Reconstrucción paleoceanográfica de los últimos 32 ka en el Atlántico Nororiental y Mediterráneo Occidental a partir del desarrollo de técnicas geoquímicas en asociaciones de cocolitofóros

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Colecciones : TD. Ciencias experimentalesDGL. Tesis del Departamento de Geología
Fecha de publicación : 2011
[ES] Los cocolitóforos son algas calcáreas unicelulares que juegan un importante papel en el ciclo del
carbono ya que toman carbono de las aguas superficiales durante la fotosíntesis y la calcificación y lo
transfieren al océano profundo. Por ello, los cocolitóforos son actores clave en la regulación de la tasa
de intercambio de CO2 entre la atmósfera y el océano, y por tanto, en el cambio climático global.
Esta tesis presenta estudios sobre geoquímica y morfometría en cocolitos de los testigos MD95-2043 y
MD03-2705, recuperados del mar de Alborán y la costa de Mauritania, respectivamente. El mar de
Alborán es la cuenca más occidental del mar Mediterráneo, y por ello, la conexión directa con el
Atlántico. La interacción con aguas atlánticas hace que este mar sea una de las áreas más productivas
del Mediterráneo, además, al ser una cuenca semicerrada, presenta una sensibilidad particular a los
cambios climáticos que ocurren en regiones de latitudes medias. Por otra parte, la costa noroccidental
africana es una región altamente productiva donde los vientos alisios del noreste inducen la aparición
de una surgencia costera mientras que los aportes eólicos desde el cercano Sáhara fertilizan las aguas
superficiales. En ambas regiones, las condiciones climáticas y paleoceanográficas están controladas
por el ciclo estacional de migraciones latitudinales de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT).[EN] Coccolithophores are calcareous unicellular algae that play an important role in the carbon cycle
because they take carbon from the surface waters during the photosynthesis and the calcification and
transfer it to the deep ocean. Hence, they are key actors in the regulation of the rate of CO2 exchange
between the atmosphere and the ocean, and therefore, in the global climate change.
This thesis presents studies on coccolith geochemistry and morphometry from cores MD95-2043 and
MD03-2705 retrieved from the Alboran Sea and off Mauritania respectively. The Alboran Sea is the
westernmost basin of the Mediterranean Sea, and therefore, the direct link with the Atlantic. The
interaction with the Atlantic waters makes it one of the most productive areas within the
Mediterranean, moreover, as a semienclosed basin, is particularly sensitive to the climatic changes
occurring at the mid-latitude regions. Alternatively, the northwest African coast is a highly productive
region where NE trade winds induce a coastal upwelling whereas eolian supplies from the nearby
Sahara fertilize the surface waters. In both sites, the climatic and paleoceanographic conditions are
controlled by the seasonal latitudinal migrations of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ).
Publicado el : sábado, 28 de julio de 2012
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Departamento de Geología


Reconstrucción paleoceanográfica de los últimos
32 ka en el Atlántico Nororiental y Mediterráneo
Occidental a partir del desarrollo de técnicas
geoquímicas en asociaciones de cocolitofóros




Débora Simón Baile


Tesis Doctoral
Salamanca, 2011




Departamento de Geología


Reconstrucción paleoceanográfica de los últimos
32 ka en el Atlántico Nororiental y Mediterráneo
Occidental a partir del desarrollo de técnicas
geoquímicas en asociaciones de cocolitofóros




Memoria presentada por Débora Simón Baile para optar al Grado de Doctor en
Geología por la Universidad de Salamanca con Mención “Doctor Europaeus”




Esta Tesis Doctoral se ha realizado bajo la dirección de los profesores

Dr. D. José Abel Flores Villarejo
Dr. D. Francisco Javier Sierro Sánchez

Catedráticos del Departamento de Geología (Paleontología)
Universidad de Salamanca


Dr. D. José Abel Flores Villarejo y Dr. D. Francisco Javier Sierro
Sánchez, catedráticos del Área de Paleontología del Departamento de
Geología de la Universidad de Salamanca.


CERTIFICAN que,


Débora Simón Baile ha realizado bajo nuestra dirección, en el
Departamento de Geología de la Universidad de Salamanca, el trabajo:

“Reconstrucción paleoceanográfica de los últimos 32 ka en el Atlántico
Nororiental y Mediterráneo Occidental a partir del desarrollo de
técnicas geoquímicas en asociaciones de cocolitóforos”


Y para que conste, firmamos el presente certificado en Salamanca, en
Agosto de 2011.


