Un proxy qui utilise les rapports isotopiques du silicium (souvent exprimés en δ30Si) conservés dans l'opale biogénique (squelettes de diatomées et d'éponges), des phases authigéniques ou la silice dissoute pour inférer des changements passés dans l'utilisation de la silice, le cycle des nutriments, l'intensité de l'upwelling et les apports d'altération.

Principe

La capture biologique et la précipitation inorganique de la silice dissoute entraînent un fractionnement isotopique : les organismes incorporent préférentiellement le Si léger, et le pool dissous résiduel s'appauvrit isotopiquement en léger et s'enrichit en isotopes lourds à mesure que l'utilisation augmente ; le δ30Si conservé enregistre donc le degré d'utilisation de l'acide silicique et des aspects du cycle du silicium marin.

Démonstration

L'opale de diatomées d'un carottage côtier à haute productivité montre des δ30Si élevés durant des intervalles de déplétion saisonnière en silice, compatibles avec une quasi‑utilisation complète de la silice en surface, alors que des valeurs plus faibles indiquent une silice dissoute abondante ou des apports fluviaux récents.

Mauvaise application

Utiliser le δ30Si de l'opale brute provenant d'assemblages mélangés sans tenir compte du fractionnement spécifique aux espèces, du biais de dissolution ou des changements de δ30Si source (p. ex. apports fluviaux) peut déformer l'interprétation de l'utilisation des nutriments ou de l'intensité de l'upwelling passés.

Conséquence

Appliqués avec identification taxonomique et évaluation diagenétique, les isotopes du silicium quantifient l'utilisation relative de la silice et aident à reconstituer la dynamique des nutriments passés, l'export de silice biogénique et les liens entre l'altération continentale et la productivité océanique.

Inversion

On peut inverser l'usage du proxy et utiliser des archives indépendantes de productivité ou d'upwelling pour estimer des variations passées du δ30Si source ou détecter une altération diagenétique, plutôt que d'inférer la productivité uniquement à partir du δ30Si.

Limite

Pertinent là où la silice biogénique est préservée et non surimprimée par la dissolution ou la recristallisation ; limité dans les sédiments calcaires ou fortement bioturbés et quand des taxons multiples aux fractionnements différents dominent ; ce n'est pas un proxy autonome de la productivité absolue sans éléments complémentaires.

Tension sémantique

La tension réside entre l'interprétation de δ30Si comme signal pur d'utilisation biologique et la reconnaissance de son influence par la provenance, les apports fluviaux et la dissolution post‑dépositionnelle, nécessitant des approches multiproxys pour séparer les effets.

Synthèse

Le proxy isotopique du silicium exploite le fractionnement induit par les processus biologiques et chimiques du Si pour enregistrer le degré d'utilisation de l'acide silicique et des composantes du cycle marin du silicium, permettant de reconstituer la dynamique des nutriments et les apports d'altération lorsqu'il est contextualisé taxonomiquement et diagenétiquement.