Fractionnements isotopiques du bore dans les processus de surface

Cette étude se propose de se concentrer sur deux aspects principaux de la géochimie du bore à la surface de la Terre. Les compositions isotopiques en bore sont en effet utilisées pour tracer plusieurs processus impliqués dans l’évolution du climat sur les temps géologiques, à savoir les variations du pH de l’océan et l’altération chimique des continents. De plus, le bore est sensible aux réactions biologiques, ce qui en fait un potentiel traceur du couplage entre flux d’altération et recyclage biologique. Le pH des océans est supposé être enregistré dans la signature isotopique en bore des carbonates marins. Dans un premier temps, l’étude de l’incorporation du bore dans des carbonates précipités en laboratoire a ici permis de mettre en évidence le rôle prédominant de la cristallographie sur le fractionnement isotopique du bore dans les carbonates inorganiques, et donc sur la sensibilité du d11B au pH. De plus, d11B dans l’aragonite est en accord avec l’hypothèse qui sous-tend l’utilisation du paléo-pHmètre ; à savoir que l’ion borate est la seule espèce incorporée et ce, sans fractionnement isotopique. A l’inverse, la calcite peut incorporer aussi l’espèce acide borique. Ceci a des implications sur notre compréhension de l’effet vital dans les carbonates biogéniques et sur l’utilisation du paléo-pHmètre. Dans un second temps, la comparaison des flux et fractionnements en bore de deux petits bassins versants a mis en évidence le comportement contrasté du bore. Dans le bassin de Mule Hole, les flux de bore sont dominés par les apports atmosphériques et la végétation, ce qui implique des valeurs de d11B parmi les plus élevées jamais mesurées dans le dissous. Nous confirmons que les processus d’altération chimique fractionnent les isotopes du bore lors de la formation de minéraux secondaires. Dans le bassin de Shale Hills, les flux de bore dissous sont dominés par les apports atmosphériques et les interactions eaux-roches, en particulier par les apports de bore par les eaux souterraines ayant réagi avec la roche sédimentaire. L’ensemble de ces résultats confirment le potentiel des isotopes du bore comme traceur des processus de surface mais appellent à une meilleure compréhension des fractionnements isotopiques induits par les processus biologiques.