Los directores:







J. Abel Flores Villarejo Francisco J. Sierro Sánchez



La doctoranda





Débora Simón Baile











































La realización de esta tesis doctoral ha sido posible gracias a la concesión de la beca
predoctoral AP2005-5003 del programa Nacional de Formación de Profesorado
Universitario (FPU) del Ministerio de Educación y Ciencia, y a la financiación de los
proyectos GRACCIE (CONSOLIDER-INGENIO CSD 2007-00067), CGL 2006-10593,
CGL 2008-05560 y CGL 2009-08651 del Ministerio de Ciencia y Tecnología y GR34
(Grupo de excelencia) de la Junta de Castilla y León. Adicionalmente, se ha obtenido
financiación de la Universidad de Salamanca a través del Programa de Difusión de
Resultados de la Agencia de Investigación.

Gracias…


Y por fin llegaron los agradecimientos, el final del camino hacia la tesis y el momento de una
mirada atrás para agradecer sinceramente a las muchas y maravillosas personas que han pasado
por mi vida estos años y que han hecho posible todo esto.

Quisiera empezar agradeciendo a mis directores de tesis José Abel Flores Villarejo y Francisco
Javier Sierro Sánchez, Abel y Paco, por brindarme la oportunidad de formar parte de su grupo de
investigación, por la confianza mostrada en todo momento, por motivarnos y facilitarnos
participar en congresos y estancias y por estar siempre disponibles para solucionar todo tipo de
dudas y problemas. A Paco, por todo el tiempo dedicado a discutir los resultados de isótopos, por
lo mucho que se aprende de él, y por hacernos reir con sus ocurrencias. A Abel, porque siempre
nos facilita la vida y busca lo mejor para nosotros, porque nos contagia su optimismo científico y
por haber afrontado con el mejor humor todas mis idas y venidas y apoyado mis decisiones
aunque no fueran del todo científicas.

Al Grupo de Geociencias Oceánicas al completo, por que es un auténtico lujazo tener estos jefes y
estos compañeros, siempre dispuestos para lo técnico y lo extraacadémico. Empezando por
Lines y Elena, piedras angulares del grupo y un gran apoyo en todo momento y continuando con
todos mis compañeros del “depar”, Andrés, Mieke, Mariem, Iván, Eloy, Montse, Margarita,
Alejandra, Aleix, Carmen, Diego Corrochano (un infiltrado muy bienvenido), Bea, Gatsby, Miguel
Angel, José Ignacio, los que me recibieron, los nuevos fichajes y los que pronto vendrán sólo de
visita. A Andrés y Mieke, por su buen rollito, por la enorme ayuda y los ánimos en el sprint final,
por las charlas cómplices y hasta por la Covatilla. Espero que os vaya genial en vuestras nuevas
aventuras. A Mariem, nuestra “principita”, por alegrar el despacho y responder todas las dudas
con su mejor sonrisa. A Iván y Eloy, por su buen humor y por ser los mejores chicos para todo. Y
a todos los demás, por el buen ambiente de trabajo y por contribuir a que los días fueran más
llevaderos y amenos, os echaré mucho de menos, chic@s, no es fácil encontrar compañeros
como vosotros.

Durante las estancias he tenido la suerte de conocer a mucha y muy buena gente!

Grazie mille to Patrizia Ziveri for receiving me in the Autónoma of Barcelona. I am really grateful
for the laboratory borrowed, her helpful suggestions and her availability to help me with the
daily questions and in the distance. Thanks to Kathë Stolz for teaching me the tricks for the
coccolith separation and the good company in the lab.

Many thanks also to Heather Stoll, for kindly hosting me in Oviedo and USA, her full availability
while I was in USA, for offering me the opportunity to learn from her scientific enthusiasm and
of course, for her kind and good advices everytime I needed them.

Muito obrigada a Mário Cachão pelo apoio em Lisboa, pela orientação cientifica e os
esclarecimento de dúvidas sempre que estas iam surgindo e pela constante disponibilidade, o
bom humor e os ânimos. Muito obrigada também a Aurea pelo enorme apoio em Lisboa, a
amizade e os divertidos momentos de descontracçao e festa em Lisboa. E aos companheiros do
Nanolab por o agradável convívio.

En la ciudad condal, pude reencontrarme con muchos buenos amigos, un lujo tener a MariMery,
al trío Olzinelles y a los titos Arex para compartir la mejor Barcelona, y hacer muchos otros
nuevos, Ely (Verdeny) mi compi en aguas del Pacífico, Alba (Tello) y los outsiders de sus amigos.

Como no, recordar a mi clan de ambientólogos y nuestro pensar en verde, esas magníficas,
Anita, Are y Colino y nuestra sincronía de doctorandos, a mis chicas de italiano, mis cooperantes,
y a mis buenos amigos, la super inspectora “cacahué”, miEli, mi Paco-Fullbright y mi primísima-
loquísima Ne. Todos cómplices de tantas charlas y momentazos, y los que faltan...por que sabéis
sacar lo mejor de mí.

