Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred ... - Laurie Bougeois

Jul 11, 2009 - (the last quadratic part of the equation being neglected), such that the temperature variations may be used to trace the seasonality. 4.
1MB taille 24 téléchargements 199 vues
Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster – L. Bougeois

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim  Basin Oyster Shell (Sokolowia buhsii (Grewingk)) Laurie Bougeois M1 PSP – UCBL – ENS Lyon Abstract. The Asian climate is characterized by a strong duality between monsoon­dominant climate in southeastern 

Asia and arid climate in central Asia. Based on climate modelling, this pattern has been explained by two main driving  mechanisms associated to the Indo­Asia collision: uplift of Tibetan Plateau and/or retreat of an epicontinental sea  formerly covering Asia. However, climate proxies are lacking to test these hypotheses and understand how and when  this climate pattern was established. Here, we reconstruct the climate seasonality from the study of a fossil oyster  Sokolowia buhsii  (Grewingk) recovered from ~36 Ma marine strata, in the southwestern Tarim Basin. Temperature  variations are estimated from oxygen isotopic (δ18O) variations along a perpendicular transect through growth lines of  foliated calcite accumulated in the ligamental area during the oyster life. At this time, 93 samples have been collected  every 120 µm through ~20 year­lines using a MicromillTM and we are still waiting for mass spectrometer results. We  will test if the calcite has a primary signal by studying the correlation between the δ18O, the δ13C and the thickness of  growth lines. If so, we will obtain a rare Late Eocene record of seasonal to decadal variability. This would allow testing  climate models at the regional scale but also at the global scale during the key cooling period leading to the Eocene­ Oligocene transition at 34 Ma. If successful, the methods developed in this pilot study can be used to extend the  climate record in time and space. Further isotopic analysis may yield absolute paleotemperature as well as information  on the open sea connection. Keywords: Seasonality, Oyster Shell,  δ18O, Paratethys Sea, Tarim Basin, Eocene

May 11th – July 11th 2009 Supervised by Guillaume Dupont­Nivet and Gert­Jan Reichart, Faculty of Geosciences, Utrecht University

1. INTRODUCTION Dramatic tectonic and climatic events with primary  global   and   regional   repercussions   occurred   in   Asia  during the Paleogene period (65­24 Ma). However, the  Asian   Paleogene   paleoenvironmental   record   is   still  poorly documented. The most outstanding event is the  onset of the collision between the India plate and the  Eurasian   continent   around   55   Ma   ago.   A   poorly  documented,   yet   first   order   paleoenvironmental  constraint associated with this collision, is the retreat of  an epicontinental sea (the Paratethys) that extended from  Europe to Western Asia (Jin et al. 2003, Popov et al.  2004).   Our   study   focuses   on   the   causes   and  consequences of the sea retreat out of its westernmost  extension   in   the   Tarim   bay.   We   analyse   the  biostratigraphic   record   from   Late   Cretaceous   to  Oligocene   Marine   sediments   for   which   regional  correlations   show   that   the   sea   in   the   Tarim   Bay   was  connected with the Tadjik Fergana basin and the Alai  basin (Bosboom, 2008). The   sea   retreat   out   of   the   Tarim   Bay   is   clearly  marked in the sedimentary record by a gradual transition  from   marine   (green   limestones)   to   continental  conditions   (red   beds).   The   age   of   this   marine   to  continental   transition   is   estimated   to   have   occurred  within   Eocene   to   Oligocene   times.   However,   precise  dating is the focus of ongoing work (Bosboom, 2008).  One of  particular interest is  that the  Tarim regression 

