Relative effect of taphonomy on calcification temperature estimates from fossil planktonic foraminifera

This paper explores the effects of preservation and taphonomy on the ultrastructure of recent and fossil (Quaternary and Neogene) Globigerinoides using scanning electron microscopy and thin section petrography. We show preservation states from: pristine (plankton tow) specimens that are “glassy”, have a microcrystalline test structure, and bear sharply defined interpore ridges with delicate spines; through core top and fossil specimens that have gametogenic calcite veneers of euhedral or lumpy deposits covering the interpore ridges and spine bases; to fossil material with extensive dissolution of the test wall and diagenetic calcite formed during shallow burial (less than 300 m below the sea floor). The latter produce a “grainy” texture to the test. Although we cannot unravel the precise effects of ecology and taphonomy on calcification temperature at every site, we show that for well-preserved fossil material with gametogenic calcite, temperature estimates are typically 2–3 °C cooler than modern sea surface, and are similar to those recorded using the δ18O of core top material from tropical latitudes. In contrast, at tropical sites with poor fossil preservation, estimates of calcification temperature are significantly cooler, sometimes by more than 10 °C than expected from present observations.

RésuméCe papier explore les effets de la dissolution et de la taphonomie sur l’ultrastructure des Globigerinoides récents et fossiles (Quaternaire et Néogène). Nous avons utilisé la microscopie électronique ainsi que des lames minces pétrographiques. Nous montrons différents états de préservation : depuis de parfaits spécimens transparents (filet à plancton) ayant une structure du test microcristalline et présentant des rides entre les pores aiguës bien définies et portant de délicates épines de calcite, en passant par des spécimens à préservation intermédiaire provenant d’échantillons de surface ou fossiles qui ont des revêtements de calcite gamétogénique sous forme euhedral ou sous forme de dépôt granuleux couvrant les inter-rides et la base des épines jusqu’aux spécimens fossiles présentant une intensive dissolution des parois du test et de la calcite diagénétique formée lors de l’enfouissement peu profond (moins de 300 m de profondeurs sous la surface des sédiments). Dans ce dernier cas, la texture du test est granuleuse. Bien que nous ne puissions pas révéler avec précision la part des causes écologiques ou taphonomiques sur la température de calcification à chacun des sites examinés, nous montrons qu’aux latitudes tropicales pour les échantillons fossiles avec calcite gamétogénique les estimations de températures calculées sur la base du δ18O sont de 2 à 3 °C plus froides que les température mesurées aux même sites, mais néanmoins similaire à celles estimées pour les échantillons provenant des sédiments superficiels avec la même méthode. Au contraire, pour le matériel fossile fortement recristallisé (environ 30 % de calcite diagénétique) et provenant de sites tropicaux les estimations de températures de calcifications sont significativement plus froides, montrant dans certains cas une différence de plus de 10 °C avec l’actuel.