Iron Isotopes for Characterizing Iron Cycling in the Amazon River Basin
French Title: Les Isotopes du Fer pour Caractériser le Cycle du Fer dans le Bassin Amazonien
Previously Published Material: These were published in EPSL, Chemical Geology and GCA in 2014 and 2015
Abstract ID#: 35428
Accordingly, early studies revealed that for some river waters, large δ57Fe fractionations are observed between the suspended and dissolved load, and isotopic variations were also recognized on the suspended matter along the hydrological cycle. Besides, soil studies from various locations have shown that δ57Fe signatures depend mostly on the weathering regime.
We therefore conducted Fe isotope surveys through multidisciplinary field missions on rivers from the Amazon Basin. It was confirmed that acidic, organic-rich black waters show strong Fe isotope fractionation between particulate and dissolved loads. Furthermore, this isotopic fractionation varies along the hydrological cycle, like previously uncovered in boreal waters suspended matter. In contrast, unfiltered waters show very little variation with time.
It was also found that Fe isotopes remain a conservative tracer even in the case of massive iron loss during the mixing of chemically contrasted waters such as the Negro and Solimões tributaries of the Amazon River. Given that >95% of the Fe from the Amazon River is carried as detrital materials, our results lead to the conclusion that the Fe isotope signature delivered to the Atlantic Ocean is undistinguishable from the continental crust value, in contrast to previous inferences.
The results indicate that Fe isotopes in rivers represent a promising indicator of the interaction between organic matter and iron in rivers, and ultimately the nature of their source in soils. As such, they may become a powerful tracer of changes occurring on the continents in response to both weathering context and human activities.
Des études pionnières ont révélé que pour certaines rivières, des fractionnements isotopiques du fer importants étaient observés entre les matières en suspension et la fraction dissoute, et les variations isotopiques ont également été reconnues sur les matières en suspension le long du cycle hydrologique. Des études de sols ont aussi montré que les compositions isotopiques du Fe dépendent principalement du contexte climatique. Les isotopes Fe pourraient ainsi devenir un nouveau traceur intéressant des échanges entre les sols, les rivières et la biosphère .
Nous avons donc déterminé la composition isotopique du Fe d'échantillons prélevés lors de missions multidisciplinaires sur le bassin de l'Amazone. Il a été confirmé que les eaux noires et acides, riches en matière organique, montrent un fort fractionnement isotopique du Fe entre les particules et la charge dissoute. En outre, ce fractionnement isotopique varie le long du cycle hydrologique, comme cela avait été précédemment découvert dans les matières en suspension d'une rivière boréale mais dans un sens différent. En revanche, les eaux non-filtrées ont des valeurs très peu variables.
Il a également été constaté que les isotopes du Fe restent un traceur conservatif , même dans le cas de la perte massive de fer pendant le mélange des eaux chimiquement contrastées tels que le Negro et le Solimões. Étant donné que plus de 95 % du Fe de l'Amazone est porté par des matériaux détritiques en suspension, nous concluons que la signature isotopique du Fe délivré à l'océan Atlantique est indiscernable de la valeur de la croûte continentale, contrairement à des affirmations antérieures.
Nos résultats indiquent que les isotopes Fe dans les rivières représentent un indicateur prometteur de l'interaction entre la matière organique et le fer dans les rivières et la nature de leur source dans les sols. Ils peuvent ainsi devenir un traceur de changements qui se produisent sur les continents en réponse au contexte d'altération et aux activités humaines.