Isotope stable du carbone ( 13 C)

Les valeurs de δ13C sont comprises entre 3,5 ‰ et -0,2 ‰. δ’ensemble de ces valeurs est compilé à la fin de cette partie dans la Figure IV.17. A l’inverse du signal en δ18O, l’évolution des valeurs de δ13C des différentes fractions séparées pour chaque site peut être très variable (Figures IV.17 et IV.18).

 Sites ODP 925/929

La composition isotopique en carbone du carbonate total (δ13Cbulk) varie le long de l’enregistrement depuis un maximum de 2,5 ‰ jusqu’à des valeurs comprises entre 1,5 ‰ et 2 ‰ à l’Eocène moyen puis jusqu’à une valeur de 1 ‰ à l’Oligocène.

δe δ13C des fractions inférieures à 3 µm (δ13Cinf3) varie depuis des valeurs comprises entre 1 ‰ et 1,5 ‰ à l’Eocène inférieur et moyen jusqu’à des valeurs de 1,5 ‰ à 2,5 ‰ à l’Oligocène. Les valeurs de δ13C des fractions 3-5 µm (δ13Cfr3-5) et 5-8 µm (δ13Cfr5-8) très enrichies en coccolithes enregistrent une évolution similaire. Celles-ci varient depuis 2,5 ‰ à l’Eocène inférieur jusqu’à des valeurs comprises entre 1,5 ‰ et 2 ‰ au cours de l’Eocène moyen. Au cours de l’Eocène supérieur et de l’Oligocène, le δ13C de ces deux fractions diverge. A partir de l’EOT le δ13C des fractions 3-5 µm augmente (~0,5 ‰) alors que celui des fractions 5-8 µm diminue (~0,5 ‰).

δe δ13C des fractions 8-20 µm (δ13Cfr8-20) évolue depuis des valeurs de 1 ‰ à 1,5 ‰ entre 42 et 52 εa avant d’atteindre des valeurs maximums de 2,5 ‰ à la fin de l’Eocène moyen. δes valeurs de δ13C de ces fractions vont ensuite diminuer de manière importante pour atteindre des valeurs de 0,5 ‰ à l’Oligocène.

168 Les valeurs de δ13C des fractions 20-160 µm (δ13Cfr20-160) enregistrent une évolution similaire à celle des fractions 8-20 µm ; les valeurs maximales enregistrées étant légèrement plus faibles et n’atteignant que 2 ‰ à la fin de l’Eocène moyen (Figure IV.17).

 Site DSDP 516

Le δ13Cbulk varie le long de l’enregistrement depuis un minimum de 2,5 ‰ jusqu’à des valeurs comprises entre 1,5 ‰ et 2 ‰ à l’Eocène moyen puis jusqu’à une valeur de 1 ‰ à l’Oligocène.

Le δ13Cinf3varie depuis des valeurs comprises entre 1 ‰ et 1,5 ‰ à l’Eocène inférieur et moyen jusqu’à des valeurs de 1,5 ‰ à 2,5 ‰ à l’Oligocène.

Les courbes de δ13Cfr3-5 et de δ13Cfr5-8 sont similaires. Celles-ci évoluent depuis 2,5 ‰ à l’Eocène inférieur jusqu’à des valeurs comprises entre 1,5 ‰ et 2 ‰ au cours de l’Eocène moyen. A partir de l’EOT, les courbes de δ13C de ces deux fractions s’écartent : le δ13Cfr3-5 augmente (~0,5 ‰) alors que le δ13Cfr5-8 diminue (~0,5 ‰).

Le δ13Cfr8-20 évolue depuis des valeurs de 1 ‰ à 1,5 ‰ entre 42 et 52 εa avant d’atteindre des valeurs maximums de 2,5 ‰ à la fin de l’Eocène moyen. δes valeurs de δ13C de ces fractions vont ensuite diminuer de manière importante pour atteindre des valeurs de 0,5 ‰ à l’Oligocène. Les δ13Cfr20-160 enregistrent des valeurs et une évolution globalement identique à celles fractions 8-20 µm, les valeurs maximums enregistrées sont juste légèrement plus faibles et n’atteignent que 2 ‰ à la fin de l’Eocène moyen (Figure IV.17).

 Site ODP 511

Du fait du faible pourcentage en carbonate des échantillons à ce site, les mesures isotopiques ont seulement été réalisées sur les fractions 3-5 µm, 5-8 µm et 8-20 µm.

Les valeurs de δ13C des fractions à coccolithes 3-5 µm et 5-8 µm varient depuis un maximum de 2,5 ‰ à l’Eocène supérieur jusqu’à un minimum de 1 ‰ à l’EOT avant d’augmenter jusqu’à des valeurs comprises entre 2 ‰ et 3 ‰ à l’Oligocène inférieur.

