Development of paleo-oxygenation proxies : new insights into Mn/Ca ratios and pore patterns of benthic foraminiferal tests

par Jassin Petersen

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre

Sous la direction de Frans J. Jorissen, Antoine Bézos et de Christine Barras.

Le président du jury était Claire Waelbroeck.

Le jury était composé de Lennart De Nooijer.

Les rapporteurs étaient Claire Rollion-Bard, Gerhard Schmiedl.

  • Titre traduit

    Développement de proxies de paléo-oxygénation basés sur la géochimie des foraminifères benthiques


  • Résumé

    L’objectif principal de cette thèse était de comprendre comment la variabilité temporelle et spatiale de l’oxygénation de l’eau de fond est enregistrée dans le test des foraminifères benthiques, à travers le rapport Mn/Ca et les paramètres des pores. Pour atteindre cet objectif, Ammonia tepida, un groupe d’espèces pseudocryptiques, du Grevelingenmeer (Pays-Bas) a été principalement étudié. A ce site, le gradient bathymétrique est accompagné par une augmentation de la durée et de l’intensité de l’hypoxie/anoxie saisonnière qui influence indirectement le rapport Mn/Ca et directement la porosité d’A. tepida. Notre étude de la Zone à Oxygène Minimum de la Mer d’Arabie suggère la présence d’un important biais diagénétique dans le signal Mn/Ca lors de la transition d’un foraminifère vivant vers un test fossile. En conclusion de cette thèse, la composition Mn/Ca d’un test des foraminifères benthiques dans notre zone d’étude semble être influencée par trois facteurs temporelles 1) l’oxygénation du milieu benthique et la position de la zone redox enrichie en Mn2+ dans l’eau interstitielle, 2) l’activité des bactéries câblées et 3) la période de calcification, ainsi que par trois facteurs spatiaux qui déterminent la position du foraminifère par rapport à la zone de Mn2+ lors de la calcification 4) le microhabitat, 5) la migration verticale des foraminifères et 6) la bioturbation de la macrofaune. Dans le Grevelingenmeer, la porosité d’A. tepida montre une relation avec l’oxygénation. Le couplage entre porosité et oxygénation semble être direct, une plus grande porosité permettant des échanges de gaz plus intensifs. Au contraire, la relation entre le rapport Mn/Ca et l’oxygénation serait plus indirecte, puisque celle-ci est également influencée par l’activité microbienne. L’utilisation simultanée de ces deux proxies totalement indépendants nous semble prometteuse, spécialement parce que ces proxies réagissent à différentes échelles de temps.


  • Résumé

    The main objective of this thesis was to investigate how the temporal and spatial variability of bottom water oxygenation is recorded in the benthic foraminiferal test, by the Mn/Ca ratio, and by the pore parameters. To achieve this objective, Ammonia tepida, a group of pseudocryptic species, of the Lake Grevelingen (Netherlands) was mainly studied. At this site, the depth gradient is accompanied by an increase in duration and intensity of seasonal hypoxia/anoxia which indirectly influences the Mn/Ca ratio and directly the porosity of A. tepida. Our study of the Oxygen Minimum Zone in the Arabian Sea suggests the presence of a significant diagenetic effect during the transition of a Mn/Ca signal from a living foraminifer to a fossil signal. In conclusion of this PhD research, the Mn/Ca signal of a benthic foraminiferal test seems to be influenced by three temporal factors: 1) the oxygenation of the benthic ecosystem and the position of the Mn2+ zone in the interstitial water, 2) the cable bacteria activity, and 3) the period of calcification, as well as by three spatial factors which determine the position of the foraminifer with respect to the Mn2+ zone during calcification 4) the microhabitat, 5) the vertical migration of the foraminifer and 6) the bioturbation of macrofauna. In the Lake Grevelingen, the porosity of A. tepida shows a relationship with oxygenation of the benthic ecosystem. The coupling between porosity and oxygenation could be rather direct, a greater porosity allowing more intensive gas exchanges. In contrast, the relationship between the Mn/Ca ratio and the oxygenation would be more indirect, being influenced in particular by the microbial activity. The simultaneous use of these two totally independent proxies seems promising, especially because these proxies react at different time scales.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.