Institut Universitaire Européen de la Mer – 2023
L’IUEM est membre de l’École Universitaire de Recherche ISblue
Responsable : Fabien Dewilde
Analyse du ∂18O et du ∂13C des carbonates
Type d’échantillons : Echantillons solides comprenant au moins 2% de carbonates
Précision analytique : < 0,05 ‰ pour ∂18O | < 0,03 ‰ pour ∂13C
Quantité nécessaire : 10 – 500 µg de carbonate dans l’échantillon
Standards certifiés utilisés : NBS-19 et NBS-18
Prestation proposée
L’analyse des échantillons est réalisée par l’ingénieur responsable de l’instrument qui, pour chaque session, vérifie le bon fonctionnement du système analytique, lance le run et s’assure ensuite du bon déroulement de l’analyse. La normalisation isotopique des échantillons est réalisée grâce aux standards NBS-19 et NBS-18 introduits dans la séquence d’analyse. D’autres standards de routine sont également placés dans la séquence afin de contraindre toutes les dérives possibles.
La prestation ne comprend pas la préparation des échantillons. Ceux-ci doivent donc être préalablement pesés et placés dans les porte-échantillons (vials) par le demandeur. Le matériel pour la préparation des échantillons (balance de précision, pinces, etc …) est disponible à la plateforme.
Les résultats sont transmis sous forme de tableur.
Pour toutes questions relatives au fonctionnement de l’instrument et à la préparation des échantillons, veuillez nous contacter.
Exemples d’échantillons
- Foraminifères
- Otolithes
- Spéléothèmes
- Coquilles (patelles, coquilles Saint Jacques, …)
- Sédiment
Principe général de l’analyse
Le spectromètre de masse MAT 253 (Thermo Scientific) est un spectromètre de masse à rapport isotopique, de type Dual Inlet (DI-IRMS), à source gazeuse. Il est couplé à un périphérique KIEL IV Device (Thermo Scientific) pour la préparation des carbonates en gaz CO2.
L’ensemble permet de mesurer très précisément la composition isotopique en oxygène (∂18O) et en carbone (∂13C) d’échantillons carbonatés solides
Principe de la mesure
Les échantillons, préalablement pesés, sont posés au fond de petits flacons en verre (vials) de quelques ml. Ces vials sont ensuite placées dans un carrousel de 48 positions, le tout dans une enceinte thermostatée à 75°C.
Un système de piston plaque la vial sur un joint torique, et l’air au-dessus de l’échantillon est évacué par un pompage primaire puis secondaire. Puis quelques gouttes d’acide orthophosphorique (densité > 1.92) permettent d’obtenir les produits gazeux de réaction suivants : O2, N2, H2O, CO2. Le CO2 et H2O sont piégés cryogéniquement (azote liquide -> -192° C). Les autres produits sont évacués par pompage secondaire, à la fin de la réaction.
Le piège est ensuite réchauffé jusqu’à -90°C permettant au CO2 seul de redevenir gazeux. La pression de CO2 obtenue est parfaitement proportionnelle à la masse de carbonate de l’échantillon.
Le CO2 est ensuite transféré dans un micro-volume baignant dans l’azote liquide. Cette opération permet de le concentrer dans un tout petit volume afin d’obtenir une pression suffisante dans le capillaire qui relie le périphérique au spectromètre de masse. Le flux de CO2 doit en effet être visqueux pour éviter tout fractionnement isotopique.
Le CO2 est ensuite ionisé dans la source du spectromètre de masse. Les molécules ionisées sont accélérées par l’application d’une haute tension puis séparées par le biais d’un électro-aimant, selon le rapport m/z (masse de l’ion/charge de l’ion).
Exemple de rapports m/z d’ions CO2+ obtenus :
C12O16O16 -> 44
C13O16O16 -> 45
C12O18O16 -> 46
Les différents faisceaux d’ions sont recueillis dans des cages de Faraday où le signal électrique est amplifié et quantifié, permettant d’établir les ratios 46/44 et 45/44.
Par une série de comparaison de ces ratios avec ceux d’un gaz de référence, mesuré alternativement (méthode Dual Inlet) et par l’analyse de standards de carbonates, nous obtenons les valeurs de la composition isotopique en oxygène (∂18O) et en carbone (∂13C) de l’échantillon, exprimé en ‰ dans l’échelle V-PDB.