Ocean acidification is the reduction in seawater pH due to the absorption of anthropogenic carbon dioxide by the oceans. Reductions in seawater pH can inhibit the precipitation of aragonite, a calcium carbonate mineral used by marine calcifiers such as corals. Lophelia pertusa is a cold-water coral that forms large reef structures which enhance local biodiversity on the seafloor, and is found commonly from 300-600 meters on hard substrata in the Gulf of Mexico. The present study sought to investigate the potential impacts of ocean acidification on L. pertusa in the Gulf of Mexico through combined field and laboratory analyses. A field component characterized the carbonate chemistry of L. pertusa habitats in the Gulf of Mexico, an important step in establishing a baseline from which future changes in seawater pH can be measured, in addition to collecting in situ data for the design and execution of perturbation experiments in the laboratory. A series of recirculating aquaria were designed and constructed for the present study, and support the maintenance and experimentation of live L. pertusa in the laboratory. Finally, experiments testing L. pertusa's mortality and growth responses to ocean acidification were conducted in the laboratory, which identified thresholds for calcification and a range of sensitivities to ocean acidification by individual genotype. The results of this study permit the monitoring of ongoing ocean acidification in the deep Gulf of Mexico, and show that ocean acidfication's impacts may not be consistent across individuals within populations of L. pertusa. / Biology

Cold seep-carbonates are the microbially mediated by-products of the anaerobic oxidation of methane (AOM) at seafloor cold seeps, and are widespread about modern continental margins and in the geologic record. Some modern and Miocene examples of cold seep-carbonates from the East Coast Basin, North Island, New Zealand have been analysed in this study, to characterise and determine their carbonate fabrics, elemental and mineralogical composition, and stable δ18O and δ13C isotope signatures, so as to provide insights into the diagenetic changes associated with the lithification and burial of seep-carbonates. The ancient samples were collected from the onshore middle Miocene Tauwhareparae (TWP) seep deposit, while the modern samples were obtained from the National Institute of Water and Atmosphere (NIWA) Cruise TAN0616 (November 2006) from Ritchie Ridge, offshore Hikurangi Margin. A paragenetic sequence of diagenetic events involving early aragonitic phases, followed by late calcitic phases is defined for the seep-carbonates. This sequence likely has relevance for understanding the fluid-cement histories of seep-carbonates more widely. Two main carbonate mineralogies occur in each of the sample groups - modern samples are aragonitic or dolomitic, while the ancient ones consist dominantly of either aragonite or calcite. Thus, aragonite common to both sample groups, and is interpreted to represent the initial primary carbonate precipitate in hydrocarbon seep provinces under specific fluid flux and local pore-water chemistry conditions. Aragonite morphologies range from microcrystalline carbonate ('micarb'), to acicular aragonites that may form botryoids or spherulites. Dolomite occurs in those modern samples which appear to constitute exhumed remnants of a former subsurface 'seep plumbing system', and so are strictly not true seabed 'seep-carbonates', but instead are part of the larger hydrocarbon seep province. Calcite in the ancient samples is either a product of alteration and neomorphic transformation of aragonite, or derives from late stage cementation from burial fluids. As a result of their formation processes, the calcites are generally recrystallised and have equant or 'cellular' textures. Stable δ13C and δ18O isotope cross-plots reveal a large spread of values for the sample groups. Ancient samples range from δ13C -8 to -50 PDB and δ18O -5.5 to +2 PDB. Modern samples have δ13C values from -6 to -41 PDB and δ18O values ranging from +2.6 to +6.7 PDB. The δ13C values suggest the majority of the methane that formed these seep-carbonates is of thermogenic origin, although some mixing from other carbon sources may have occurred. The positive δ18O signatures are suggestive of carbonate formation during dissociation of gas hydrates, while the negative values possibly indicate that some of the formation fluids were warmer than normal in the 17 - 30 C range.