may   be   related   to   global   climate   deterioration   at   the  Eocene­Oligocene   transition   (EOT).   The   EOT   is  characterized by the onset and extension of ice sheets  over   Antarctica   and   possibly   to   global   cooling   (see  Dupont­Nivet et al. (2007) and references therein). Two  main   mechanisms   have   been   proposed   for   the   EOT.  First,   the   opening   of   the   Drake   seaway   between  Antartica   and   South   America,   which   may   have  initialised  the  Antarctic  Circumpolar  Current allowing  the growth of the Antarctic ice sheets (Kennett, 1997).  Alternatively,   the   Paleogene   decrease   in   atmospheric  CO2  levels   reaching   threshold   conditions   at   the   EOT  may be responsible for the formation of the Antarctic ice  sheet (see de Conto et al. (2003) and references therein).  The   cause   of   Paleogene  CO2  lowering   is   the   current  focus important research. One of the hypotheses is that  the weathering of Himalayan range and Tibetan Plateau,  trapped atmospheric CO2  that was ultimately buried in  sediment   (Raymo   et   al.,   1988).   In   any   case,   the   sea  retreat out of the Tarim Bay could be the consequence of  a decrease of sea level or by the deformation associated  to the uplift of Tibetan Plateau. On the one hand, the sea  retreat   could   have   been   enhanced   by   tectonism  associated to Tibetan uplift (i.e. uplift of Altun Shan and  Kunlun Shan to the South of the Tarim Basin, and the  detachment   of   the   Pamir   to   the   West   of   the   Tarim  Basin). On the other hand, the sea retreat may be partly  or fully attributed to an eustatic drop, in particular the  large 60 meter sea level lowering associated to the large 

­ 1 ­

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster – L. Bougeois

ice­sheet formation at the Eocene­Oligocene transition  (Katz et al., 2008) Regionally, the climate change of Asia during the  Indo­Asia   collision   is   thought   to   be   marked   by   a  dramatic   aridification   of   the   continental   interiors   and  monsoonal   intensification   in   the   continent   margins  (Ramstein   et   al.,   1997).   Paleoenvironmental   studies  document   a   change   from   a   temperate   climate   to   a  monsoon­dominant   climate   in   Southeastern   of   Asia  combined with an aridification in Central Asia as early  as   Eocene­Oligocene   times   (Sun   and   Wang,   2005).  However   the   age   and   cause   of   these   major  environmental   changes   are   still   controversial   (mostly  because Paleogene paleoenvironmental records are still  rare and poorly dated) and the mechanisms responsible  for the observed changes are still unconstrained. Global  climate model experiments show that the Tarim Basin  aridification may equally be the consequence of uplift of  Tibetan Plateau, or retreat of the Asian epicontinental  sea (Ramstein et al. 1997, Zang et al. 2007). On the one  hand, the retreat of Paratethys may have increased the  aridification   North   of   Tibetan   Plateau,   in   the   Tarim  Basin, because the sea played a buffer­role decreasing  the   difference   of   temperatures.   On   the   other   hand,  Tibetan uplift has the combined effect of (1) increasing  the Foehn and orogenic barrier effects, bringing warm  and dry air mass northward into the Tarim area, and (2)  increasing   seasonality   with   colder   winters   and   wetter  summers   due   to   alteration   of   global  circulation   of   jet  streams   and   seasonal   shifting   of   the   Intertropical  Climate   Zone   (see   Meehl,   (1992)   and   references  therein). In   our   study,   we   are   interested   to   document   and  quantify   these   climate   changes   and,   particularly,   to  estimate the seasonality associated to the installation of  the   duality   arid/monsoon­dominant   climate   between  Southeastern   and   Central   Asia.   In   2007,   G.   Dupont­ Nivet and R. Bosboom visited the West Kunlun Shan, in  southwestern   Tarim   Basin.   They   observed   that   the  change   between   marine   environment   and   continental  environment   occurred   during   late   Eocene   to   Early  Oligocene   time   (Boosbom,   2008).   Furthermore,   they  sampled many previously described (Xiu, 1997) bivalve  shells. One of which, a big oyster shell was chosen for  this   study   because   the   growth   of   this   oyster   is   well  apparent and expressed by numerous growth lines. The  oyster   is   analogous   to   present   day   species,   like  Cassostrea   gigas  with   similar   growth   lines   recorded  annually (Lartaud, 2007). The aim of this internship is  to   analyse   stable   isotope   variations   along   a  perpendicular transect of these growth lines in order to  establish climate variations at annual and decadal scales.  This information will be used to infer the late Eocene  Asian   climate   seasonality   in   order   to   understand   the  dominant climate system in the region at that time. This  is a preliminary pilot study to establish the applicability  of the method on the Paleogene fossil bivalves of the  Tarim Bay; a method that could be applied to estimate 

changes in  climate  by comparing several oysters from  different beds through time.

