Strontium/Calcium ratio, carbon and oxygen stable isotopes in coccolith carbonate from different grain-size fractions in South Atlantic surface sediments

In this study, the Strontium/Calcium (Sr/Ca) ratio, and the carbon and oxygen isotopic compositions of coccoliths are investigated in three different grain-size fractions (<20 μm, 15–5 μm, <5 μm) of 17 surface sediment samples from the Equatorial and South Atlantic. The results are compared to environmental parameters in order to assess the factors controlling the observed coccolith geochemical patterns. Isotopic and geochemical composition of coccolith species in surface sediment samples from the South Atlantic greatly varies according to the different grain-size fractions. However, even if the absolute values show a great offset, the general trends are comparable. The δ18O values show a decreasing trend with increasing temperature. The δ13C and Sr/Ca ratio are mainly influenced by productivity of coccolithophores, which is in turn controlled by different factors, such as temperature, nutrient supply and productivity of other phytoplankton groups. Dilution and dissolution are negligible factors in these open marine samples. Therefore, coccolith abundance in bulk sediment is the best approximation for productivity of coccolithophores. The various coccolith species fractionate Sr differently, as is best shown by the 5–15 μm fraction where three species (Calcidiscus leptoporus, Helicosphaera carteri and Coccolithus pelagicus) predominantly occur.

RésuméDans cette étude, le rapport Strontium/Calcium (Sr/Ca) et les compositions isotopiques en carbone et oxygène des coccolithes sont mesurés dans trois différentes fractions granulométriques (< 20 μm, 15–5 μm, < 5 μm) et dans 17 échantillons des sédiments de surface provenant de l’Atlantique équatorial et méridional. Les résultats sont comparés aux paramètres environnementaux disponibles afin d’appréhender les facteurs qui contrôlent les compositions géochimiques des coccolithes. Les compositions isotopiques et géochimiques des différentes espèces de coccolithes dans les sédiments de surface de l’Atlantique Sud montrent de fortes variations dans les différentes fractions granulométriques analysées. Cependant, si les valeurs absolues montrent des différences significatives, les tendances générales sont comparables. Les valeurs des isotopes de l’oxygène ont tendance à diminuer avec l’augmentation de la température. Les valeurs du δ13C et du rapport Sr/Ca sont surtout contrôlées par la productivité des coccolithophoridés. Celle-ci est, quant à elle, contrôlée par plusieurs facteurs, notamment la température des eaux de surface, l’apport en nutriments et la productivité d’autres groupes phytoplanctoniques. Les effets de la dilution sédimentaire et de la dissolution sont négligeables dans les échantillons de surface étudiés. L’abondance des coccolithes dans les sédiments fournie donc une bonne approximation de la productivité des coccolithophoridés. Les espèces effectuent un fractionnement du Sr différent, comme le montre la fraction 5–15 μm, où trois espèces (Calcidiscus leptoporus, Helicosphaera carteri et Coccolithus pelagicus) sont dominantes.