Une nouvelle approche isotopique pour améliorer les reconstitutions climatiques passées
Une équipe internationale, incluant des chercheurs CNRS-INSU, a réussi à montrer que les processus cinétiques impliqués dans la formation de la coquille de certains foraminifères peuvent perturber l'enregistrement de la température des océans. Grâce à l'analyse des clumped isotopes Δ47 et Δ48 1, les chercheurs proposent une nouvelle méthode pour identifier ces biais et améliorer les reconstructions des climats passés.
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Dans le CO₂ issu du carbonate de calcium, les isotopes du carbone et de l’oxygène se combinent selon différentes masses, notamment 47 et 48. À l’équilibre isotopique, l’abondance de la masse 47 dépend directement de la température de formation du carbonate. La masse 48 fournit une information complémentaire : la comparaison de Δ47 et Δ48 permet de détecter d’éventuels biais liés à la formation du carbonate. Cette méthode est appelée « dual clumped isotopes ».
Les foraminifères sont de micro-organismes marins avec une coquille en carbonate de calcium. Présentes dans les sédiments marins, ces coquilles fossiles constituent de précieuses archives des climats passés. Leur composition isotopique est notamment utilisée pour reconstituer les températures des océans et mieux comprendre l'évolution du climat. La thermométrie basée sur les clumped isotopes (Δ47) permet d'estimer directement la température à laquelle un carbonate s'est formé, indépendamment de la composition isotopique de l'eau de mer. Cependant, des processus cinétiques associés à la formation de la calcite peuvent perturber cet enregistrement et conduire à des estimations de température biaisées.
Dans une étude publiée dans Communications Earth & Environment, les chercheurs ont mesuré simultanément deux paramètres isotopiques, Δ47 et Δ48, sur différents foraminifères actuels et fossiles. Les résultats montrent que certains grands foraminifères benthiques peuvent présenter un biais significatif (Fig.1), conduisant à sous-estimer la température réelle de croissance de plusieurs degrés. Cependant, les analyses d’autres espèces de grands foraminifères fossiles du genre Nummulites, âgés d'environ 46 à 52 millions d'années, sont compatibles avec l'équilibre isotopique (Fig.1), permettant d’estimer des températures océaniques comprises entre environ 25 et 29 °C. Les résultats sur les foraminifères planctoniques sont aussi compatibles avec l’équilibre isotopique dans les limites des incertitudes (Fig.1), mais des analyses complémentaires seront nécessaires pour confirmer cette tendance.
Cette étude souligne ainsi l'importance de mieux comprendre les mécanismes cinétiques de formation des coquilles de foraminifères pour interpréter correctement les paléo-températures. La combinaison des mesures Δ47–Δ48 constitue un nouvel outil pour distinguer les enregistrements affectés par des biais cinétiques, et ainsi améliorer les reconstructions des températures océaniques du passé.
Laboratoires CNRS impliqués
Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (EPOC - OASU)
Tutelles : CNRS, BORDEAUX INP, Université Bordeaux
Pour en savoir plus
Davies, A. J. et al. Dual clumped isotopes in foraminiferal calcite reveal kinetic bias in some species. Communications Earth & Environment (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03770-y