2. GEOLOGICAL SETTING 2.1. Geological background Our study area is located in the southwestern part of  Tarim   Basin,   in   the   West   Kunlun   Shan   range,   in   the  northwestern   part   of   the   Tibetan   Plateau   (Figure   1a).  The Tarim Basin is the largest continental Chinese basin  and one of the largest endorheic basins in the world. It is  1,500 km from West to East and expands over an area of  over 500,000 km². This basin forms a resistant crustal  block   and   fairly   undistorted   albeit   being   subjected   to  continuous   shortening   since   the   Indo­Asia   collision.  Today the Tarim Basin is overthrusted by the Tian Shan  in the North, the Pamir in the West and the Kunlun Shan  in the South. The major sinistral strike­lip Altyn Tagh  Fault   (ATF)   forms   the   southern   margin   of   the   Tarim  Basin. Ritts et al. (2008) propose that the uplift of Tarim  Basin began between 15 and 16 Ma with shortening on  the ATF. The   Kunlun   Shan   is   a   fold   and   thrust   mountains  range which expands of 3,000 km and with an average  elevation of 5,000 m. The Kunlun Shan are separated in  two parts by the ATF: West Kunlun, in the southwestern  Tarim Basin and East Kunlun, in the southeastern Tarim  Basin. From   Permian   to   late   Cretaceous   time   the  environment of the Tarim region was mainly terrestrial  (Bosboom,   2008).   In   late   Cretaceous   time,   the   sea  invaded   the   southwestern   Tarim   region   with   a   large  transgression   (Jin   et   al.,   2008).   The   sea   reaches   a  maximum of transgression possibly in late Eocene time  during   the   initial   growth   of   North   Tibetan   Plateau  (Bosboom,   2008).   Then,   from   early   Oligocene   to  Holocene   times,   the   main   environment   remained  terrestrial. However, Ritts et al. (2008) indicate that 15  to 16 Ma ago, there was a marine transgression over the  southern and the western Tarim Basin along the North  of the ATF. This would be the combined result of the  Langhian sea level high and a flexural depression during  mountains growth of the Altun Shan and West Kunlun  Shan recorded by the rapid thermochronologic cooling  of the Altun Shan coeval with Late Miocene deposition  of very thick molasses successions deposits (Jin et al.,  2003). 2.2 The Kezi Section The studied bivalve from this study is from the Kezi  Section (Figure 1a) located along the Kezi River and its  tributary streams (38°26'N, 76°24'E (Bosboom, 2008)).  Its   measured   thickness   is   224.8m   and   the   strata   are  dipping   homogeneously   30°   to   the   North.   The   strata  bearing the oyster have been biostratigraphy dated to the  Early   Priabonian   (~36   Ma),   based   on   dinoflagellate  identification   (Sander   and   Brinkhus,   personal  communication). The strata belongs to the Bashibulake 

­ 2 ­

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster – L. Bougeois

Formation (nomenclature according to Yin et al., 2002)  that   is   composed   of   two   parts:   (1)   greyish­green  mudstones, siltstones  and shell beds in  the  lower part  (mainly   marine   deposits),   and   (2)   purplish­red  mudstones, siltstones and sandstones in the upper part  (mainly   continental   deposits).   The   oyster   studied   here  was found at the ­60.6 meter level (Figure 1b) within the  first unit of the Kezi section (­125 to ­40 meter level)  composed of massive calcareous green sandstones and  limestones   with   shell   and   oyster   beds,   which   are  cyclically interbedded with green marls. The separation  between   marine   deposits   and   continental   deposits   is  observed at the ­20 meter level, after which we can see  mainly red laminated mud interbedded with limestones  (third part) or with increasingly dominant presence of  siltstones   (fourth   part).   The   entire   lithostratigraphy   of  the  Kezi Section is  interpreted  as a progradation  of  a  river­dominated   delta   system   within   an   overall  regressive sequence (Bosboom, 2008).

