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.

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 δ30Si est donc potentiellement un proxy de paléoproductivité et plus particulièrement de la paléoproductivité siliceuse. Le δ30Si 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 δ30Si et du δ18O 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 δ18O. Nous avons découvert que le δ18O 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 δ30Si dans les radiolarites. Des convergences ont été observé entre le δ30Si de plusieurs sections suggérant que les variations du δ30Si sont plutôt globales et non locales. Nous avons comparé nos résultats δ30Si avec des courbes de références isotopiques (δ18O, δ13C 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 δ30Si associés avec des taux d’extractions élevés et des 87Sr/86Sr élevés. Ceci peut être expliqué par l’addition de silice fraiches par les rivières (faible δ30Si 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 δ30Si et des éléments traces supportant que les faibles δ30Si 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 δ30Si chute à cause d’une extraction de silice plus faible.