L'étude des interactions entre la déformation et les transformations de phase a été entreprise en prenant comme exemple la transition polymorphique calcite-aragonite. Celle-ci a été obtenue expérimentalement dans les deux sens grâce aux presses triaxiales à milieu de confinement solide ou gazeux, pour une pression comprise entre 0,6 GPa et 1,3 GPa et une température d'environ 400°C. L'observation par . microscopie électronique en transmission des microstructures de déformation de chacune des phases et de la morphologie des interfaces montre que la transition procède par un mécanisme de nuc1éation et croissance. L'existence de relations épi tactiques entre les deux phases suggère 9ue la croissance s'effectue par migration d'interface cohérente et non par diffusion sur de grandes distances. " Dans le système calcite-aragonite, la phase de haute " pression (Ar) est plastiquement moins déformable que la phase de basse pression (Ca). Ceci est montré par les plus fortes densités de défauts présents dans la calcite lorsque les deux phases sont déformées simultanément. La forte densité de dislocations produites dans la calcite pourrait conduire à la plasticité de tr"ansformation au cours de la transition aragonite calcite. Une étude préliminaire des microstructures de déformation plastique de l'aragonite Il)ontre que ce minéral se déforme principalement par glissement "de dislocations hoo } dans le plan (010) et par mac1age mécanique { 1 JO } * L'analyse de l'énergie élastique liée aux défauts introduits au cours de la déformation plastique, a été entreprise pour les deux phases. Les calculs montrent que l'effet de cette énergie sur la transformation de phase ne serait significatif que pour les densités de dislocations de l'ordre de IOII cm-2, densités rarement observées dans les conditions naturelles de déformation. Cependant, les sous-joints constituent des sites de haute énergie favorisant la nuc1éation d'une nouvelle phase. Les résultats expérimentaux montrent en effet une accélération de la cinétique de la transition aragonite calcite lorsque les échantillons sont préalablement déformés.

Th. 3e cycle--Hydrogéol.--Montpellier 2, 1978.

Masters of Science / This study was conducted to investigate hydrogeochemical processes controlling the evolution of groundwater chemistry and their influence on water quality in the Heuningnes Catchment. The role or influence of hydrogeochemical processes in groundwater quality in aquifer systems remains poorly understood. One of the ways of improving such understanding is to employ different techniques to explore key processes that govern groundwater quality in aquifer systems. Therefore, the present study investigated hydrogeochemical processes of groundwater resources and identified key processes that explained its quality from a spatiotemporal perspective. The quantitative approach that provides the ability to assess relationships between variables both spatially and temporally was applied. Groundwater sampling was done on four occasions during July 2017, October 2017, March 2018, and July 2018. Identification of hydrogeochemical processes controlling the evolution of groundwater chemistry and quality was done using various complementary tools. These tools included classification of the main water types, evaluation of water-rock interaction by means of stoichiometry analysis and bivariate correlation plots, inverse geochemical modelling, and statistical analysis (hierarchical cluster analysis and factor analysis). Physical parameters were measured in situ, while water samples were collected from boreholes, piezometers, springs, and artesian boreholes for laboratory analysis for major ions analysis. Descriptive and bivariate statistical methods were used to summarise and evaluate the strength of the relationship between variables, while multivariate statistical methods were applied to group similar samples based on their chemical compositions. Tri linear Piper diagrams were generated to characterize water type based on double normalizing the proportions of cations and anions, while correlation and stoichiometric analysis were applied to identify hydrogeochemical