Mesure des rapports d'isotopes stables (généralement δ13C et δ18O) dans les minéraux carbonatés et les tests carbonatés biogènes issus de sédiments marins, utilisée pour déduire les conditions environnementales, climatiques et diagenétiques passées.

Principe

La fractionation isotopique entre le carbonate et l'eau environnante ou la matière organique traduit des processus physiques et biologiques ; des lois dépendantes de la température, de la salinité et de la productivité ainsi que des décalages spécifiques aux espèces contrôlent les rapports isotopiques observés.

Démonstration

Mesurer le δ18O et le δ13C sur des foraminifères planctoniques séparés par intervalles dans une carotte marine afin de reconstituer les variations relatives de la température de surface et du cycle du carbone pendant une déglaciation.

Mauvaise application

Interpréter une variation de δ18O uniquement comme un changement de température sans tenir compte des variations simultanées du δ18O de l'eau de mer (volume de glace ou salinité), des effets vitaux propres aux espèces ou d'une altération diagenétique postérieure.

Conséquence

Appliquée correctement, elle fournit des contraintes quantitatives et relatives sur la température passée, l'hydrologie locale et globale et la dynamique du cycle du carbone, et améliore la corrélation stratigraphique entre carottes.

Inversion

Au lieu d'analyser les isotopes stables du carbonate, on peut analyser les isotopes de la matière organique ou les isotopes radiogéniques ; l'inversion du concept consisterait à considérer les rapports isotopiques comme des indicateurs d'âge directs plutôt que des traceurs environnementaux.

Limite

S'applique aux phases carbonatées primaires et bien préservées (foraminifères, coquilles, carbonates authigéniques) ; exclut les échantillons fortement recristallisés et ne fournit pas d'âges absolus par elle-même.

Tension sémantique

Se confronte à d'autres proxys paléoenvironnementaux (ex. thermométrie Mg/Ca, indices d'insaturation des alcénones) ; des signaux contradictoires peuvent apparaître lorsque température, salinité et fractionnement biologique provoquent des changements isotopiques similaires.

Synthèse

L'analyse des isotopes stables des carbonates marins combine les valeurs mesurées de δ13C et δ18O avec la connaissance des processus de fractionation, de l'écologie des espèces et de l'histoire diagenétique pour reconstruire les conditions océaniques passées en quantifiant les incertitudes.