Este trabajo analiza si las relaciones B / Ca en
foraminíferos planctónicos están correlacionados con el pH del agua de mar y el
agua del mar pueden grabar borato / ratios de bicarbonato, aunque otros
factores también pueden controlar B / Ca.
También se observa una correlación significativa entre B /
Ca en G. ruber y salinidad, pH o carbono inorgánico disuelto (CID), ya sea en
el mar de Arabia occidental u oriental que arroja serias dudas sobre la
utilidad de las relaciones B / Ca como representante de pH o pCO2 .
1.
Introducción
Los océanos pueden ser una fuente o
sumidero de CO2 en función de la presión parcial relativa de este gas en la
atmósfera y el agua de mar. Un aumento de CO2 en agua de mar disminuye su pH y
conduce a una disminución en la concentración de iones carbonato ([CO3 2 -]),
que a su vez puede inhibir el crecimiento de la concha de organismos calcáreos
o incluso disolver sus conchas.
Con el fin de medir las variaciones pasadas
en pH y [CO3 2 -], empíricamente y para validarlos se
requiere una presencia robusta del sistema
carbonato.
Usando la relación B / Ca en Globigerinoides
bulloides y Globigerinoides inflata y el coeficiente empírico partición de boro
se puede reconstruir el pH y la pCO2 del agua de mar y mostraron que
durante el último máximo glacial (UMG), el pH era de 0,15 unidades superior y
pCO2 acuosa fue 95 μatm menor en el sur del Océano Pacífico.
Sin embargo, estudios recientes han
demostrado que B / Ca en foraminíferos planctónicos puede verse afectada por
factores tales como el ion carbonato, el carbono inorgánico disuelto, la
temperatura, la salinidad y el crecimiento tasa, lo que complica la
interpretación de este representante.
El objetivo de la presente comunicación es
entender si relaciones de B / Ca en G. ruber responden a los cambios de pH
entre el Holoceno y LGM o si la incorporación de boro se controla por
procedimientos distintos de pH.
2.
Configuración regional
El Mar Arábigo está influenciado por
vientos del monzón en el suroeste durante los monzones verano del hemisferio
norte y noreste durante el invierno y
los patrones de circulación del agua asociados.
Los fuertes vientos del monzón del suroeste
soplan a través del Mar de Arabia, haciendo el transporte en alta mar en Ekman
e intenso afloramiento estacional a lo largo de los márgenes de Omán y Somalia
y surgencias débiles a lo largo de algunas partes de la costa este de la India.
Las aguas de surgencia son frías y ricas en nutrientes y también cargadas de
CO2 superficial.
La surgencia de aguas frías del subsuelo en
el Mar Arábigo occidental crea un gradiente de temperatura de este a oeste en
la región.
3.
Materiales y métodos
La muestra de sedimento húmedo se tamizó
(tamiz de 150 micras), se secó y se tamizó de nuevo en una gama estrecha de
tamaños de 300 a 355 micras. Esta fracción se sometió a ultrasonidos en metanol
durante ~ 8 s a 40 Hz para limpiar las conchas. Las conchas limpias se secaron
en un horno a 50 ° C. Todas las conchas de G. ruber (blanco) fueron recogidas
(n = 60) y se pesaron en una microbalanza (1σ precisión = ± 2 g, n = 10) y el
peso individual de cada concha se promedia.
Las conchas G. ruber (n = 60) fueron
aplastadas utilizando placas de vidrio pre-limpiadas. Fueron lavadas con agua
desionizada y metanol sucesivamente y se llevaron a cabo para eliminar las
arcillas, seguido de la eliminación de silicato de grano grueso bajo un
microscopio binocular. La etapa de limpieza reductora no se llevó a cabo.
Antes de la disolución, las muestras se
enjuagaron dos veces con ácido (0,001 M HNO3) para eliminar cualquier
contaminantes adsorbidos.
Finalmente, las muestras limpiadas se
disolvieron en 200 ml de 0,075 M HNO3 para mediciones en el ICP-MS.
Isótopos de oxígeno y carbono se analizaron
en un espectrómetro de masas 'Isoprime' en el LDEO.
Con el fin de calcular las concentraciones
de borato, se utilizaron a lo largo del transecto Mar Arábigo Occidental. Los cálculos
del sistema CO2 se realizaron mediante un programa basado en Excel Microsoft.