3. MATERIAL AND METHODS 3.1.   Determination   of   the   oyster   genus   and   its   ecological environment The genus determination was challenging due to the  very small community of researcher acquainted with this  particular oyster. In fact most relevant studies are written  in Chinese using their own nomenclature. According to  Xiu   (1997   and   personal   communication)   our   oyster  could   belong   to  Sokolowia   buhsii  (Grewingk)  species  (Figure 2a). It lived in the subtidal zone to shallow sea  area. We have a problem because S. buhsii is assigned to  the   Wulagen   Formation,   which   is   just   bellow   the  Bashibulake   Formation.   To   explain   this,   we   propose  three possibilities: (1) we are actually in the Wulagen  Formation and we have to review our stratigraphy, (2) S.   buhsii  still lived during deposition of the Bashibulake  formation,   (3)   our   oyster   doesn't   belong   to  S.   buhsii  (Grewingk) species. In any case, this does not affect the  age of the oyster defined by dinoflagellates found in the  same strata. To clarify that point, we plan further collaboration  with   Chinese   experts   combined   by   further   field  investigations.   This   will   allow   us   to   ameliorate   the  knowledge   of   the   environment   and   then   the   depth   of  seawater. The latter is important because, according to  the depth, the δ18O could be very different. By instance,  Pycnodontes   live   in   more   than   50   meter   depth   and  record a δ18O, which is lower by ­1‰ than the δ18O of  sea surface at the same time (Lartaud, 2007). 3.2. Shell analysis and sampling Studies  of  living  specimens  show  that the  isotopic  composition of oyster shells is in equilibrium with the  water sea (Lartaud, 2007). Thus the variations of δ18O of  oyster   shells   provide   an   excellent   proxy   for   the  variations   of   seawater   temperature   and   chemistry. 

Furthermore,   the   oyster   shell   is   built   by   episodic  stacking or successive calcite layers in two directions:  towards the top and towards the back (Figure 2b). As a  result, a section of the oyster was cut perpendicular to  the growth line (Figure 2a) to provide a cross section on  which   to   analyse   growth   lines.   This   revealed   clearly  apparent growth lines expressed by cyclical black and  white   lines   on   the   surface   of   the   cross   section,   in  particular after polishing. Thus, the sample provides a  continuous record along the oyster life estimated be of  several   decades   (~25   years).   Finally,   the   important  thickness   of   this   oyster   shell   (~4   cm)   allows   a   high  resolution record. According   to   Gallstoff   (1964)   and   Carter   (1980),  oyster   shells   are   constituted   by   four   microstructures:  prismatic,   foliated   and   chalky   calcites   and   aragonite.  Oyster shells are usually almost exclusively constituted  of calcite and just few parts contain aragonite. Foliated  and chalky calcite are the main microstructures of oyster  shell.   The   chalky   microstructure,   with   wide   pores,   is  generally   associated   to   rapid   growth   but   it   is   more  vulnerable   and   can   be   subjected   to   reactions   of  dissolution/recrystallisation.   Conversely   the   foliated  calcite is formed of thin strips and is very resistant. As a  result, I have avoided chalky calcite in my study in order  to obtain a primary record. I focused on the ligamental  area, which is made up of mainly foliated calcite and so,  well   preserved.   Furthermore,   this   part   of   oyster   shell  shows very regular growth lines and thus seems to be  the best target for the sampling. This part was scanned to  precisely   map   the   observed   growth   lines.   I   did   the  sampling along a transect perpendicular to the growth  lines in this area (Figure 2c). To   study   stable   isotopes,   samples   were   extracted  from the Oyster using the MicromillTM manufactured by  New WaveTM. Thanks to the MicromillTM (Charlier et al.,  2006) I could drill precisely located microsamples of 50  µg of calcite. To test and calibrate  the  Micromill TM, I  first drilled a continuous trench perpendicularly to the  growth direction in the middle portion of the shell (the  thickest   area).   Then   I   drilled   just   spots   along   a  perpendiculary transect of growth lines in the ligamental  area. However, this way did now yield enough calcite  required for an analysis with the mass­spectrometer. To  obtain more material,  I decided to drill trenches along  growth   lines.   Each   drilled   line   precisely   follows   the  growth lines of the shell, where the calcite composition  is the same because it was built at the same time. Thus,  93 drilled lines separated by 120 µm have been sampled  (Figure 2c). After each drilling, a drop of MilliQ water  was poured on the oyster to collect the calcite powder  using   a   micropipette.   Then   the   samples   were   heated  overnight in  an oven at 60°C to evaporate  the MilliQ  water and just the remaining calcite was collected.