processes influencing groundwater chemistry. The results generated from the trilinear Piper diagrams confirmed the dominance of sodium and chloride ions in waters of the Heuningnes Catchment. Groundwater of a Na/Cl type is typical for a coastal aquifer characterised by saline, deep ancient groundwater. The lower parts of the Catchment were characterised by saline groundwater. The results indicated that shallow groundwater samples within the study area were more mineralised as compared to deep groundwater with EC values ranging between 20.8 and 2990 mS/m, with waters within the Table Mountain Group region (TMG), recording the lowest values. Deep groundwater for boreholes and artesian boreholes located upstream in the Catchment was fresh and yielded some of the lowest EC values recorded with an EC value below 50 mS/m. Generally, EC values increased from the upper TMG region of the Catchment towards the Bokkeveld shale region downstream and were highest during the dry season of 2018. The results indicated strong geological influences on water chemistry. Bivariate correlation and stoichiometric analysis identified cation exchange, adsorption, evaporation, weathering of carbonates, sulphates and silicate minerals as processes influencing the chemistry of groundwater in the Heuningnes Catchment. The Saturation Index (SI) results showed a change of calcite, dolomite, aragonite, gypsum, anhydrite, halite, melantinterite, siderite and sylvite from being undersaturated to oversaturated at some areas for the different seasons along the flow path. The mass-balance modelling results indicated that ion exchange and reverse ion exchange processes were more dominant at low elevations along the same flow path during the dry periods. However, at high elevations along the flow path, silicate weathering was the dominant process taking place. The findings of this study demonstrated the influence of hydrogeochemical processes in changing the water chemistry along the flow paths. In conclusion, the study showed the value of utilising various assessment tools as complementary techniques to improve the understanding about hydrogeochemical processes, and its influence on evolution of groundwater chemistry and quality. Based on the findings of the study the following recommendations were made for future studies; the sample points or sample boreholes in the study Catchment should be increased; and to have more sampling trips to enable better comparison between the possible processes

Le développement considérable réalisé ces dix dernières années dans les techniques de<br />diffraction sur des échantillons sous forme de poudre même très texturés (temps<br />d'enregistrement raisonnable et très bonne résolution) et les progrès fascinants des moyens de<br />calcul sur des machines individuelles rendent possible l'accès à des informations précises et<br />avec des temps de calcul raisonnablement courts. Dans ce travail, nous avons appliqué<br />l'analyse combinée basée sur la méthode de Rietveld pour étudier des échantillons de<br />carbonates de calcium naturels de coquilles de certaines espèces de mollusques (structure,<br />texture, tailles anisotropes...etc.) et synthétiques par biomimétisme dans le but de comprendre<br />l'influence des différents facteurs intervenants dans la croissance et la forme des grains des<br />différents polymorphes de CaCO3. Dans les échantillons naturels, nous avons clairement mis<br />en évidence l'existence de déformations de mailles cristallines dues à la présence des<br />macromolécules intra-cristallines et extra-cristallines, en complément d'études du même<br />genre réalisées sur des échantillons broyés. Dans les échantillons synthétiques obtenus par une<br />méthode de synthèse simple, nous avons analysé l'effet de l'ajout d'acide polyacrylique, en<br />termes de modulateur de croissance des polymorphes de CaCO3. La simulation des<br />digrammes de diffraction anisotropes réalisée sur ces deux types d'échantillons nous a permis<br />d'accéder aux informations pertinentes de façon précise (tailles anisotropes des cristallites,<br />structure, texture, proportion volumique des polymorphes).