169 Les δ13Cfr8-20 varient entre 1,5 ‰ et 2,5 ‰ entre l’Eocène supérieur et l’Oligocène inférieur (Figure IV.17).

 Sites ODP 689/690

Le δ13Cbulkaugmente le long de l’enregistrement depuis un minimum de 0,5 ‰ jusqu’à un maximum de 3 ‰ à l’Eocène supérieur puis celles-ci diminuent jusqu’à 1,5 ‰ au cours de l’Oligocène.

Le δ13Cinf3 montre la même évolution et les mêmes valeurs que celles du bulk précédemment décrites.

Le δ13Cfr3-5 et le δ13Cfr5-8 marquent une évolution similaire l’une par rapport à l’autre au cours de l’Eocène. δes fractions 3-5 µm varient depuis 0,5 ‰ jusqu’à 3 ‰ et les fractions 5-8 µm depuis 1 ‰ jusqu’à 3,25 ‰. Au cours de l’Oligocène les valeurs de δ13C de ces fractions diminuent de 1 ‰. Un écart plus important est observé entre ces deux fractions. δes fractions 5-8 µm présentent des valeurs plus positives d’environ 0,5 ‰ que les fractions 3-5 µm.

Le δ13Cfr8-20 évolue depuis un minimum de 0,7 ‰ à l’Eocène inférieur jusqu’à des valeurs comprises entre de 1 ‰ et 1,9 ‰ à l’Eocène moyen. δes valeurs de δ13C de ces fractions vont ensuite atteindre des valeurs maximums comprises entre 2,5 ‰ et 3 ‰ au cours de l’Eocène supérieur. Tout comme les fractions inférieures enrichies en coccolithes les valeurs de δ13C vont ensuite diminuer énormément pour atteindre au cours de l’Oligocène des valeurs comprises entre 0,6 ‰ et 1,2‰.

Le δ13Cfr20-160 enregistre des valeurs globalement plus faibles que les autres fractions. Les valeurs sont très variables et comprises entre 0 ‰ et 2,5 ‰.

Le δ13CS. linaperta augmente depuis des valeurs comprises entre 1 ‰ et 1,5 ‰ à l’Eocène inférieur et moyen (hormis un point à 0,5 ‰) jusqu’à des valeurs comprises entre 2 ‰ et 2,5 ‰ à l’Eocène supérieur avant de diminuer à l’Oligocène pour atteindre 1,25 ‰ (Figure IV.17).

 Site DSDP 549

Le δ13Cbulk est relativement stable le long de l’enregistrement avec des valeurs minimum de 0,5 ‰ et maximum de 2 ‰.

170 Le δ13Cinf3 montre la même évolution et les mêmes valeurs que celles du bulk précédemment décrites. Les valeurs de δ13C de ces fractions sont juste légèrement plus positives au cours de l’Oligocène.

Le δ13Cfr3-5 et le δ13Cfr5-8 marquent une évolution similaire au cours de l’Eocène. Leur signal isotopique est également très proche de celui du bulk. Au cours de l’Oligocène un écart plus important est observé entre ces deux fractions. Les fractions 5-8 µm présentent des valeurs systématiquement plus négatives d’environ 0,5 ‰ que les fractions 3-5 µm.

Le δ13Cfr8-20 montre la même évolution et les mêmes valeurs que celles du bulk

précédemment décrites

Le δ13Cfr20-160 enregistre des valeurs plus faibles que les autres fractions. Les valeurs sont très variables et comprises entre 0 ‰ et 1,5 ‰.

Le δ13CS. linaperta augmente depuis des valeurs comprises entre 0,5 ‰ et 1 ‰ à l’Eocène inférieur jusqu’à des valeurs comprises entre 1 ‰ et 1,5 ‰ à l’Eocène supérieur (Figure IV.17).

 Site ODP 865

Le δ13Cbulk diminue depuis le Paléocène et l’Eocène inférieur de valeurs comprises entre 3 ‰ et 3,5 ‰ à 2 ‰ au cours de l’Eocène moyen.

Le δ13Cinf3 varie depuis des valeurs comprises entre 3 ‰ et 2 ‰ au Paléocène jusqu’à des valeurs comprises entre 1 ‰ à 2 ‰ à l’Eocène moyen.

Les valeurs de δ13C des fractions 3-5 µm et 5-8 µm (ou 3-8 µm) marquent une évolution très similaire l’une par rapport à l’autre au cours de notre intervalle d’étude. Celles-ci varient depuis un maximum d’environ 3 ‰ au Paléocène jusqu’à des valeurs comprises entre 1,4 ‰ à 2 ‰ à l’Eocène moyen.

Le δ13Cfr8-20 diminue depuis un maximum de -3 ‰ au Paléocène et à l’Eocène inférieur jusqu’à des valeurs comprises entre 1 ‰ de 1,8 ‰ à l’Eocène moyen.

Tous comme aux autres sites, le δ13Cfr20-160 enregistre des valeurs plus faibles que les autres fractions. Les valeurs passent d’environ 3 ‰ au Paléocène et Eocène inférieur à des valeurs comprises entre 1 ‰ et 1,5 ‰ au cours de l’Eocène moyen (Figure IV.17).

