Impacts of the Toba super-eruption on the pH of the Andaman Sea

International audience The Toba volcano super-eruption on the island of Sumatra occurred about 74,000 years ago[1], close to the transition between interglacial Marine Isotope Stage (MIS) 5 and glacial MIS 4. This eruption, called Youngest Toba Tuff (YTT), is currently described as the largest catac...

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Bibliographic Details
Main Authors: Alves, Ana, Buisson, Matthieu, Louvat, Pascale, Rollion-Bard, Claire, Bassinot, Franck, Moreno, Eva, Paris, Guillaume, Caron, Benoît, del Manzo, Giulia, Le Friant, Anne, Bartolini, Annachiara
Other Authors: Centre de Recherche en Paléontologie - Paris (CR2P), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris), Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM), Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut des Sciences de la Terre de Paris (iSTeP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP (UMR_7154)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
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Published: HAL CCSD 2022
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Paris, Guillaume
Caron, Benoît
del Manzo, Giulia
Le Friant, Anne
Bartolini, Annachiara
Impacts of the Toba super-eruption on the pH of the Andaman Sea
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description International audience The Toba volcano super-eruption on the island of Sumatra occurred about 74,000 years ago[1], close to the transition between interglacial Marine Isotope Stage (MIS) 5 and glacial MIS 4. This eruption, called Youngest Toba Tuff (YTT), is currently described as the largest cataclysmic eruption of the Quaternary. However, the impact of this super-eruption on climate is widely debated and its effects on the ocean remains poorly understood.The aim of this work is to estimate its impact on oceanic pH at a site near the eruption center. To do so, we measured δ$^{11}$B values (pH proxy) on monospecific samples of planktonic foraminifera Globigerinoides ruber and Pulleniatina obliquiloculata from sediment core BAR94-25 (Andaman Sea) using a recently developed method at the Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)[2]. G. ruber is a species that thrives preferentially in surface waters, while P. obliquiloculata lives at the thermocline. Therefore, δ$^{11}$B measurements on their shells can reconstruct pH variations in surface and thermocline waters, respectively.We selected the interval from 258 to 355 cm, corresponding to an age between 57 and 82 ka. This interval contains two clearly visible tephra layers corresponding to the YTT, at the transition from MIS 5 to MIS 4, and to a post-YTT explosive activity during MIS 4. These layers are correlated with a significant decrease in carbonate content (CaCO$_3$). Our results indicate a complex pH response during the two concerned volcanic episodes. Thermocline seawater doesn’t show significant pH decrease during the volcanic episodes compared to the overall signal recorded throughout the studied interval. Conversely, surface seawater shows a much more important pH decrease during part of the volcanic episodes than during the all studied interval. Such decrease in pH during the transition to a glacial state is particularly surprising because an increase in pH, due to the global reduction in atmospheric CO$_2$, is rather expected, as shown by ...
author2 Centre de Recherche en Paléontologie - Paris (CR2P)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)
Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM)
Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)
Institut des Sciences de la Terre de Paris (iSTeP)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)
Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)
Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP (UMR_7154))
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
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Buisson, Matthieu
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Bassinot, Franck
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del Manzo, Giulia
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publisher HAL CCSD
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This eruption, called Youngest Toba Tuff (YTT), is currently described as the largest cataclysmic eruption of the Quaternary. However, the impact of this super-eruption on climate is widely debated and its effects on the ocean remains poorly understood.The aim of this work is to estimate its impact on oceanic pH at a site near the eruption center. To do so, we measured δ$^{11}$B values (pH proxy) on monospecific samples of planktonic foraminifera Globigerinoides ruber and Pulleniatina obliquiloculata from sediment core BAR94-25 (Andaman Sea) using a recently developed method at the Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)[2]. G. ruber is a species that thrives preferentially in surface waters, while P. obliquiloculata lives at the thermocline. Therefore, δ$^{11}$B measurements on their shells can reconstruct pH variations in surface and thermocline waters, respectively.We selected the interval from 258 to 355 cm, corresponding to an age between 57 and 82 ka. This interval contains two clearly visible tephra layers corresponding to the YTT, at the transition from MIS 5 to MIS 4, and to a post-YTT explosive activity during MIS 4. These layers are correlated with a significant decrease in carbonate content (CaCO$_3$). Our results indicate a complex pH response during the two concerned volcanic episodes. Thermocline seawater doesn’t show significant pH decrease during the volcanic episodes compared to the overall signal recorded throughout the studied interval. Conversely, surface seawater shows a much more important pH decrease during part of the volcanic episodes than during the all studied interval. Such decrease in pH during the transition to a glacial state is particularly surprising because an increase in pH, due to the global reduction in atmospheric CO$_2$, is rather expected, as shown by ... Conference Object Planktonic foraminifera Université de Lorraine: HAL