Distribution of coccoliths and alkenones in recent and late quaternary sediments of the northwest North Atlantic as paleoceanographic proxies and indicators of past productivity

Marshall, Nicole (2020). « Distribution of coccoliths and alkenones in recent and late quaternary sediments of the northwest North Atlantic as paleoceanographic proxies and indicators of past productivity » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de la Terre et de l'atmosphère.

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Résumé

Cette thèse aborde le thème de la productivité primaire et de la préservation de la calcite dans le nord-ouest de l’Atlantique Nord et les bassins subpolaires adjacents, y compris la mer du Labrador et la baie de Baffin. Elle contribue à la compréhension des effets de changements climatiques extrêmes depuis la dernière glaciation sur le cycle du carbone à une échelle régionale. Pour ce travail de recherche, des analyses de coccolithes et d’alcénones ont été réalisées dans soixante-six échantillons de sédiments de surface et dans cinq carottes de sédiment couvrant les 25 000 dernières années. Les coccolithes, qui sont les restes calcitiques de représentants des haptophytes (organismes unicellulaires phototrophes), et les alcénones, qui sont des biomarqueurs organiques produits par certaines espèces d’haptophytes (notamment Emiliania huxleyi), fournissent des informations complémentaires sur la productivité des coccolithophores et la préservation du carbonate de calcium. Une comparaison du contenu en coccolithes et alcénones des échantillons de surface avec des paramètres océanographiques de surface, incluant la température (SST), la salinité (SSS), la couverture de glace de mer et la productivité primaire, révèle des relations étroites entre la distribution des espèces de coccolithes et les propriétés des eaux de surface. Par exemple, Coccolithus pelagicus est étroitement associé à des faibles températures et des salinités relativement élevées. Dans certaines régions du nord-ouest de l’Atlantique Nord, la dissolution de la calcite a un impact sur la distribution des coccolithes dans les sédiments. Tel est le cas, dans la baie de Baffin, où la dissolution de la calcite s’initie dans la colonne d'eau, ainsi que sur le plateau continental du Labrador où la dissolution est probablement issue de la diagénèse oxique du sédiment riche en matière organique. Par ailleurs, dans certains environnements néritiques, des haptophytes non-calcifiants produisent sans doute des alcénones, ce qui expliquerait les concentrations anormalement élevées obtenues dans le Chenal Laurentien ainsi que l’incohérence des températures UK enregistrées le long la pente continentale de la Nouvelle Écosse et du bassin de Orphan Knoll dans la mer du Labrador. Afin de documenter les changements de la production et de préservation des carbonates biogéniques, on a porté une attention particulière à la carotte sédimentaire HU2008-029-004 PC prélevée dans le nord de la mer du Labrador. Les résultats d’analyses de la séquence sédimentaire couvrant les 25 000 dernières années indiquent des changements importants de l’abondance des coccolithes, avec des concentrations plus faibles pendant le dernier stade glaciaire (moyenne de 9,5 ± 3,9 × 105 coccolithes g-1) que le postglaciaire (maximum de 3,1 × 108 coccolithes g-1). Trois indices de dissolution de la calcite ont été utilisés afin d’évaluer la préservation des carbonates biogéniques : l’indice de fragmentation des foraminifères planctoniques, le rapport entre les foraminifères benthiques et planctoniques (B/P), et le rapport entre les réseaux organiques et les tests calcitiques des foraminifères benthiques (OL/B). L'indice de fragmentation est faible avec 7,1 ± 0,8 % pour la période glaciaire et 3,9 ± 0,2 % pour la période postglaciaire. Les valeurs B/P (< 0,2) et OL/B sont également faibles tout au long de la séquence étudiée. Ces indices indiquent une bonne préservation des carbonates biogéniques, en générale. Ainsi, la faible teneur en carbonate biogénique dans les sédiments du dernier stade glaciaire serait principalement liée à la faible productivité des organismes calcifiants. Néanmoins, ces indices de dissolution suggèrent une préservation de la calcite légèrement inférieure lors du Bølling-Allerød (14,75 à 12,7 ka) et de 12,2 à 8,3 ka. La fragmentation un peu élevée pendant le Bølling-Allerød pourrait être due à l'abrasion mécanique des débris transportés par la glace abondante dans cet intervalle, tandis que celle enregistrée de 12,2 à 8,3 ka, correspond à une productivité élevée et à de faibles apport détritiques suggérant une dissolution de la calcite biogène provoquée par la reminéralisation oxique de la matière organique dans les sédiments. Dans les sédiments glaciaires, la présence d'alcénones malgré l'absence de coccolithes et sans indice de dissolution apparente, soulève des questions sur la source des alcénones lors de la dernière glaciation. À plus grande échelle, un transect de cinq carottes sédimentaires de la zone de fracture Charlie-Gibbs (ZFCG), dans le nord-ouest de l’Atlantique Nord, la mer du Labrador et la Baie de Baffin, permet de dresser un portrait des changements de flux de carbonates biogéniques depuis le dernier épisode glaciaire. Dans les enregistrements de la ZFCG et de la mer du Labrador, la dernière période glaciaire est caractérisée par de faibles flux de coccolithes qui augmentent à l’Holocène. Les flux d’alcénones varient également. Dans la ZFCG et le sud-est de la mer du Labrador, le passage de la période glaciaire à interglaciaire s’accompagne d’une forte augmentation concomitante des concentrations de coccolithes et d’alcénones. Dans le nord de la mer du Labrador, il n’y a pas de relation entre les variations de concentrations de coccolithes et d’alcénones, ce qui suggère un découplage entre les flux de coccolithes et ceux des alcénones. Dans les deux carottes de la baie de Baffin, très peu de spécimens de coccolithes ont été dénombrés dans les sédiments du dernier épisode glaciaire et ils sont absents des sédiments holocènes en raison de la dissolution de ces derniers. En revanche, les deux séquences renferment des alcénones dans les sédiments d’âge glaciaire et interglaciaire. Les données illustrent une forte déconnexion entre la préservation des coccolithes dans la baie de Baffin versus la mer du Labrador. Elles suggèrent également que des haptophytes non-calcifiants peuvent avoir contribué aux flux d’alcénones dans le nord-ouest de la mer du Labrador et dans la baie de Baffin. Cette thèse documente de grands changements de productivité à l’échelle du nord-ouest de l'Atlantique Nord, de la dernière glaciation au présent interglaciaire. Au sud du détroit de Davis, dans la mer du Labrador, la productivité des coccolithophores calcifiants aurait été minimale lors de la dernière glaciation et aurait augmenté par plus de deux ordres de grandeur de la déglaciation au début de l'Holocène. La baie de Baffin est restée un bassin épicontinental où la transition glaciaire-interglaciaire aurait été accompagnée d'une dissolution accrue du carbonate de calcium. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Coccolithes, alcénones, foraminifères, carbonate biogénique, dissolution, préservation, productivité, baie de Baffin, mer du Labrador, pente Scotian, zone de fracture Charlie-Gibbs

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF / A.
Directeur de thèse: De Vernal, Anne
Mots-clés ou Sujets: Coccolithes / Alcénones / Haptophytes / Foraminifères / Carbonate de calcium / Paléo-océanographie / Productivité primaire / Atlantique Nord
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 21 avr. 2021 09:46
Dernière modification: 21 avr. 2021 09:46
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/14197

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