172

Figure IV.17 : Evolution du signal isotopique en carbone des différentes fractions séparées, le bulk et de S. linaperta pour nos différents sites d’étude au cours du Paléogène. Les traits pleins représentent l’évolution du δ13C des fractions cibles 3-5 µm. δes traits pointillés représentent l’évolution du δ13Cbulk. Contrairement au δ18O, les valeurs et les évolutions du δ13C sont très variables selon les fractions et sites étudiés. δ’erreur analytique est de ± 0,02 ‰. Tous les résultats issus d’isotopie sont ici présentés, indépendamment de leur exclusion dans les interprétations finales.

 Le différentiel entre valeurs issues des fractions 3-5 µm et les autres fractions séparées

Les différentiels en δ13C entre les fractions 3-5 µm et les autres fractions constitutives du sédiment sont bien plus importants que ceux précédemment décrits en oxygène. Le différentiel est particulièrement important entre les δ13Cfr3-5 et les δ13Cfr8-20 ou les δ13Cfr20-160.

A l’inverse, le différentiel en valeurs de δ13C entre les fractions à coccolithes 3-5 µm et 5-8µm est très faible au cours de l’Eocène inférieur et moyen. Ces dernières commencent à différer significativement à partir de 38 εa jusqu’à l’Oligocène. Ce différentiel marque l’apparition d’effets vitaux différentiels en carbone entre petits et gros coccolithes et donc entre petites et grosses cellules au cours de l’Eocène supérieur. C’est l’amplitude de ce différentiel en carbone qui forme le cœur du paléobaromètre appliqué dans ce travail de thèse (Figure

IV.18).

Figure IV.18 : Evolution du différentiel entre le signal isotopique en carbone des fractions 3-5 µm et des différentes autres fractions pour nos différents sites d’étude au cours du Paléogène. Les barres grises correspondent à l’erreur analytique. δes points compris dans cette zone sont donc équivalents. Les différentiels sont importants entre les fractions 3-5 µm et 8-20 µm et supérieures à 20 µm. Le différentiel entre les fractions 3-5 µm et 5-8 µm est faible au cours de l’Eocène inférieur et moyen et augmente au cours de l’Eocène supérieur et de l’Oligocène. Tous les résultats issus d’isotopie sont ici présentés, indépendamment de leur exclusion dans les interprétations finales.

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3. La porosité interne des foraminifères planctoniques

La porosité interne des tests de S. linaperta ainsi que les paramètres associés (diamètre de pore et densité de pores) a pu être mesurée sur plusieurs échantillons des sites de hautes latitudes (ODP 689/690 et DSDP 549).

D’une manière générale, la porosité interne de S. linaperta de ces deux sites diminue au cours de l’Eocène et de l’Oligocène inférieur. Au site DSDP 549 la moyenne de la porosité interne passe de 5 % à 6 % à l’Eocène inférieur à des valeurs comprises entre 2 % et 4 % à l’Eocène inférieur. Au site ODP 689/690 la porosité interne de S. linaperta évolue de 4 % à 2 % entre 53 εa et 51 εa avant d’augmenter jusqu’à des valeurs de 5 % au début de l’Eocène moyen. Après ce maximum, les porosités diminuent jusqu’à des valeurs de 2 % à l’Oligocène (Figure IV.19).

Les diamètres de pores au site DSDP 549 sont relativement constants et compris entre 2 µm et 3 µm de moyenne au cours de l’Eocène. A l’inverse, aux sites ODP 689/690 l’évolution des diamètres de pores est plus variable. δe diamètre passe de 2 µm à l’Eocène inférieur à 4 µm au début de l’Eocène moyen avant de diminuer jusqu’à des valeurs inférieures à 2 µm à l’Eocène supérieur et à l’Oligocène. δ’évolution du diamètre de pores co-varie avec la porosité. C’est donc le diamètre de pore qui est le contrôle principal de la porosité interne de S. linaperta

aux sites ODP 689/690 et DSDP 549 (Figure IV.19).

La densité de pore de S. linaperta du site DSDP 549 diminue depuis des valeurs supérieures à 5 à des valeurs moyennes inférieures à 5 au cours de l’Eocène supérieur. Aux sites ODP 689/690, la densité de pores diminue depuis 5 à l’Eocène inférieur jusqu’à 2,5 au début de l’Eocène moyen avant de re-augmenter au cours de la fin de l’Eocène pour revenir à des valeurs de 5. A ce site l’évolution de ce paramètre est anti-corrélée à l’évolution du diamètre de pores (Figure IV.19).

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Figure IV.19 : Evolution de la porosité interne, du diamètre et de la densité de pores du foraminifère planctonique S. linaperta des sites ODP 689/690 et DSDP 549 au cours du Paléogène. La porosité interne diminue aux deux sites étudiés au cours du Paléogène. Le diamètre de pores co-varie avec la porosité.

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4. Reconstitutions des SSTs et des pCO

atmosphériques cours du