La porosité interne des foraminifères planctoniques

Un autre paramètre, morphologique celui-là, a été testé à titre exploratoire au cours de ce travail de thèse : la variation de la porosité interne des foraminifères planctoniques. Ce travail est le fruit de l’encadrement de deux étudiants : Yassine Azzimani (M1 - 2017) et Beatrice Below (M2 - 2018). δ’étude de la porosité interne des foraminifères planctoniques impliquant un état de préservation suffisant de ces organismes, ce paramètre n’a pu être testé que sur deux sites d’étude : le site austral ODP 689/690 et le site DSDP 549, où la préservation est considérée comme bonne à moyenne pour notre intervalle d’étude.

Les pores sont des perforations des tests hyalins des foraminifères de l’ordre de 2 à 10 m de diamètre. Les pores sont créés par la résorption de la calcite précédemment déposée au niveau de certains sites de la paroi du test. Si leur fonction reste très peu documentée, les regroupements de mitochondries près des pores suggèrent un rôle dans les exchanges gazeux (Burke et al., 2018). En 1968, Bé montre que la porosité de différentes espèces de foraminifères planctoniques semble homogène au sein de mêmes ceintures climatiques latitudinales (Figure

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III.18) (Bé, 1968). δa porosité interne de ces organismes pourrait donc servir d’indicateur climatique (Frerichs et al., 1972; Fisher et al., 2003; Desmares et al., 2016). La porosité représente la surface occupée par les pores sur une portion de test. Elle est contrôlée à la fois par la taille des pores et par leur densité. Si la taille, la forme et la répartition des pores sont relativement constantes au sein d’une même espèce à un temps donné (ces paramètres peuvent changer en fonction des changement environnementaux), d’importantes variations peuvent être observées entre les familles et les genres (Bé, 1980).

Figure III.18 : Porosité interne de 22 morpho-espèces de foraminifères planctoniques actuels en fonction des ceintures climatiques. Les limites de couleur entre les différents domaines correspondent aux isoporosités 2, 5, 10 et 18% (Modifiée d'après Bé (1968)).

δ’avantage de cette méthode est qu’étant basée sur une réponse physiologique aux paramètres environnementaux, elle est indépendante des proxies géochimiques et des incertitudes qui leur sont propres. εême s’il n’existe pas encore d’équation de transfert direct entre la porosité et la température, lorsque la température augmente le diamètre, la densité des pores et donc la porosité augmente. Cependant, parmi ces deux variables il semble que le diamètre de pores est le principal facteur qui contrôle la porosité (Burke et al., 2018). La densité de pores serait également influencée par la salinité : une augmentation de salinité faisant

138 diminuer la densité de pores (Bijma et al., 1990). La comparaison entre les valeurs de la porosité (porosité, diamètre moyen des pores et densités de pores) et le signal isotopique de ces mêmes foraminifères planctoniques permet de discuter du signal (température, salinité…) porté par les deux proxies.

Au cours des travaux des étudiants de Master (Azzimani, 2017; Below, 2018) l’espèce cible est une forme globuleuse à test trochospiralé : Subbotina linaperta. Cette espèce présente une large répartition stratigraphique (50 εa à 33 εa) permettant son étude sur tout l’Eocène. Cette espèce cosmopolite est présente en abondance à toutes les latitudes. De plus, des analyses isotopiques ont déjà été réalisées sur cette archive aux sites ODP 689/690 (Mackensen et Ehrmann, 1992). S. linaperta est une forme de thermocline(Olsson et al., 2006); son étude nous renseignera donc sur l’évolution des températures de subsurface. Il aurait été pertinent de comparer l’évolution de la porosité de ces formes de thermocline à celle de formes de surface parmi les Morozovella. δ’étude de ces formes de surfaces aurait également permis la comparaison directe inter-proxies entre le signal isotopique des foraminifères planctoniques et des coccolithes. Malheureusement, très peu de spécimens de Morozovella ont été retrouvés au niveau de nos sites d’étude (hormis le site Pacifique ODP 865 où ce genre est particulièrement abondant). Si la porosité des foraminifères change au cours de l’ontogénèse, celle-ci se stabilise au stade adulte (Hemleben et al., 1989). Les spécimens sélectionnés doivent donc être autant que possible dans la même gamme de taille (300 µm ±50 µm) et la porosité sera toujours mesurée sur la dernière loge (Figure III.19).

Figure III.19 : Images au microscope électronique de paillasse d’une Subbotina linaperta (face spirale) du site ODP 690 (52,4 Ma). La préservation est considérée comme modérée à bonne. En jaune : mesure de la taille du foraminifère (Photo de Yassine Azzimani (M1)).

139 La dernière loge est désolidarisée du reste du test en utilisant une aiguille ou une lamelle de verre. Les fragments de cette loge sont ensuite prélevés et photographiés au microscope électronique Hitachi tabletop SEM TM3000 (Laboratoire CR2P). Les images sont ensuite analysées grâce au logiciel JmicroVision (Figure III.20). Les paramètres alors obtenus sont l’aire de la surface analysée (µm²), le nombre de pores dans cette surface et le diamètre de chacun de ces pores. Afin de comparer nos résultats avec ceux déjà existant provenant du travail de (Bé, 1968) une surface de référence de 625 µm² a été sélectionnée. Les pores sont identifiés par nuances de gris par le logiciel, les surfaces les plus sombres sont alors assignées à une classe correspondant aux pores.

Figure III.20 : Image de la porosité interne de S. linaperta du site ODP 690 (49,6 Ma). Contour vert : Polygone défini manuellement. En rouge : porosité estimée à partir du seuillage de gris (Below, 2018).

Le bon seuillage par nuances de gris du logiciel est systématiquement vérifié pour chaque photographie avant de lancer le calcul du pourcentage de porosité. Ce pourcentage correspond à l’espace occupé par les pores par rapport à la surface analysée. La répétition des analyses sur le même fragment indique une erreur de 0,5 % sur le pourcentage de porosité entre les mesures (Desmares et al., 2016). Aucune erreur sur le nombre de pores n’est observée, la source d’erreur réside dans le calcul de l’aire des pores qui est fonction du seuillage proposé

140 par le logiciel et acceptée par l’utilisateur. δe logiciel propose alors une porosité moyenne mais les paramètres de la porosité peuvent ensuite être calculés :

Densité�de�pores =^{nombre�de�pores�par�polygone� ×}_{surface�du�polygone}

Et la formule du diamètre de pore qui en résulte :

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Chapitre IV :

Résultats

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1. Composition des échantillons sédimentaires 143

1.1. Séparations granulométriques 143

1.2. Evolution de la taille des coccolithes 155

2. Les isotopes stables des fractions séparées 159

2.1. Isotopes stables de l’oxygène (δ18O) 159

2.2. Isotope stable du carbone (δ13C) 167

3. La porosité interne des foraminifères planctoniques 174

4. Reconstitutions des SSTs et des pCO2 atmosphériques cours du Paléogène 176

4.1. Les températures des eaux de surface (SST) 176

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IV. Résultats