Un proxy géochimique fondé sur la composition isotopique du bore (souvent exprimée en δ11B) mesurée dans des tests carbonatés, des minéraux authigéniques ou des sédiments massifs et utilisé pour déduire le pH de l'eau de mer passée et, par extension, certains aspects du système carboné marin et du CO2 dissous.

Principe

Le bore en milieu marin existe principalement sous deux formes (acide borique et ion borate) qui fractionnent les isotopes selon le pH ; le rapport isotopique incorporé dans les carbonates biogéniques ou les phases authigéniques enregistre ce fractionnement lié à la spéciation et renseigne donc sur le pH de l'eau de mer lors de la formation, sous réserve d'hypothèses sur la concentration du bore et la température.

Démonstration

Des tests de foraminifères planctoniques extraits d'un carottage quaternaire affichent des variations systématiques de δ11B qui, converties en pH à l'aide de facteurs de fractionnement spécifiques aux espèces et d'un modèle de concentration du bore marin, reproduisent les oscillations de pH et de CO2 atmosphérique durant les cycles glaciaire–interglaciaire.

Mauvaise application

Considérer un δ11B mesuré sur un sédiment brut ou sur un carbonate mal préservé comme un enregistrement direct du pH sans corriger les effets vitaux propres aux espèces, l'altération diagenétique ou les variations séculaires de la concentration en bore conduit à des reconstructions erronées.

Conséquence

Appliqué correctement, avec calibration par espèce et contrôle diagenétique, le bore isotopique fournit des contraintes quantitatives sur le pH de surface passé et améliore les reconstitutions du CO2 atmosphérique et de la chimie du carbone océanique.

Inversion

Au lieu d'interpréter δ11B comme un enregistreur de pH, on peut inverser l'approche et utiliser des contraintes pH indépendantes pour estimer des variations séculaires de la concentration en bore de l'eau de mer ou pour détecter une altération diagenétique des archives carbonatées.

Limite

Valable pour les carbonates biogéniques, certains minéraux authigéniques et des sédiments soigneusement contrôlés ; limitée en présence d'une diagenèse forte, de variations marines de salinité importantes ou d'effets vitaux inconnus ; ce n'est pas un proxy direct d'alcalinité ou de carbone inorganique dissous sans données complémentaires.

Tension sémantique

La tension s'exprime entre l'usage des isotopes du bore comme proxy de pH simple et leur lecture comme signal composite influencé par des offsets biologiques spécifiques, des variations de concentration en bore et l'altération post‑dépositionnelle.

Synthèse

Le proxy isotopique du bore combine un mécanisme de fractionnement dépendant du pH avec une sélection d'échantillons appropriée et des contraintes contextuelles pour reconstruire quantitative‑ ment l'acidité passée de la surface océanique et les variations du cycle du carbone, en reconnaissant les incertitudes liées aux effets biologiques et diagenétiques.