Carbonate platforms dominated by great thicknesses of ostensibly uniform, thick bedded, poorly fossiliferous and burrow-mottled, subtidal limestones are found throughout the Phanerozoic, yet are poorly understood. Deposited in the aftermath of the FrasnianFamennian extinction event, the Palliser/Wabamun Formation with a thickness of up to 600 m and an extent of about 600 000 km2 represents one of the largest of such platforms to have ever existed.<p>The architecture and palaeoenvironment of the western side of this epeiric platform is reconstructed based on lateral and vertical variations of microfacies properties. It can be divided into inner and outer ramp and shelf belts that remained submerged virtually throughout the life of the platform. A new subdivision of the Palliser Formation is proposed based on long-term vertical facies patterns in sections with differing facies reflecting relative sealevel dynamics. <p>Limestones of the Palliser Formation record a rather limited benthic community. The soft substrate and abundant bioturbation deterred the settlement of sedentary organisms. Frequent physical disturbance, including storms and bioturbation, augmented water turbidity causing smothering and destruction. For these reasons at least, reef growth was impeded. <p>Furthermore, within the apparent facies monotony, two thirds of non-skeletal grains are generated by obliteration processes. Microendolithic bioerosion and diminution destroyed a substantial proportion of the skeletal particles, mostly crinoids, resulting in small micritized grains. Pervasive bioerosion is linked to excess nutrient flux caused by perturbations to the regional biogeochemical cycle. The Ellesmerian Orogeny and increased colonization of land surfaces by deep-rooting gymnosperms are identified as the cause of mesotrophy. Early seafloor dissolution consumed a vast amount of aragonite skeletons, dasycladalean algae in particular, leaving ample amounts of micritic steinkerns, which in turn broke down into peloids and small intraclasts. These discoveries suggest that large areas of the giant ramp-shelf system were characterized by subtidal dasycladalean and crinoid meadows. Finally, established carbonate classifications are re-evaluated and a revised classification for allochthonous limestones for both outcrop and laboratory is introduced. Special emphasis is laid on clastmatrix relationships. <p>-----------------------------------------------<p> ZUSAMMENFASSUNG<br> Die Palliser/Wabamun Formation ist eine von zahlreichen phanerozoischen Karbonatplattformen, die sich durch große Mächtigkeiten vermeintlich monotoner, fossilarmer, bioturbierter Kalke auszeichnen. Diese 600 m mächtige Abfolge sedimentierte im Schatten des Aussterbeereignisses an der Frasne-Famenne Grenze über einen Zeitraum von 69 Ma. Sie gehört mit einer Ausdehnung von etwa 600.000 km2 zu einer der größten Plattformen dieser Art, die auf unserem Planeten entstanden. Mit Hilfe lateraler und vertikaler Trends mikrofazieller Parameter konnte das Ablagerungsmilieu und die Architektur das westlichen Teils dieser epikontinentalen Plattform rekonstruiert werden. Es werden innere und äußere Rampe und Schelf voneinander unterschieden, die praktisch durchgehend über die ganze Plattformentwicklung überflutet blieben. Die vorgestellte Neugliederung der Palliser Formation basiert auf langfristigen vertikalen Faziesmustern in Profilen mit unterschiedlicher Fazies. Faziesmuster spiegeln relative Meeresspiegelschwankungen wider. <p>Die Palliser Kalke sind durch einen eher eingeschränkten Benthos gekennzeichnet, wobei weiches Substrat und intensive Bioturbation die Besiedlung durch sesshafte Organismen erschwerten. Während häufige Bewegung, zum Beispiel durch Stürme und Bioturbation, zu weitreichender mechanischer Zerstörung von Kalkskeletten zur Folge hatte, führte Sedimentaufschlämmung zum Ersticken eines großen Teils des Benthos. Zumindest auf Grund dieser Umstände war das Riffwachstum auf der Palliser Plattform stark reduziert. <p>Etwa zwei Drittel der non-skeletal grains" entstanden durch Klastenalterationsprozesse. Mikroendolithische