Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001
165
Introduction
The activity of 
14
C in the dissolved inorganic carbon in water
(
14
CDIC) is frequently used as a dating tool for groundwater (1),
oceanic water masses (2) and marine pore water (3). It was recognized
that 14CDIC activity is dependent not only on the decay of 
14
C but
also on diagenetic and transport processes (1,4-5). The effect of trans-
port processes (diffusion, advection) was demonstrated only in theo-
retical studies (4-5).
Our study used field measurements to quantify the effect of the
major biogeochemical processes, diffusion, advection and decay on
the
14
CDIC activity in water.This was achieved by measurements of
major ions and stable and radioactive carbon isotopes in SE
Mediterranean deep-sea sediment and pore water.This area serves as
an ideal natural laboratory to investigate
14
C processes due to its sole
well-defined seawater end-member, relatively homogeneous sediment,
steady state conditions and lack of significant advection.
Methods and Materials
Three cores, 25, 40 and 230 cm long were collected in June and
September 1996, and in April 1999 at ca. 1500 m water depth in the
SE Mediterranean. The cores were immediately sectioned and cen-
trifuged under argon atmosphere to avoid contamination with atmos-
pheric CO
2
. Pore water was sampled for DIC, total alkalinity (A
T
),
d
13
C of DIC (
d
13
C
DIC
),
14
C
DIC
and major ion (Cl
-
, Br
-
, SO
42-
, Na
+
,
Mg
2+
, Ca
2+
) analyses. Sediments were analyzed for stable and
radioactive carbon isotopes in inorganic (SIC) and organic (SOC) frac-
tions (
d
13
C
SIC
,
d
13
C
SOC
,
14
C
SIC
,
14
C
SOC
,) and also in foraminifera
skeletons (
14
C
SKT
). Sediments from the long core were also sampled
every 5 or less cm for 
d
18
O high-resolution chronostratigraphy.
Results and Discussion
The main results of this study are that the 
14
C
SOC
,
14
C
SIC
and
14
C
SKT
apparent ages at each depth were similar to each other and to
the independent «
d
18
O
GR
ages» and therefore represent the real age of
the layer.The sediment ages varied from recent (top of the cores) to
ca. 30 ky b.p. (bottom of the long core), covering most of the dynam-
ic range of the 
14
C method (ca. 5 half lives) (Fig. 1). These ages were
markedly older than the apparent ages of the pore water DIC, calcu-
lated directly from the radioactive age equation (Fig. 1). 
Major ions and stable carbon isotope profiles proved that this
marked apparent rejuvenation of the pore water was caused by a
downward diffusive ?ux of ~90 atoms of 
14
C
DIC
·m
-2
·s
-1
from the
overlying bottom water into the sediment. A simple algorithm is sug-
gested to correct for the effect of diffusion (6). The 
14
C
DIC
?ux is
opposite in direction to the DIC ?ux out of the sediment.
It is suggested here that the 
14
C
DIC
?ux may severely interefere
with age determination of small submarine «brine lakes» formed in the
deep Mediterranean. In addition, the 
14
C excess should show up in
authigenic carbonate phases precipitating within the sediment and
hence, may serve as a tool to identify the extent and duration of authi-
genic carbonate precipitation.
References
1. Mook W.G., 1980. p. 49-74. InP. Frits and J. C. Fontes (eds.),
Handbook of environmental isotope geochemistry I.
2. Broecker W.S. and Peng T.H., 1982. Traces in the Sea, Eldigio, New
York.
3. Bauer J.E., Reimers C.E., Druffel E.R.M. and Williams P.M., 1995.
Isotopic constraints on carbon exchange between deep ocean sediments
and sea water.Nature,373: 686-689.
4.Walker G.R. and Cook P.G., 1991. The importance of considering
diffusion when using carbon-14 to estimate groundwater recharge to a
confined aquifer.J. Hydrology, 128: 41-48.
5. Sanford W.E., 1997. Correction for diffusion in carbon-14 dating of
groundwater.Groundwater,35 (2): 357-361.
6. Sivan O., Herut B., YechieliY., and Lazar B., 2001. Radiocarbon
Dating of porewater – correction for diffusion and diagenetic processes.
Radiocarbon,Accepted.
THE EFFECT OF DIFFUSION ON THE CONTENT OF RADIOCARBON IN PORE WATER
OF DEEP MEDITERRANEAN SEDIMENTS
Sivan O.
1,2
*, Lazar B.
1
,YechieliY.
2
and Herut B.
3
1
Institute of Earth Sciences, The Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem, Israel - sivan@vms.huji.ac.il, boazl@vms.huji.ac.il
2
Geological Survey of Israel, Jerusalem, Israel - yechi@mail.gsi.gov.il
3
Israel Oceanogrphic and Limnologic Research, Haifa, Israel - barak@ocean.org.il
Abstract
We present here field evidence from the deep SE Mediterranean sediments for significant 
14
C excess in total dissolved inorganic carbon
(DIC) of pore water down to depths of more than 2 meter. It is concluded that this enrichment is caused by diffusion of 
14
CDIC across the
water-sediment interface. The 
14
CDIC ?ux distorts the 
14
C ages of pore water, and may also severely interfere with age determination of
small oceanic water masses. In addition, the 
14
C excess can serve as a tool to identify the extant and duration of authigenic carbonate
precipitation.We suggest a simple algorithm to correct for the effect of diffusion on the 
14
C ages of pore water.
Keywords:
14
C; DIC ages;
14
C diffusion; Pore water; Deep SE Mediterranean. 
Fig. 1: Radiocarbon and 
d
18
O apparent ages as a function of
depth in the long core.
d
18
O ages are based on the global events found in 
d
18
O depth pro-
file of the planktonic Foraminifera Globigerinoides ruber (insert in
the upper right). The identified horizons in this profile are marked as
S – S1 sapropel, YD - Younger Dryas, LGM - Last Glacial Maximum.
14
C apparent ages were calculated for the DIC in pore water, for the
inorganic and the organic sediment (SIC and SOC respectively),
and for the carbonate skeletons (SKT). The 
14
C sediment's ages of
SIC, SOC and SKT and the 
d
18
O ages are similar to each other at
each depth. Their profile shows a constancy down to ~5 cm due to
bioturbation.Asedimentation rate of 4.5 cm kyr
-1
(the slope of the
best fit line) was calculated for the 5 to 75 cm depth interval and 9.0