/DSURGXFWLYLWpELRORJLTXHPDULQHHWOHFOLPDWDX4XDWHUQDLUH 9DULDWLRQVJODFLDLUHVLQWHUJODFLDLUHVGHODFRQFHQWUDWLRQDWPRVSKpULTXHGX&2

Transcription

1 7DEOHGHVPDWLqUHV,QWURGXFWLRQ /DSURGXFWLYLWpELRORJLTXHPDULQHHWOHFOLPDWDX4XDWHUQDLUH 9DULDWLRQVJODFLDLUHVLQWHUJODFLDLUHVGHODFRQFHQWUDWLRQDWPRVSKpULTXHGX& Données des carottes de glace Les réservoirs de carbone Stockage du carbone dans l océan et les sédiments océaniques La pompe de solubilité La pompe biologique et la dissolution des carbonates Pompe biologique et variations de la concentration atmosphérique du CO 2 13 / RFpDQ3DFLILTXHpTXDWRULDO 2EMHFWLIVGHQRWUHpWXGH &KDSLWUH8WLOLVDWLRQGXUDSSRUW 3D 7K [V FRPPHSUR[\GHOD SURGXFWLYLWpELRORJLTXHGDQVOHVRFpDQV )RQGHPHQWVWKpRULTXHVGHOXWLOLVDWLRQGX 3D 7K [V FRPPHSUR[\GHOD SURGXFWLYLWpELRORJLTXHGDQVOHVRFpDQV Généralités sur les actinides Comportement chimique de l'uranium dans les océans Comportement chimique du protactinium et du thorium dans les océans: lien avec la productivité biologique Comportement du thorium 230 dans l eau de mer Comportement du protactinium 231 dans l eau de mer Relation entre le rapport ( 231 Pa/ 230 Th) xs,0 et la productivité biologique 30 /LPLWHVjOXWLOLVDWLRQGXUDSSRUW 3D 7K [V FRPPHSUR[\GHSURGXFWLYLWp ELRORJLTXH Conditions nécessaires à la création d'une soustraction de bordure («boundary scavenging») 32 1

2 2.2 - Influence de la composition chimique des particules sur le fractionnement entre le protactinium et le thorium La ride est Pacifique et les zones d'activité hydrothermale Les bassins suboxiques Les flux de silice biogénique Variation de la composition chimique des particules au cours du temps Conclusion 37 5HPRELOLVDWLRQGHO 8GX7KHWGX3DGDQVOHVVpGLPHQWV Remobilisation chimique Effets de la bioturbation sur le rapport ( 231 Pa/ 230 Th) xs, Remobilisation des sédiments par les courants de fond 40 &KDSLWUH'pWHUPLQDWLRQGX 3DHWGX 7KGDQVOHVVpGLPHQWV PDULQVSDUVSHFWURPpWULHGHPDVVHjVRXUFHSODVPDHWVHFWHXUPDJQp WLTXHPpWKRGHRSWLPLVDWLRQSUpFDXWLRQVHWFRUUHFWLRQV $UWLFOHHQSUpSDUDWLRQ 6HFWRU)LHOG,QGXFWLYHO\&RXSOHG3ODVPD0DVV6SHFWURPHWU\'HWHUPLQDWLRQRI 3D DQG 7KLQ6HGLPHQWV0HWKRGRORJ\2SWLPL]DWLRQ3UHFDXWLRQVDQG&RUUHFWLRQV,QWURGXFWLRQ ([SHULPHQWDO Materials Sample materials Purities of the inorganic acids used and cleaning of the containers Sample preparation Pa and 230 Th separation U and 232 Th spiking Analysis by SF-ICP-MS Measurements of isotopes concentrations Decay of 233 Pa in 233 U: implications for 231 Pa measurements and 233 Pa spike calibration Spike Calibrations Th, 233 U and 236 U spike calibration Pa Spike Calibration 61 0DVV6SHFWURPHWU\ 2

3 3.1 - Choice of the peak width used to measure 231 Pa and 230 Th concentrations Background noise Abundance sensitivity: Correcting for 232 Th peak tailing Isobaric interferences linked to hydride formation Instrumental mass fractionation 66 5HSOLFDWHDQDO\VHV 'DWDSURFHVVLQJ Contaminations due to the chemical procedures and samples spiking Corrections for the contribution of the detrital and the authigenic fractions of the sediment 69 &RQFOXVLRQ 7UDFHUH[SHULPHQWVRSWLPL]DWLRQRIWKHH[WUDFWLRQWHFKQLTXHIRU3DDQG7K Calibration of the column and spike recovery Anion exchange chromatography on AG1-X8 resin Reverse phase chromatography with TRU-Spec Reverse phase chromatography with HDEHP 94 &KDSLWUH'LPLQXWLRQGHODSURGXFWLYLWpELRORJLTXHORUVGHVSpULRGHV JODFLDLUHVGpGXLWHGHO pwxghgxudssruw 3D 7K [V GDQVOHVVpGL PHQWVPDULQVGHO RFpDQ3DFLILTXHpTXDWRULDO $UWLFOHHQSUpSDUDWLRQ /RZHU%LRORJLFDO3URGXFWLYLW\'XULQJ*ODFLDO3HULRGVLQWKH(TXDWRULDO3DFLILFDV GHULYHGIURP 3D 7K [V 0HDVXUHPHQWVLQ'HHSVHD6HGLPHQWV,QWURGXFWLRQ 7KHXVHRI 3D 7K [V WRGHWHUPLQHELRORJLFDOSDOHRSURGXFWLYLW\ Theory Required environmental conditions to use ( 231 Pa/ 230 Th) xs,0 as a paleoproductivity proxy Flux normalization to 230 Th xs,0 and focusing factor 107 ([SHULPHQWDOVHFWLRQ Sediment samples Age models and stratigraphy Analytical procedures 119 5HVXOWV 3