Bioerosion und Komponentenverkleinerung verwandelten einen großen Teil der Bioklasten, hauptsächlich Krinoiden, zu kleinen mikritischen Körnern. Durchdringende Bioerosion steht in Verbindung mit Nährstoffüberschuss, ausgelöst durch Veränderungen im regionalen biogeochemischen Zyklus. Diese Mesotrophie steht in Zusammenhang mit der Ellesmere Orogenese und zunehmender Besiedlung von Landgebieten durch tiefwurzelnde Gymnospermen. Zusätzlich hinterließ die früh einsetzende Auflösung einer großen Anzahl aragonitischer Kalkskelette, insbesondere Dasycladaleen, am Meeresboden eine beträchtliche Anzahl mikritischer Steinkerne. Diese zerbrachen zu Peloiden und mikritischen Intraklasten. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass weite Bereiche des riesigen Palliser Rampen-Schelf Systems durch subtidale Dasycladaleen-Krinoiden-Wiesen charakterisiert waren. Die detaillierte Untersuchung der riesigen Palliser Plattform zeigt, dass etablierte Karbonatklassifikationen nicht ausreichen, um die Fazies treffend zu beschreiben. Die revidierte Version für allochthone Kalke kann sowohl im Aufschluss als auch im Labor angewendet werden und legt besonderes Augenmerk auf Klasten-Matrix-Beziehungen. <br>-----------------------------------------------</br>RÉSUMÉ<br> Les plateformes carbonatées, dominées par d'épaisses couches de calcaires subtidaux prétendument uniformes, en bancs épais, peu fossilifères et creusés de terriers se rencontrent à travers tout le Phanérozoïque. Pourtant, ces plateformes sont encore mal comprises. Déposée à la suite de l'extinction en masse du Frasnien-Famennien, la Formation Palliser/Wabamun, de 600 m d'épaisseur maximale et s'étendant sur environ 600 000 km2, représente une des plus vastes plateformes carbonatées ayant jamais existées. L'architecture et les paléoenvironnements de la marge occidentale de cette plateforme peu profonde ont été reconstruits en se basant sur les variations latérales et verticales des microfaciès. Elle est constituée d'une rampe interne et externe ainsi que d'une plateforme au sens strict, qui sont restées pratiquement ennoyées durant toute la durée de vie de cette plateforme. Basée sur la distribution verticale à long-terme des faciès, avec les changements de faciès reflétant les dynamiques du niveau marin, une nouvelle subdivision de la Formation Palliser est proposée. Les calcaires de la Formation Palliser renferment une communauté benthique plutôt restreinte. Le substrat meuble et le phénomène de bioturbation intense ont empêché la colonisation des organismes sédentaires. Les perturbations physiques et fréquentes comme les tempêtes et la bioturbation ont augmenté la turbidité de l'eau de mer, entraînant asphixie et destruction. Au moins pour ces raisons le développement des récifs a été entravé. De plus, malgré l'apparente monotonie des faciès, les deux tiers des grains "non squelettiques" sont issus de processus de destruction. La bioérosion et diminution par microorganismes endolithiques a détruit une proportion substantielle des particules squelettiques, principalement de crinoïdes, résultant en de petits grains micritiques. Cette bioérosion étendue est liée à un excès de nutriments généré par des perturbations d'ordre géographique du cycle biochimique. L'orogénèse Ellesmere et le développement de la colonisation terrestre par les gymnospermes à racine profonde sont proposés comme cause de cette mésotrophie. La dissolution précoce du sédiment des fonds marins a consummé une importante proportion des squelettes aragonitiques, en particulier des algues dasycladales, laissant de grande quantité de steinkerns micritiques, qui à leur tour ont été décomposés en péloides et petits intraclastes. Ces découvertes suggèrent qu'une large partie de ce système de vaste rampe plateforme était caractérisée par des prés subtidaux à dasycladales et crinoïdes. Enfin; la classification longtemps établie des carbonates a été réévaluée et une classification révisée des calcaires allochtones pour leur étude à l'affleurement et en laboratoire est proposée. Un intérêt partulier est porté sur les relations grains-matrices.

