# Delta-O-18

In geochimica, paleoclimatologia e paleoceanografia δ$^{18}$O o delta-O-18 è una misura del rapporto degli isotopi stabili $^{18}$O:$^{16}$O. Si usa comunemente come misura della temperatura delle precipitazioni, come misura delle interazioni acque freatiche/minerali, come indicatore di processi che mostrano frazionamento isotopico, come la metanogenesi. Nelle paleoscienze, i dati di $^{18}$O:$^{16}$O provenienti dai foraminiferi e da carotaggio dei ghiacci si usano come sostituti della temperatura. La definizione è, in "per mil" (‰, parti per mille):
    $\delta ^{18}O=\left({\frac {\left({\frac {^{18}O}{^{16}O}}\right)_{\text{campione}}}{\left({\frac {^{18}O}{^{16}O}}\right)_{\text{standard}}}}-1\right)*1000\ ^{o}\!/\!_{oo}$
Dove lo standard ha una composizione isotopica conosciuta, come la Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW). Il frazionamento può essere cinetico, di equilibrio o indipendente dalla massa.

## Meccanismo

I gusci di carbonato di calcio (CaCO$_3$) dei foraminiferi, avendo in loro ossigeno, e trovandosi in molte comuni configurazioni geologiche, sono esaminati molto comunemente. Il rapporto di $^{18}$O a $^{16}$O si usa per individuare la temperatura dell'acqua circostante dell'epoca solidificata, nonché altri fattori come la salinità dell'acqua e il volume dell'acqua imprigionata negli strati di ghiaccio.
δ$^{18}$O riflette anche l'evaporazione locale e l'immissione di acqua dolce, poiché l'acqua piovana è arricchita di $^{16}$O - un risultato dell'evaporazione preferenziale di $^{16}$O proveniente dall'acqua di mare. Di conseguenza, l'oceano superficiale contiene le maggiori quantità di $^{18}$O intorno ai subtropici e ai tropici dove c'è più evaporazione, e minori quantità di $^{18}$O alle medie latitudini dove piove di più.
Similmente, quando il vapore acqueo si condensa, le molecole acquee più pesanti contenenti atomi di $^{18}$O tendono a condensarsi e a precipitare per prime. Il gradiente del vapore acqueo che si dirige dai tropici ai poli diventa gradualmente sempre più impoverito di $^{18}$O. La neve che cade in Canada ha molto meno H$_2$$^{18}$O della pioggia in Florida; similmente, la neve che cade al centro degli strati glaciali ha una segnatura di δ$^{18}$O più leggera che ai loro margini, dal momento che il più pesante $^{18}$O precipita per primo.
I mutamenti del clima alterano gli schemi globali di evaporazione e precipitazione cambiando perciò il rapporto di fondo di δ$^{18}$O.
Se abbiamo formazione di ghiaccio stagionale alle alte latitudini, quando poi questo fonde, vengono ripristinati i consueti rapporti isotopici, ma se abbiamo periodi glaciali, la fusione stagionale non avviene e le calotte glaciali diventano mezzi di accumulo di $^{16}$O, con gli oceani invece arricchiti $^{18}$O; tale arricchimento in quest'ultimo viene registrato nei gusci dei foraminiferi e pertanto uno spostamento del parametro δ$^{18}$O verso valori "meno negativi" viene interpretato come un abbassamento globale delle temperature.

## Calcoli

Se il segnale può essere attribuito solamente al cambiamento di temperatura, con gli effetti della salinità e di cambiamenti di volume del ghiaccio ignorati, un aumento di δ$^{18}$O dello 0,22‰ è equivalente a un raffreddamento di 1 °C (1,80 °F). Le temperature si possono anche calcolare usando l'equazione:
    $T({\text{deg C}})=16,9-4,0\times \mathrm {\delta ^{18}O_{calcite}} -\mathrm {\delta ^{18}O_{acquadimare}}$
Durante il pleistocene, una segnatura di δ$^{18}$O dello 0,11‰ si correla a un cambiamento del livello del mare di 10 m, in conseguenza del cambiamento del volume del ghiaccio.