­ 3 ­

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster – L. Bougeois

3.3. Stable Isotopes analysis The   samples   were   then   analysed   using   the   mass­ spectrometer   Kiel­III   device   coupled   to   a   Finnigan  MAT­253 The δ18O of calcite and aragonite differ for a given  temperature.   But,   as   previously   noted,   according   to  Lartaud (2007) almost all the shell of oyster is calcite  and only the parts of muscle tie are aragonite. Therefore  our   sampling   in   the   ligamental   area   provides   without  doubt a calcite structure of CaCO3. According to Epstein et al. (1951) then completed by  Craig   (1965)   and   Anderson   and   Arthur   (1983),   the  relation   between   seawater   temperature   (T(°C)),   δ18Oc  (‰, PDB) of the oyster shell, and the δ18Ow (‰, SMOW)  of seawater is:  T(°C) = 16 – 4.14 * (δ18Oc – δ18Ow)  + 0.13 * (δ18Oc – δ18Ow)² The  main  problem with  this  equation  is  the  unknown  δ18Ow  for   the   paleoseawater   (Figure   3).   In   the   Late  Eocene, a warm period with little to no ice sheets, an  average   for   open   ocean   is   estimated   at  δ18Ow  =   ­1‰  (SMOW)   (Lartaud,   2007   and   references   therein).  But  this estimation is true just for an average and depends  largely on the position (latitude) and the sea connection  to the open oceans (according to Schmidt (1999) Δδ18Ow  of oceans may reach more than 5‰). This is a problem  for   the   Paratethys,   which   is   an   epicontinental   sea.   In  fact, it is not known if there was a connection between  the open ocean and the Paratethys, and, if so,  what was  the flow between these two basins. Furthermore the rate  of   precipitations   in   this   area   nor   the   elevation   of   the  surrounding   montains   are   known.   These   two   factors  affect the δ18Op  of precipitations and thus the δ18Ow  of  Paratethys seawater (Figure 3). Because the δ18O of Paratethys seawater can not be  estimated,   the   absolute   paleotemperature   can   not   be  derived.   However   temperature   variations   can   be  estimated by assuming that the sea water oxygen isotope  composition   remains   constant   throughout   the   year.  Doing so, the equation can be simplified to: ΔT(°C) = ­ 4.14 * Δδ18OC (the last quadratic part of the equation being neglected),  such that the temperature variations may be used to trace  the seasonality.

4. RESULTS I   do   not   have   results   yet   because   experiments   are  currently in process. The sampling has been done but  samples   have   not   been   run   through   the   mass  spectrometer yet. I can, however, foresee three possible  type   of   results   to   be   expected:   (1)   Large   temperature  variations between summer and winter throughout each  year; in this case the Tarim bay most probably already  experienced an arid climate typified by hot summers and  cold   winters.   (2)   Small   temperature   variations 

throughout each year; in that case, the climate was still  probably more temperate. (3) No temperature variation;  this   would   be   the   consequence   of   a   secondary   effect  (diagenesis, recrystallisation...) and the record is biased.

