The large-scale evolution of neodymium isotopic composition in the global modern and Holocene ocean revealed from seawater and archive data

• Published in: Chemical Geology
• Main Authors: Kazuyo, Tachikawa, Arsouze, Thomas, Bayon, Germain, Bory, Aloys, Colin, Christophe, Dutay, Jean-Claude, Frank, Norbert, Giraud, Xavier, Gourlan, Alexandra T., Jeandel, Catherine, Lacan, F., Meynadier, Laure, Montagna, Paolo, Piotrowski, Alexander M., Plancherel, Yves, Pucéat, Emmanuelle, Roy-Barman, Matthieu, Waelbroeck, Claire
• Other Authors: Centre Européen de Recherche et d'Enseignement des Géosciences de l'Environnement (CEREGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL), Unité de Mécanique (UME), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris), Unité Géosciences Marines (GM), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) - 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CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Institute of Environmental Physics Heidelberg (IUP), Universität Heidelberg Heidelberg = Heidelberg University, Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement IRD : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 ), 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 - 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• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2017
• Subjects: Water mass tracer; Nd isotopes; Seawater-archive comparison; Data compilation; Predicted seawater εNd; [SDU]Sciences of the Universe [physics]; [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean; Atmosphere; [SDU.STU.GC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geochemistry; North Atlantic
• Online Access: https://hal.science/hal-01497960; https://hal.science/hal-01497960/document; https://hal.science/hal-01497960/file/49165.pdf; https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.03.018

International audience Neodymium isotopic compositions ( 143 Nd/ 144 Nd or ε Nd ) have been used as a tracer of water masses and lithogenic inputs to the ocean. To further evaluate the faithfulness of this tracer, we have updated a global seawater εNd database and combined it with hydrography parameters (temperature, salinity, nutrients and oxygen concentrations), carbon isotopic ratio and radiocarbon of dissolved inorganic carbon. Archive ε Nd data are also compiled for leachates, foraminiferal tests, deep-sea corals and fish teeth/debris from the Holocene period (< 10,000 years).At water depths ≥ 1500 m, property-property plots show clear correlations between seawater ε Nd and the other variables, suggesting that large-scale water mass mixing is a primary control of deepwater ε Nd distribution. At ≥ 200 m, basin-scale seawater T-S-ε Nd diagrams demonstrate the isotopic evolution of different water masses. Seawater and archive ε Nd values are compared using property-property plots and T-S-ε Nd diagrams. Archive values generally agree with corresponding seawater values although they tend to be at the upper limit in the Pacific. Both positive and negative offsets exist in the northern North Atlantic. Applying multiple regression analysis to deep (≥ 1500 m) seawater data, we established empirical equations that predict the main, large-scale, deepwater ε Nd trends from hydrography parameters. Large offsets from the predicted values are interpreted as a sign of significant local/regional influence. Dominant continental influence on seawater and archive ε Nd is observed mainly within 1000 km from the continents. Generally, seawater and archive ε Nd values form gradual latitudinal trend in the Atlantic and Pacific at depths ≥ 600 m, consistent with the idea that Nd isotopes help distinguish between northern/southern sourced water contributions at intermediate and deep water depths.