Los parámetros de entrada fueron salinidad, temperatura, alcalinidad, TCO2 y
nutrientes, y las constantes utilizadas fueron las siguientes: pKB y KHSO4 son
de Dickson (1990), la relación entre el total de B en el agua de mar y
clorinidad de Lee et al. (2010) y K1 y K2 constantes de disociación de
carbonato de Lueker et al. (2000). Los cálculos de pH se realizaron en la
"escala total".
4.
Resultados
Un claro aumento de B / Ca se ve
durante el período del 5 al 12 kyr. Este periodo coincide con un aumento en la
intensidad de la surgencia, como se indica por un aumento en el flujo de G. bulloides.
Como se observa en la Tabla 1,
más altos ratios de B / Ca de ODP 723A son seguidos por AAS9 / 21 para el
Holoceno tardío, así como LGM. Temperatura, salinidad y pH difiere entre estos
sitios en ~ 2.5 ° C, 1psu y 0,3 unidades
respectivamente, mientras que la diferencia B / Ca es ~ 40 mmol / mol. Por otra parte, la diferencia B / Ca en
Holoceno tardío y LGM oscila entre 1 y 10 mmol / mol.
Las relaciones Mg / Ca del núcleo
de ODP 723A oscilaron de 4 a 5,5 mmol / mol y las TSM reconstruidos variaron
del 24 al 28 ° C durante los últimos 22 ka (Fig. 3c). Los valores de salinidad
reconstruidos variaron desde 34,4 hasta 37,5 ups (. Figura 3d). El B / Ca está
débilmente correlacionado con Mg / Ca (TSM) (R2 = 0.24, n = 39, P-valor =
0,007) (figura 5a.), Mientras que no hay ninguna relación con la salinidad
reconstruida (R2 = 0,03; n = 16) . En Core AAS9 / 21, B / Ca varió 117-132 mmol
/ mol (fig. 4a) y SST varió de 25 ° C a 29 ° C (Fig. 4b). En este núcleo B / Ca
y Mg / Ca muestran correlación significativa (R2 = 0,4, n = 23, p-valor =
0,005) (Figura 5b.). Sin embargo, B / Ca y la salinidad (Fig. 4c) no mostraron
ninguna correlación (R2 = 0,07; n = 18). En el núcleo ODP 723A, los pesos de la concha de G. ruber
variaron del 12 al 19 mg (Fig. 3e).
5.
Discusión
Nuestros datos muestran que las TSM en WAS
fueron inferiores que en EAS. Por lo tanto, sería de esperar de acuerdo con el
estudio de Wara et al. (2003), que las concentraciones del WAS de B / Ca
debería ser menor en comparación con los de EAS. Pero, por el contrario, los
valores de B / Ca en WAS son mucho más altos que sugiere que la temperatura no
es el único factor de control de la incorporación del boro.
la fuerza del monzón. Sus resultados
muestran que la intensidad del afloramiento fue débil durante el último período
glacial y fortaleció 12-5 kyr y luego, eventualmente se debilitó después de 5
kyr (fig. 3b). Sorprendentemente altos valores de B / C se observaron durante
un periodo de afloramiento intenso 12-5 kyr (fig. 3a).
Se sabe que a medida que el pH aumenta, la
proporción de boro en las borato formade aumenta, mientras que el ácido bórico
disminuye (Dickson, 1990). Así que en el pasado como surgencia se hizo más
intensa, la concentración de [B (OH4) -], así como [CO3 2
-] debe haber disminuido debido a una disminución en el pH y por lo tanto
la incorporación de boro en conchas de foraminíferos debe haber también
disminuyó .
Otro factor que podría ser importante a
este respecto es la tasa de crecimiento de foraminíferos o cambios relacionados
con el tamaño en B / Ca.
Nuestro estudio sugiere que aunque la
temperatura parece tener un control sobre la incorporación de boro en G. ruber
en el Mar Arábigo, la tasa de crecimiento puede desempeñar un papel en las
regiones de afloramiento con mayor boro en proyectiles durante los períodos de
surgencia intensos. Esta inferencia es apoyada también por la toma de muestras
de temporada por las trampas de sedimentos desde el árabe occidental.
6.
Conclusiones
El B / Ca partir de dos núcleos de
sedimentos desde el Mar Arábigo se correlaciona positivamente con Mg / Ca TSM
derivadas. También parece haber una falta de una correlación significativa
entre B / Ca y salinidad, pH o DIC.
En resumen, nuestros datos no
parecen apoyar el uso de relaciones B / Ca en foraminíferos para estimar
cambios en el sistema océano carbonato.
7.
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