Abstract Carbonates are common paleoclimate archives in a variety of environments with land carbonates recording both temperatures and hydrological conditions. Whereas δ18O has long been used for that purpose, triple oxygen isotopes (given as 17Oexcess) has only recently been analyzed in CaCO3. Carbonate 17Oexcess is expected to reflect the temperature, in which the carbonate formed, and the triple oxygen isotopic composition of its parent water. The reconstruction of past water 17Oexcess values from carbonate records requires characterization of the 17O fractionation between water and CaCO3. Here, we use freshwater mollusk shells grown in well constrained spring environments, at a temperature range of 15–28 °C, to derive the fractionation factor 17α between CO2 extracted from CaCO3 and the carbonate habitat water. The spring water temperature and isotopic composition are constant year-round, avoiding uncertainty associated with seasonality. The derived 18α and 17α between CO2 extracted from mollusk aragonite and spring water are used to calculate the fractionation slope θ (=ln17α/ln18α), resulting in 0.5231 ± 0.0003, with no discernible temperature dependence. Using this value, we evaluated the fractionation slope of the acid digestion of CaCO3 as 0.5170 ± 0.0004. The minor difference between the fractionation slope between aragonite and parent water and the reference slope of 0.528, implies that 17Oexcess in carbonates is only weakly temperature dependent. On the other hand, carbonate 17Oexcess values directly record variability in 17Oexcess of the parent water, making it a useful paleo-hydrological proxy.

中文翻译：

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碳酸盐 17O 过量作为古水文学代表：H2O 和来自淡水软体动物的生物文石之间的三重氧同位素分馏

摘要 碳酸盐岩是各种环境中常见的古气候档案，陆地碳酸盐岩记录了温度和水文条件。δ18O 长期以来一直用于此目的，但最近才在 CaCO3 中分析了三重氧同位素（以 17O 过量给出）。预计碳酸盐 17Oexcess 会反映碳酸盐形成时的温度及其母水的三氧同位素组成。从碳酸盐记录中重建过去的水 17O 过量值需要表征水和 CaCO3 之间的 17O 分馏。在这里，我们使用在 15–28 °C 温度范围内生长在良好约束的春季环境中的淡水软体动物壳来推导出从 CaCO3 中提取的 CO2 与碳酸盐栖息地水之间的分馏因子 17α。泉水温度和同位素组成全年保持不变，避免了与季节性相关的不确定性。从软体动物文石和泉水中提取的 CO2 之间的衍生 18α 和 17α 用于计算分馏斜率 θ (=ln17α/ln18α)，结果为 0.5231 ± 0.0003，没有明显的温度依赖性。使用该值，我们评估了 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度有关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。避免与季节性相关的不确定性。从软体动物文石提取的 CO2 和泉水之间的衍生 18α 和 17α 用于计算分馏斜率 θ (=ln17α/ln18α)，结果为 0.5231 ± 0.0003，没有明显的温度依赖性。使用该值，我们评估了 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度有关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。避免与季节性相关的不确定性。从软体动物文石提取的 CO2 和泉水之间的衍生 18α 和 17α 用于计算分馏斜率 θ (=ln17α/ln18α)，结果为 0.5231 ± 0.0003，没有明显的温度依赖性。使用该值，我们评估了 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度有关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。从软体动物文石提取的 CO2 和泉水之间的衍生 18α 和 17α 用于计算分馏斜率 θ (=ln17α/ln18α)，结果为 0.5231 ± 0.0003，没有明显的温度依赖性。使用该值，我们评估了 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度有关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。从软体动物文石提取的 CO2 和泉水之间的衍生 18α 和 17α 用于计算分馏斜率 θ (=ln17α/ln18α)，结果为 0.5231 ± 0.0003，没有明显的温度依赖性。使用该值，我们评估了 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度有关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。我们评估 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度相关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。我们评估 CaCO3 酸消化的分馏斜率为 0.5170 ± 0.0004。文石和母水之间的分馏斜率与参考斜率 0.528 之间的微小差异意味着碳酸盐中的 17O 过量仅与温度有关。另一方面，碳酸盐 17Oexcess 值直接记录了母水 17Oexcess 的变化，使其成为有用的古水文代理。