The Mesozoic oceanic silica cycle - insights from silicon and oxygen isotopes of radiolarian silica measured in situ by SIMS (secondary ion mass spectrometry) in radiolarites.

Détails

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ID Serval
serval:BIB_E1385E3B08E9
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
The Mesozoic oceanic silica cycle - insights from silicon and oxygen isotopes of radiolarian silica measured in situ by SIMS (secondary ion mass spectrometry) in radiolarites.
Auteur(s)
Bôle Maximilien
Directeur(s)
Baumgartner Peter O.
Institution
Université de Lausanne, Faculté des géosciences et de l'environnement
Adresse
Faculté des géosciences et de l'environnement
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2018
Langue
anglais
Résumé
Les radiolaires, formant les radiolarites, furent les principaux exportateurs de silice dans les océans du Mésozoïque. Ils ont donc eu un rôle important dans le Passé et plus particulièrement dans le cycle océanique de la silice. Pendant le Cénozoïque, ils furent surplanté par les diatomées qui sont les organismes siliceux dominants depuis lors. Des études précédentes ont révélé que les diatomées exportent préférentiellement le 28Si léger sur le 30Si. Ce comportement est similaire à l'extraction préférentiel de 12C par les organismes photosynthétiques. Le 30Si est donc potentiellement un proxy de paléoproductivité et plus particulièrement de la paléoproductivité siliceuse. Le ô30Si des squelettes de diatomées semble effectivement enregistrer leur productivité et nous voulions vérifier que c'était aussi le cas pour les radiolaires du Mésozoïque.
Dans ce but, nous avons vérifié la faisabilité des mesures in situ du ô30Si et du S180 par SIMS ainsi que la pertinence de ces mesures. Comme les radiolarites sont produites par des processus diagenétique de dissolution-reprécipitassions, nous avons d'abord étudier le ÔlsO. Nous avons découvert que le ô180 mesuré dans les radiolarites préservait une composante environnementale. Cette préservation est importante parce qu'elle indique que les signatures isotopiques n'ont pas été effacées par des fluides hydrothermaux. Ensuite, nous avons étudié la préservation du ô30Si dans les radiolarites. Des convergences ont été observé entre le 830Si de plusieurs sections suggérant que les variations du 830Si sont plutôt globales et non locales. Nous avons comparé nos résultats ô30Si avec des courbes de références isotopiques (ô180, 513C et 87Sr/86Sr) et avec des estimations des taux d'enfouissement de la silice pour déterminer les causes de ces variations.
Ces comparaisons ont confirmé que la silice océanique était en équilibre dans les océans du Mésozoïque. Nous avons observé des faibles ô30Si associés avec des taux d'extractions élevés et des 87Sr/86Sr élevés. Ceci peut être expliqué par l'addition de silice fraîches par les rivières (faible ô30Si et 87Sr/86Sr élevés). Ces apports de silices par les rivières dépendent du climat mais aussi des roches exposées à l'altération. Sur une section, nous avons observé des covariations du ô30Si et des éléments traces supportant que les faibles 530Si sont associés avec des hautes paleoproductivités marines. Ceci est cohérent avec une augmentation de la productivité proportionnellement aux les nutriments apportés par les rivières. Durant notre recherche, nous avons aussi noté que, lorsque la productivité des radiolaires chute de manière non proportionnelle à l'apport des rivières, le ô30Si chute à cause d'une extraction de silice plus faible.
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Radiolarians, forming radiolarites, were the main silicon exportera in the Mesozoic océans, Hence, they played an important rôle in the past and especially in the oceanic silicon cycle. During the Cainozoic, they were supplanted by diatoms who dominant siliceous organisms since then. Previous studies have revealed that diatoms extract preferentially light 28Si over 30Si. This behaviour is similar to the preferential 12C extraction by photosynthetic organisms. The ô30Si is thus a potential proxy of paleoproductivity and especially of the siliceous paleoproductivity. The ô30Si-composition of the diatom skeletons seems effectively to record their productivity and we wanted to check if this was also the case for past Mesozoic radiolarians.
For this purpose, we have checked the feasibility to measured in situ ô30Si and ôl80 in radiolarites by S1MS and then the relevance of these measurements. As radiolarites are produced by diagenetic dissolution-précipitation processes, we fïrstly investigated the 8180. We deciphered that the ô180 measured in radiolarites preserved an environmental component. This préservation is important because it indicates that the isotopic signatures were not overprinted by hydrothermal fluids. Then, we investigated the préservation of the 830Si in radiolarites. Convergent ô30Si-results were observed through différent sections indicating ô30Si-variations are rather global than local. We compared our S30Si with reference isotopic curves (8180, Ô13C and 87Sr/86Sr) and with estimations of silicon burial rates to determine the causes of these variations.
These comparisons have confirmed that the oceanic silicon was in steady state in Mesozoic océan. We observed low ô30Si associated with high silicon burial rate and high 87Sr/86Sr. This can be explained by fresh silicon supplied by rivers (low §30Si and high 87Sr/86Sr). The riverine silicon inputs depend on climate but also on rocks exposed to weathering. On a section, we observed covariations between ô30Si and trace elements supporting that low ô30Si are associated with high marine paleoproductivity. This is coherent with a scaling of productivity with nutrient supplied by rivers. During our studies, we also noticed that when the radiolarian productivity drops without scaling with river supply, the ô30Si drops due to lower silicon extraction.

Création de la notice
04/09/2018 9:47
Dernière modification de la notice
20/05/2019 11:51
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