriques donne ainsi la possibilité de déterminer la composition isotopique de l'eau avant son évaporation.
Tracer de la droite 18O en fonction du Deutérium
On peut encore noter que l'analyse de la relation entre oxygène 18 et deutérium permet de mettre en évidence des eaux qui ont subi un processus d'évaporation (par exemple pour un cours d'eau et à différentes phases d'une crue). Le suivi des différentes valeurs de 18O et 2H au cours du temps permet de tracer la droite d'évaporation qui présente une pente plus faible que la droite des eaux météoriques ainsi qu'une valeur plus faible de l'ordonnée à l'origine. L'intersection de cette droite avec la droite des eaux météoriques donne ainsi la possibilité de déterminer la composition isotopique de l'eau avant son évaporation. Exemple
Les échantillons analysés sont numérotés de 1 a 48 . Nous constatons qu'il y' a certains points qui sont homogènes en teneur en oxygène 18 et s"alignent suivant un nuage sur la droite de précipitations mondiales . Par contre certains points s’éloignent de la droite mondiale et sont alignes sur une droite de pente inférieure à 8 et se trouve ainsi dans le domaine des eaux évaporées. enfin , nous constations qu'il y'a deux points (43 et 3 )sont trop éloignés et isolés de la courbe d’évaporation locale. Ce phénomène d’éloignement et d'isolation pourrait être expliqué que par le réchauffement.
- Enseignant: TAHAR NOUAR