Carbonate platforms dominated by great thicknesses of ostensibly uniform, thick bedded, poorly fossiliferous and burrow-mottled, subtidal limestones are found throughout the Phanerozoic, yet are poorly understood. Deposited in the aftermath of the FrasnianFamennian extinction event, the Palliser/Wabamun Formation with a thickness of up to 600 m and an extent of about 600 000 km2 represents one of the largest of such platforms to have ever existed.<p>The architecture and palaeoenvironment of the western side of this epeiric platform is reconstructed based on lateral and vertical variations of microfacies properties. It can be divided into inner and outer ramp and shelf belts that remained submerged virtually throughout the life of the platform. A new subdivision of the Palliser Formation is proposed based on long-term vertical facies patterns in sections with differing facies reflecting relative sealevel dynamics. <p>Limestones of the Palliser Formation record a rather limited benthic community. The soft substrate and abundant bioturbation deterred the settlement of sedentary organisms. Frequent physical disturbance, including storms and bioturbation, augmented water turbidity causing smothering and destruction. For these reasons at least, reef growth was impeded. <p>Furthermore, within the apparent facies monotony, two thirds of non-skeletal grains are generated by obliteration processes. Microendolithic bioerosion and diminution destroyed a substantial proportion of the skeletal particles, mostly crinoids, resulting in small micritized grains. Pervasive bioerosion is linked to excess nutrient flux caused by perturbations to the regional biogeochemical cycle. The Ellesmerian Orogeny and increased colonization of land surfaces by deep-rooting gymnosperms are identified as the cause of mesotrophy. Early seafloor dissolution consumed a vast amount of aragonite skeletons, dasycladalean algae in particular, leaving ample amounts of micritic steinkerns, which in turn broke down into peloids and small intraclasts. These discoveries suggest that large areas of the giant ramp-shelf system were characterized by subtidal dasycladalean and crinoid meadows. Finally, established carbonate classifications are re-evaluated and a revised classification for allochthonous limestones for both outcrop and laboratory is introduced. Special emphasis is laid on clastmatrix relationships. <p>-----------------------------------------------<p> ZUSAMMENFASSUNG<br> Die Palliser/Wabamun Formation ist eine von zahlreichen phanerozoischen Karbonatplattformen, die sich durch große Mächtigkeiten vermeintlich monotoner, fossilarmer, bioturbierter Kalke auszeichnen. Diese 600 m mächtige Abfolge sedimentierte im Schatten des Aussterbeereignisses an der Frasne-Famenne Grenze über einen Zeitraum von 69 Ma. Sie gehört mit einer Ausdehnung von etwa 600.000 km2 zu einer der größten Plattformen dieser Art, die auf unserem Planeten entstanden. Mit Hilfe lateraler und vertikaler Trends mikrofazieller Parameter konnte das Ablagerungsmilieu und die Architektur das westlichen Teils dieser epikontinentalen Plattform rekonstruiert werden. Es werden innere und äußere Rampe und Schelf voneinander unterschieden, die praktisch durchgehend über die ganze Plattformentwicklung überflutet blieben. Die vorgestellte Neugliederung der Palliser Formation basiert auf langfristigen vertikalen Faziesmustern in Profilen mit unterschiedlicher Fazies. Faziesmuster spiegeln relative Meeresspiegelschwankungen wider. <p>Die Palliser Kalke sind durch einen eher eingeschränkten Benthos gekennzeichnet, wobei weiches Substrat und intensive Bioturbation die Besiedlung durch sesshafte Organismen erschwerten. Während häufige Bewegung, zum Beispiel durch Stürme und Bioturbation, zu weitreichender mechanischer Zerstörung von Kalkskeletten zur Folge hatte, führte Sedimentaufschlämmung zum Ersticken eines großen Teils des Benthos. Zumindest auf Grund dieser Umstände war das Riffwachstum auf der Palliser Plattform stark reduziert. <p>Etwa zwei Drittel der non-skeletal grains" entstanden durch Klastenalterationsprozesse. Mikroendolithische