QUANTIFICATION DE L’ACIDIFICATION DES OCEANS PAR L’ANALYSE GEOCHIMIQUE DES CORAUX PROFONDS

 
L’acidification des océans provoquée par l’absorption du CO₂ atmosphérique par l’eau de mer est devenue une préoccupation écologique majeure et menace déjà les organismes calcifiants. Suite à la révolution industrielle, le pH de l’océan de surface a diminué de 0,1 unité-pH. En revanche, celui des eaux profondes reste peu documenté. Les isotopes du bore (d¹¹B) dans les carbonates biogéniques se sont révélés être un puissant outil géochimique pour la reconstitution du pH, mais n’a pas encore été appliqué aux coraux profonds. Un travail analytique sur MC-ICPMS Neptune et une analyse géochimique de ces coraux ont été effectués afin de reconstituer et quantifier l’acidification des océans. De même, la valeur d¹¹B de l’eau de mer utilisée pour calculer les paléo-pH a été revisitée et l’homogénéité des océans vérifiée.

L’analyse de deux colonies modernes de Lophelia pertusa et Madrepora oculata a permis de quantifier un taux d’acidification pendant la fin du XX^ème siècle pour les eaux de sub-surface en mer de Norvège et cela après établissement d’une calibration expérimentale à partir de coraux de culture. L’analyse géochimique des coraux profonds a mis en évidence un effet vital lié à la physiologie qui doit être considéré pour quantifier avec précision la variabilité du pH. Celui-ci peut être en partie corrigé par une analyse statistique des isotopes stables B, C et O. Cette étude a aussi révélé l’influence de l’hydrodynamique régionale. Enfin les variations naturelles du pH pendant l’Holocène et le Dernier Maximum Glaciaire sur des coraux profonds fossiles méditerranéens ont été établies et celles pendant l’aube de l’explosion de la diversité biologique du cambrien à partir d’échantillons de roche calcaire (551-543 Ma) de Nama en Namibie proposées.


RECONSTRUCTING OCEAN ACIDIFICATION FROM DEEP-SEA CORAL GEOCHEMISTRY

Ocean acidification is caused by the absorption of rising atmospheric CO₂ by seawater and represents a major environmental issue. Since the beginning of the industrial era, seawater pH has decreased by 0.1 pH units and is already threatening calcifying organisms. Boron isotopes (d¹¹B) have proved to be a powerful geochemical tool for the reconstruction of pH variations, but has not yet been applied to deep-sea corals (DSC). Accurate and precise measurements of boron isotopes in corals and seawaters were performed in order to measure small pH variations.

The technique of pH reconstruction based on boron isotopes (pH-d¹¹B) was used on two specimens of the DSC Madrepora oculata and Lophelia pertusa collected alive in the Norwegian Sea and spanning an age of 40 (±3) and 67 (±3) years, respectively. Acidification rates were calculated by applying a new pH-d¹¹B calibration obtained from the geochemical analysis M. oculata and L. pertusa samples cultured under different pCO₂ conditions. The contribution of a biological-related vital effect on d¹¹B was observed at macrometer scale, and a correction was finally suggested based on oxygen and carbon isotopes. Overall, the coral δ¹¹B-based reconstructions show a pH decrease in the Norwegian Sea since the 1940s, which seems to be related to the local hydrodynamics. The pH-d¹¹B technique was also applied to fossil DSC fragments from two “on-mound sediment cores” retrieved in the Siculo-Tunisian Strait with the aim to reconstruct the pH during the Last Glacial Maximum and the Holocene periods. Finally, well-preserved limestone samples from the stratigraphic sequence Nama (551-543 Ma) in Namibia were investigated for d¹¹B to study the pH variations at the beginning of the Cambrian evolutive radiation.