Por último, inmensas gracias a toda mi familia, que esperemos siga creciendo! y sobre todo, a
mis papitos, por estar siempre ahí, para lo urgente y lo importante, “por habermi insinhau a
valorar y esforzarmi, por aguantar us kilómetrus y devaneus y recibirmi sempris con unha boa
dosis de mimus, sois us milloris du mundu mundial”

Gracias a todos y cada uno... por que lo valéis, vaya si lo valéis....y ay! la falta que me hacéis....

Índice
I. Presentación y justificación de la tesis vii
II. Objetivos ix
III. Estructura de la tesis x
CAPÍTULO 1: CIRCULACIÓN OCEÁNICA Y ATMOSFÉRICA
1.1. Circulación general de la atmósfera 3
1.2. Circuloceánica global 4
1.3. El Mar Mediterráneo 4
1.3.1. Marco fisiográfico 4
1.3.2. Circulación atmosférica 5
1.3.3. Circulación oceánica y masas de agua 6
1.3.4. Productividad 8
91.4. El Mar de Alborán
1.4.1. Marco fisiográfico 9
1.4.2. Circulación atmosférica 9
1.4.3. Circulación oceánica y masas de agua 9
1.4.4. Productividad 11
121.5. Margen Noroccidental Africano
1.5.1. Circulación atmosférica 12
1.5.2. Circulación oceánica y masas de agua 16
1.5.3. Productividad 18
CAPÍTULO 2: MATERIALES DE ESTUDIO
2.1. El testigo MD95-2043 23
2.1.1. Localización y descripción lito-estratigráfica 23
2.1.2. Modelo de edad 24
2.2. El testigo MD03-2705-DUST 25
2.2.1. Localización y descripción lito-estratigráfica 25
2.2.2. Modelo de edad 27
CAPÍTULO 3: BIOLOGÍA Y ECOLOGÍA DE LOS COCOLITÓFOROS
3.1. Generalidades e importancia de los cocolitóforos 31
333.2. Estructuras biológicas
3.3. Cocosfera y grupos de cocolitóforos 34
3.4. Ciclo de vida 36
3.5. Funciones de las cubiertas calcáreas 37
3.6. Transporte y sedimentación 38
3.7. Distribución biogeográfica 39
3.7.1. Distribución vertical 39
413.7.2. Distribución horizontal

CAPÍTULO 4: INDICADORES GEOQUÍMICOS EN COCOLITÓFOROS
4.1. Isótopos estables 46
4.1.1. Isótopos de oxígeno 47
4.1.1.1. Composición isotópica del agua. Factor hielo y salinidad 47
4.1.1.2. Temperatura del agua 49
4.1.1.3. Herramientas para la interpretación de isótopos de oxígeno 50
4.1.2. Isótopos de carbono 51
4.1.2.1. Cambios isotópicos globales en el ciclo del carbono 52
4.1.2.2. Cambios isotópicos regionales. Subreservorios del océano 53
4.1.3. Equilibrio isotópico versus efectos vitales 54
4.1.3.1. Efectos vitales en cocolitóforos 55
4.1.3.2. Causas de los efectos vitales en cocolitóforos 57
4.1.4. Aplicación paleoceanográfica de los isótopos estables de cocolitos 59
4.2. Sr/Ca de los cocolitos como indicador de productividad 60
4.2.1. Influencias secundarias en el Sr/Ca de cocolitos 62
4.2.2. Aplicación paleoceanográfica del Sr/Ca de cocolitos 63
CAPÍTULO 5: METODOLOGÍA
5.1. Separación de fracciones de cocolitos 67
5.1.1. Reactivos 67
5.1.2. Preparación y limpieza de muestras 69
5.1.3. Antecedentes y mejoras en los métodos de separación 73
5.1.4. Cálculo teórico del tiempo de decantación 74
5.1.5. Decantaciones sucesivas 76
5.1.6. Microfiltración con membrana de policarbonato 78
5.1.7. Consideraciones 78
5.2. Análisis geoquímicos de isótopos estables y Sr/Ca 79
5.3. Recuentos y estimación del carbonato de cocolitos 79
5.4. Estudios morfométricos de C. pelagicus y análisis factorial 80
CAPÍTULO 6: PICKING DE COCOLITOS Y ANÁLISIS DE Sr/Ca EN SONDA
IÓNICA
6.1. Picking de cocolitos 83
6.2. Análisis de Sr/Ca en sonda iónica 85
856.3. Potencial y limitaciones del método
866.4. Aplicación del picking de cocolitos en sedimentos de California

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