4 'LVFXVVLRQ Influence of lateral advection by deep-water masses Chemical composition of the sinking particles Variations of particle flux over the Pacific during the last 85,000 years Records of terrigenous flux in the Pacific Provenance of dust in the Pacific: influence on the higher glacial detrital flux record Total flux variability in the WPWP and the EEP Productivity variations in the EEP and the WPWP over the last 85,000 years Sediment redistribution by deep currents Other proxies supporting lower biological productivity during glacial periods Effect of the CaCO 3 dissolution in the water column Consequence on Lao et al. hypothesis Conclusions Potential cause of lower glacial productivity in the EEP and in the WPWP and compatibility with observations deduced from other proxies Limitation in the major nutrient supply to the euphotic zone Limitation in the efficiency of the use of nutrients 122 &RQFOXVLRQV 2ULJLQHGHVYDULDWLRQVJODFLDLUHVLQWHUJODFLDLUHVGHODFRQFHQWUDWLRQDWPRVSKpUL TXHGH&2 &KDSLWUH5{OHGX]LQFGDQVOHVSKpQRPqQHVELRORJLTXHVHWpWDWGHV FRQQDLVVDQFHVUHODWLYHVDX[IUDFWLRQQHPHQWVLVRWRSLTXHVGX]LQFLQGXLWV SDUFHVSKpQRPqQHV &RQILJXUDWLRQpOHFWURQLTXHHWDERQGDQFHLVRWRSLTXHGX]LQF 5{OHGX]LQFGDQVOHVSURFHVVXVELRORJLTXHV /LPLWDWLRQGHODSURGXFWLYLWpELRORJLTXHPDULQHSDUOHVPpWDX[jO pwdwghwudfhv Profil vertical de la concentration du zinc dans l eau de mer Hypothèse de la variation glaciaire/interglaciaire de la concentration atmosphérique de CO 2 induites par une limitation de la productivité biologique par le fer Hypothèse de la limitation de la productivité biologique par le zinc 153 4

5 9DULDWLRQVQDWXUHOOHVGHODFRPSRVLWLRQLVRWRSLTXHGX]LQFpWDWGHVFRQQDLVVDQFHV Variations de la composition isotopique du zinc des particules marines Variations de la composition isotopique du zinc du sédiment marin total Variations de la composition isotopique du zinc des nodules ferromanganésiens161 &KDSLWUH±eWXGHGHVYDULDWLRQVGHODFRPSRVLWLRQLVRWRSLTXHGX]LQFGH ODIUDFWLRQFDUERQDWpHGHVVpGLPHQWVPDULQV4XDWHUQDLUH &RPSRVDQWVGHVVpGLPHQWVHWFKRL[GHODIUDFWLRQjDQDO\VHU &RQWUDLQWHVH[SpULPHQWDOHVSRXUODQDO\VHGHODFRPSRVLWLRQLVRWRSLTXHGX]LQF GDQVODIUDFWLRQFDUERQDWpHGHVVpGLPHQWV Environnement de travail Réactifs et mode de nettoyage des béchers utilisés lors de la préparation des échantillons et de l analyse isotopique du zinc Réactifs Mode de nettoyage des béchers Choix des échantillons 175 3UpSDUDWLRQFKLPLTXHGHVpFKDQWLOORQV Préparation chimique des échantillons inspirée du protocole de nettoyage des foraminifères (Boyle and Keigwin, 1985/86) Dissolution directe des carbonates Séparation chromatographique du zinc sur résine échangeuse d ions 181 0HVXUHGHVUDSSRUWVLVRWRSLTXHVGX]LQFSDU0&,& Présentation des caractéristiques du spectromètre Plasma Position des cages de Faraday pour la mesure des isotopes du Zn Correction du fractionnement en masse Correction de la contribution du nickel à la masse Choix du rapport isotopique de référence 186 5pVXOWDWVGHVDQDO\VHVUHODWLYHVjODFDURWWH0' Variations de la composition isotopique du zinc Comparaison des deux méthodes de préparation chimique des échantillons 189 5pVXOWDWVGHVDQDO\VHVUHODWLYHVjODFDURWWH2'3 $UWLFOHVRXPLVj1DWXUH 3UHFHVVLRQ,QGXFHG0RGXODWLRQRIWKH=LQF,VRWRSH9DULDWLRQVLQ'HHS6HD&DUERQDWHV IURPWKH(DVWHUQ(TXDWRULDO3DFLILF 5

6 (IIHWVSRWHQWLHOVGHVSKpQRPqQHVGHW\SH(O1LxR &RQFOXVLRQVHWSHUVSHFWLYHV $QQH[H$ $QQH[H% $QQH[H& 6