5. DISCUSSION AND PROSPECTS Although  I  do   not  have   results   yet,  I  foresee  their  potential   implications   and   further   applications  depending on which (and if a) primary isotopic record  will be extracted from this oyster. First, I will want to  compare my results with existing regional climate proxy  and   model   data.   For   example,   Sun   and   Wang   (2005)  studied coniferous pollens and propose a more temperate  climate   than   today   (semi­arid)   in   Tarim   Basin   during  deposition of the Bashibulake Formation. These results  are   in   agreement   with   climate   models   showing  aridification  associated to the  sea  retreat (Ramstein  et  al., 1997, Zang et al. 2007) such that a more temperate  climate prevailed just before the sea retreat. My results  would enable to estimate if this was actually the case  and, moreover, quantify the actual seasonality. Furthermore,   my   results   may   also   provide   rare  northern   hemisphere   constraints   on   the   seasonality   in  the period leading up to the EOT. It has been proposed  that one of the factor enabling this major climate change  to   occur   has   been   an   increase   in   climate   seasonality  (DeConto   et   al.,   2003).   However,   very   few   studies  provide direct estimates of seasonality in that key period  (Ivany   et   al.,   2004).   In   particular,   I   will   be   able   to  compare my results to recent results from Eldrett et al  (2009).   They   present   pollen   records   from   the   Arctic  Ocean   suggesting   increased   seasonality   that   are  consistent with climate models in the period leading to  the   EOT.   Their   results   actually   provide   averaged  temperature   from   comparing   the   coldest   and   warmest  observed pollen taxa which are then assumed to indicate  seasonality. In contrast, my study will provide a more  reliable   direct   measure   of   seasonality   continuous  throughout several years.  For the end of my internship I would like to test if  there   is   a   fractionation   of   oxygen   associated   to   the  formation of the oyster shell. This has been documented  in some cases where δ18O is correlated with the growth  rate   of   the   oyster   shell.   To   test   possible   oxygen  fractionation,   I   will  study   the   correlation  between   the  δ13C   and   the   δ18O   because   calcite   formation   strongly  fractionates carbon isotopes. I will also compare these  results with the thickness of yearly growth lines to see,  for example, if faster growth in summer than in winter  could bias our data with a fractionation between 16O and  18 O. Furthermore I would like to study the 87Sr/86Sr ratio,  to estimate the connection between the Paratethys and  open oceans.

­ 4 ­

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster – L. Bougeois

6. CONCLUSION This   study   in   progress   is   the   onset   of   a   more  important   project.   The   aim   is   to   create   and   install   a  protocol using oyster shell and allowing understanding  and tracing the seasonality. Others studies used bivalves  to   trace   Paleogene   seasonality   (Kaandorp   et  al.,   2003  and 2006, Buick and Ivany, 2004, Ivany et al. 2004) but  not yet on oyster shell, in the Tarim Basin around the  EOT.  Other bivalves from the Tarim Basin provide the  possibility   to   extend   the   study   in   time   from   late  Cretaceous   to   Early   Oligocene.   In   addition,   the   wide  occurrence of these marine sediments in other regional  basins would allow extending the study in space. Thus,   we   could   estimates   seasonality   variations  during   Paleogene   cooling   from   greenhouse   world   to  icehouse   world   and   understand   the   installation   of   the  duality between arid and monsoon­dominant climates in  Asia. 

