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Radium-228 as a tracer of dissolved trace element inputs from the Peruvian continental margin

Authors :
Paul B. Henderson
Matthew A. Charette
Willard S. Moore
Virginie Sanial
Peter N. Sedwick
Nicholas J. Hawco
P. van Beek
Douglas E. Hammond
Mak A. Saito
Lauren Kipp
Joseph A. Resing
Jean-Louis Reyss
Department of Marine Chemistry and Geochemistry (WHOI)
Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI)
Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Océan et Interfaces (OCEANIS)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
Source :
Marine Chemistry, Marine Chemistry, 2018, 201, pp. 20-34. ⟨10.1016/j.marchem.2017.05.008⟩, Marine Chemistry, Elsevier, 2018, 201, pp. 20-34. ⟨10.1016/j.marchem.2017.05.008⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

International audience; Continental margins play a central role in the composition of seawater by being an important source of trace element essentials to the functioning of the ocean ecosystems. Here, we measured long-lived radium isotopes (Ra-226, Ra-228) along a zonal transect at 12 degrees S (US GEOTRACES GP16) in the eastern tropical South Pacific Ocean. We used Ra-228 to quantify the trace element and isotope (TEI) fluxes (DMn, DFe, and DCo) delivered from the Peruvian continental i) shelf and ii) slope. First, elevated Ra-228 activities were measured in surface water over the entire transect (similar to 8500 km), evidence that the continental shelf is an important source of sediment-derived TEIs not only to coastal areas, but to central Pacific Ocean waters. Modeled Ra-228 shelf fluxes combined with water column dissolved TEI/Ra-228 ratios were used to quantify the shelf-ocean input rates (normalized to shelf-area) for DMn (3.3 x 10(3) mu mol m(-2) y(-1)), DFe (1.5 x 10(3) mu mol m(-2) y(-1)), and DCo (1.0 x 10(2) mu mol m(-2) y(-1)). Second, co-occurring plumes of Ra-228, DFe, and DMn extended over 1800 km from the margin at 1000-2500 m depth, indicative of a continental slope sediment TEI input to the intermediate water column. The Ra-228 gradient allowed us to derive an effective horizontal eddy diffusion coefficient (K-h) of 46 m(2) s(-1), which in turn permitted the calculation of slope sediment DMn (6.4 mu mol m(-2) y(-1)) and DFe (5.9 x 10(2) mu mol m(-2) y(-1)) fluxes based on their offshore concentration gradients. On the scale of the South Pacific continental margin between 0-20 degrees S, the DMn shelf flux is approximately 2-3 orders of magnitude higher than the slope flux, while the DFe shelf/slope flux is similar to 3:1. Both shelf and slope sediment derived DMn was transported over a significant distance towards the ocean interior, while DFe concentration gradients were steep, consistent with longer water column residence time for DMn as compared to DFe in marine systems. These findings highlight the importance of considering the continental slope-ocean boundary in the oceanic budgets of biologically-important trace elements.

Details

Language :
English
ISSN :
03044203
Database :
OpenAIRE
Journal :
Marine Chemistry, Marine Chemistry, 2018, 201, pp. 20-34. ⟨10.1016/j.marchem.2017.05.008⟩, Marine Chemistry, Elsevier, 2018, 201, pp. 20-34. ⟨10.1016/j.marchem.2017.05.008⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7fa4e439c50645a31c8040bf8577ce78
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.marchem.2017.05.008⟩