7. REFERENCES Anderson T.F. and Arthur M.A. 1983. Stable isotopes of oxygen  and   carbon   and   their   application   to   sedimentology   and  paleoenvironmental   problems.   In   Stable   Isotopes   in  Sedimentary Geology (ed. M.A. Arthur, T.F. Anderson, I.R.  Kaplan,   J.   Veizer,   and   L.   Land).   Society   of   Economic  Paleontologists and Mineralogists, Short Course, p 1­151 Bosboom,   R.E.   2008.   The   retreat   of   the   Paratethys   from   the  Tarim Basin (West China) linked to the Eocene­Oligocene  climate transition and the Indo­Asia collision. MSc. Thesis,  Faculty of Geosciences ­ Utrecht university, pp. 17. Buick D.P. and Ivany L.C. 2004. 100 years in the dark : Extreme  longevity of Eocene bivalves from Antartica. Geology vol  32. n°10 p. 921­924.  Charlier B.L.A., Ginibre C., Morgan D., Nowell G.M., Pearson  D.G.,   Davidson   J.P.,   Ottley   C.J.   2006.   Methods   for   the  microsampling and high­precision analysis of strontium and  rubidium isotopes at single crystal scale for petrological and  geochronolical applications. Chemical Geology 232. p 114­ 133 Craig   H.   1965.   Measurement   of   oxygen   isotope  paleotemperatures.   In   Stable   Isotopes   in   Oceanographic  Studies and Paleotemperatures (ed. E. Tongiorgi), Consiglio  Nazionale   Delle   Richerche   Laboratorio   Di   Geologica  Nucleare. p 9­130 DeConto,   R.M.,   and   Pollard,   D.,   2003,   Rapid   Cenozoic  glaciation  of Antarctica induced by declining  atmospheric  CO2. Nature, v. 421, p. 245­249. Dupont­Nivet, G., Krijgsman, C.G., Abels, H.A., Dai, S., Fang,  X.,   2007.   Tibetan   Plateau   aridification   linked   to   global  cooling at the Eocene­Oligocene transition, Nature, 445, p  635­638 Eldrett   J.S.,   Greenwood   D.R.,   Harding   I.C.,   Huber   M.   2009.  Increased   seasonality   through   the   Eocene   to   Oligocene  transition in northern high latitudes. Nature 459. p 969­974 Epstein  S.,  Buchsbaum R.,  Lowenstam H.A., Urey  H.C. 1951  Carbonate­water isotopic temperature scale. Bulletin of the  Geological Society of America 64, p 1315­1326 Ivany   L.C.,   Wilkinson   B.H.,   Lohmann   K.C.,   Johnson   E.R.,  McElroy   B.J.,   Cohen   G.J.   2004.   Intra­annual   isotopic  variation   in  Venericardia  bivalves:   implications   for   early 

Eocene   temperature,   seasonality,   and   salinity   on   the   U.S.  Gulf Coast. Journal of Sedimentary Research vol. 74 p.7­19. Jin X., Wang J., Chen B., Ren L. 2003 Cenozoic depositional  sequences   in   the   piedmont   of   the   west   Kunlun   and   their  paleogeographic and tectonic implications. Journal of Asian  Earth Sciences  21. p755–765 Kaandorp R.J.G., Vonhof H.B., Del Busto C. Wesselingh F.R.,  Ganssen   G.M.,   Marmol   A.E.,   Romero   Pittmand   L.,   van  Hinte J.E.  2003. Seasonal stable isotope variations  of the  modern   Amazonian   freshwater   bivalve  Anodontites  trapesialis.   Palaergeography,   Palaeoclimatology,  Palaeoecology 194. p 339­354 Kaandorp   R.J.G.,   Wesselingh   F.R.,   Vonhof   H.B..   2006.  Ecological   implications   from   geochemical   records   of  Miocene   Western   Amazonian   bivalves   .   Journal   of   South  American Earth Sciences 21. p54­74 Katz, M.E., Miller, K.G., Wright, J.D., Wade, B.S., Browning,  J.V.,   Cramer,   B.S.,   and   Rosenthal,   Y.,   2008,   Stepwise  transition   from   the   Eocene   greenhouse   to   the   Oligocene  icehouse: Nature Geosciences, v. 1, p. 329­334. Kennett J.P., 1977, Cenozoic evolution of Antarctic glaciation,  the   circum­Antarctic   oceans   and   their   impact   on   global  paleoceanography: J. Geophys. Res., v. 82, p. 3843­3859. Lartaud   F.   2007.   Les   fluctuations   haute   fréquence   de  l'environnement au cours des temps géologiques. Mise au  point d'un modèle de référence actuel sur l'enregistrement  des   contrastes   saisonniers   dans   l'Atlantique   Nord.   Thèse  doctorale de l'université Pierre et Marie Curie Paris VI. Meehl,   G.A.,   1992,   Effect   of   tropical   topography   on   global  climate. Annual review of Earth and Planetary Sciences, v.  20, p. 85­112 Popov, S., Rögl, F., Rozanov, A.Y., Steininger, F.F., Shcherba,  I.G.,   and   Kovac,   M.,   2004,   Lithological­Paleogeographic  maps   of   Paratethys   10   Maps   Late   Eocene   to   Pliocene:  Courier Forschungsinstitut Senckenberg, v. 250, p. 1­42. Ramstein G., Fluteau F., Besse J., Joussaume S. 1997. Effect of  orogeny, plate motion and land­sea distribution on Eurasian  climate change over the past 30 million  years. Nature vol  386 p 788­795 Raymo,   M.E.,   Ruddiman,   W.F.,   and   Froelich,   P.N.,   1988,  Influence   of   late   Cenozoic   mountain   building   on   ocean  geochemical cycles. Geology, v. 16, p. 649­653. Ritts B., Yue Y., Graham S., Sobel E., Abbink O.A., Stockli D.  2008. From sea leveal to high elevation in 15 million years:  uplift history of the northern Tibetan Plateau margin in the  Altun Shan. American Journal of Science vol. 308. 657– 678 Schmidt G.A. 1999 Forward modelling of carbonate proxy data  from planktonic foraminifera using oxygen isotope tracers in  a global ocean model. Paleoceanography. 14 p 482­498 Sun, X., and Wang, P., 2005, How old is the Asian monsoon  system?   Palaeobotanical   records   from   China:  Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, v. 222,  p. 181­222 Xiu L. 1997 Paleogene bivalve communities in the Tarim Basin  and   their   paleoenvironmental   implications.   Paleowords  Number 7. p137­157 Yin A., P.E. Rumelhart, R. Butler, E. Cowgill, T.M. Harrison.  2002.   Tectonic   history   of   the   Altyn   Tagh   fault   system   in  northern Tibet inferred from Cenozoic sedimentation . GSA  bulletin vol. 114. p1257–1295 Zhang,   Z.,   Wang,   H.,   Guo,   Z.,   and   Jiang,   D.,   2007,   What  triggers   the   transition   of   palaeoenvironmental   patterns   in  China,   the   Tibetan   Plateau   uplift   or   the   Paratethys   Sea  retreat?:   Palaeogeography,   Palaeoclimatology,  Palaeoecology, v. 245, p. 317­331.

­ 5 ­

­ Annexe 1 ­

Kezi Section

b.

Massive calcareous  green sandstones + limestones

Green  marls

Limestones + green  calcareous siltstones

Figure 1. (a) Localisation of Kezi Section (K). (b) Stratigraphy of the Kezi Section and position of the studied oyster.

a.

CONTINENTAL MARINE

Red mudstones + siltstones

Oyster ­60,6 m

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster Shell

Late Eocene Asian Climate Seasonality inferred from δ18O of Tarim Basin Oyster Shell

b. section

Growth directions

4 cm

a.

16 cm

c.

Figure 2. (a) Sokolowia buhsii (Gewingk). (b) Oyster section. (c) Ligamental area with drilled trenches.

precipitations?

δ18O = ­20‰ p

Mountains elevation? δ18O = ­3‰ p

Connection? Paratethys

Open ocean

 δ18 Ow = ???

 δ18 Ow = ­1‰

T(°C)  = 16 – 4.14 * (δ18Oc – δ18Ow)     =>     ΔT = ­4,14  * Δδ18Oc  ???

measured

???

Figure 3. Relationship between seawater temperature (T(°C)), δ18Oc of calcite shell (‰, PDB) and δ18Ow of seawater 

(‰, SMOW). Problem with the δ18Ow determination due to the lack of knowledge of precipitations, mountain elevation  and connection to open oceans.

­ Annexe 2 ­