Bioerosion und Komponentenverkleinerung verwandelten einen großen Teil der Bioklasten, hauptsächlich Krinoiden, zu kleinen mikritischen Körnern. Durchdringende Bioerosion steht in Verbindung mit Nährstoffüberschuss, ausgelöst durch Veränderungen im regionalen biogeochemischen Zyklus. Diese Mesotrophie steht in Zusammenhang mit der Ellesmere Orogenese und zunehmender Besiedlung von Landgebieten durch tiefwurzelnde Gymnospermen. Zusätzlich hinterließ die früh einsetzende Auflösung einer großen Anzahl aragonitischer Kalkskelette, insbesondere Dasycladaleen, am Meeresboden eine beträchtliche Anzahl mikritischer Steinkerne. Diese zerbrachen zu Peloiden und mikritischen Intraklasten. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass weite Bereiche des riesigen Palliser Rampen-Schelf Systems durch subtidale Dasycladaleen-Krinoiden-Wiesen charakterisiert waren. Die detaillierte Untersuchung der riesigen Palliser Plattform zeigt, dass etablierte Karbonatklassifikationen nicht ausreichen, um die Fazies treffend zu beschreiben. Die revidierte Version für allochthone Kalke kann sowohl im Aufschluss als auch im Labor angewendet werden und legt besonderes Augenmerk auf Klasten-Matrix-Beziehungen. <br>-----------------------------------------------</br>RÉSUMÉ<br> Les plateformes carbonatées, dominées par d'épaisses couches de calcaires subtidaux prétendument uniformes, en bancs épais, peu fossilifères et creusés de terriers se rencontrent à travers tout le Phanérozoïque. Pourtant, ces plateformes sont encore mal comprises. Déposée à la suite de l'extinction en masse du Frasnien-Famennien, la Formation Palliser/Wabamun, de 600 m d'épaisseur maximale et s'étendant sur environ 600 000 km2, représente une des plus vastes plateformes carbonatées ayant jamais existées. L'architecture et les paléoenvironnements de la marge occidentale de cette plateforme peu profonde ont été reconstruits en se basant sur les variations latérales et verticales des microfaciès. Elle est constituée d'une rampe interne et externe ainsi que d'une plateforme au sens strict, qui sont restées pratiquement ennoyées durant toute la durée de vie de cette plateforme. Basée sur la distribution verticale à long-terme des faciès, avec les changements de faciès reflétant les dynamiques du niveau marin, une nouvelle subdivision de la Formation Palliser est proposée. Les calcaires de la Formation Palliser renferment une communauté benthique plutôt restreinte. Le substrat meuble et le phénomène de bioturbation intense ont empêché la colonisation des organismes sédentaires. Les perturbations physiques et fréquentes comme les tempêtes et la bioturbation ont augmenté la turbidité de l'eau de mer, entraînant asphixie et destruction. Au moins pour ces raisons le développement des récifs a été entravé. De plus, malgré l'apparente monotonie des faciès, les deux tiers des grains "non squelettiques" sont issus de processus de destruction. La bioérosion et diminution par microorganismes endolithiques a détruit une proportion substantielle des particules squelettiques, principalement de crinoïdes, résultant en de petits grains micritiques. Cette bioérosion étendue est liée à un excès de nutriments généré par des perturbations d'ordre géographique du cycle biochimique. L'orogénèse Ellesmere et le développement de la colonisation terrestre par les gymnospermes à racine profonde sont proposés comme cause de cette mésotrophie. La dissolution précoce du sédiment des fonds marins a consummé une importante proportion des squelettes aragonitiques, en particulier des algues dasycladales, laissant de grande quantité de steinkerns micritiques, qui à leur tour ont été décomposés en péloides et petits intraclastes. Ces découvertes suggèrent qu'une large partie de ce système de vaste rampe plateforme était caractérisée par des prés subtidaux à dasycladales et crinoïdes. Enfin; la classification longtemps établie des carbonates a été réévaluée et une classification révisée des calcaires allochtones pour leur étude à l'affleurement et en laboratoire est proposée. Un intérêt partulier est porté sur les relations grains-matrices.

Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας έγινε προσπάθεια για την ανάπτυξη αναλυτικών μεθοδολογιών με στόχο την ταυτοποίηση και την ποσοτική ανάλυση σε περιπτώσεις ταυτόχρονης συνύπαρξης και των τριών φάσεων του άνυδρου κρυσταλλικού ανθρακικού ασβεστίου. Η Φασματοσκοπία Raman και η Φασματοσκοπία Υπερύθρου ήταν οι δύο αναλυτικές τεχνικές οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν σαν βάση για την ανάπτυξη των ανάλογων αναλυτικών μεθοδολογιών. Η χρήση της Φασματοσκοπίας Raman οδήγησε στην ανάπτυξη μιας μη καταστροφικής αναλυτικής μεθοδολογίας, στην οποία όμως μόνο τα σχετικά ποσοστά των τριών φάσεων έγινε δυνατόν να προσδιοριστούν. Για την δημιουργία των ευθειών αναφοράς, κατασκευάστηκαν δυαδικά μίγματα, ενώ χρησιμοποιήθηκαν οι κορυφές στα 711cm-1 για τον ασβεστίτη, στα 700cm-1 για τον αραγωνίτη και στα 750cm-1 για τον βατερίτη. Τα όρια ανίχνευσης προσδιορίστηκαν 0.13mol%, 0.18mol% και 1.3mol% για τον ασβεστίτη, αραγωνίτη και βατερίτη αντίστοιχα, ενώ τα σφάλματα κατά τον προσδιορισμό τριαδικού μίγματος γνωστής σύστασης βρέθησαν να είναι 1.6mol% για τον ασβεστίτη, 0.3mol% για τον αραγωνίτη και 1.1mol% για τον βατερίτη. Στην προσπάθεια επιλογής των κατάλληλων δονήσεων Raman, έγινε μελέτη των φασμάτων Raman των καθαρών κρυσταλλικών φάσεων και απόδοση των κορυφών. Τέλος με την χρήση της Φασματοσκοπίας IR έγινε δυνατός ο προσδιορισμός των απόλυτων ποσοστών των τριών φάσεων, κάνοντας χρήση των δονήσεων στα 714cm-1 για τον ασβεστίτη, στα 700cm-1 και 714cm-1 για τον αραγωνίτη και στα 745cm-1 για τον βατερίτη. Οι απόρροφητικότητες των κορυφών (σε mg-1CaCO3 mm-2) βρέθηκαν ίσες με: α 63.38 714 = για τον ασβεστίτη, α .30 700 = 19 και α .43 714 = 40 για τον αραγωνίτη και α .79 745 = 21 για τον βατερίτη. Τα όρια ανίχνευσης (σε mgCaCO3/mm2) προσδιορίστηκαν σε: 714 -4 C O.A. =6.6 ×10 για τον ασβεστίτη, 700 -3 A O.A. =2.2 ×10 και 714 -3 A O.A. =1.1×10 για τον αραγωνίτη και 745 -3 V O.A. =1.9 ×10 για τον βατερίτη. / In the present work new analytical methodologies were developed for the study of calcium carbonate polymorphs (calcite, aragonite, vaterite). Two vibrational techniques were employed for the simultaneous quantitative analysis of mixtures of crystalline materials; Raman Spectroscopy (non-destructive technique), Infrared Spectroscopy (destructive technique). Using binary mixtures from known quantities of the crystal phase the calibration curves were constructed using the Raman bands at 711cm-1 for calcite, 700cm-1 for aragonite and 750cm-1 for vaterite. Detection limits (DL) were found to be 0.13, 0.18 and 1.3mol % for calcite, aragonite and vaterite, respectively, while the relative errors in determining the mol % of a known ternary mixture of calcium carbonate polymorphs were 1.6% for calcite, 0.3% for aragonite and 1.1% for vaterite. Infrared Spectroscopy was used, in order to determinate the absolute concentration of the calcium carbonate crystal phases, using the bands at 714cm-1 for calcite, at 700cm- 1 and 714cm-1 for aragonite and at 745cm-1 for vaterite. The asborptivities were found to be α 63.38 714 = for calcite, α .30 700 = 19 and α .43 714 = 40 for aragonite and α .79 745 = 21 for vaterite. The detection limits were also established and found to be 714 -4 C D.L. = 6.6 ×10 for calcite, 700 -3 A D.L. = 2.2 ×10 and 714 -3 A D.L. =1.1×10 for aragonite and 745 -3 V D.L. = 1.9 ×10 for vaterite.

The development of coral reefs is largely restricted to areas within the tropics where favourable conditions for both coral and reef growth prevail. There is, however, a continuum from these typical, accretive reefs in the tropics to marginal, non-accretive, coral-dominated reef communities which occur at higher latitudes. High-latitude reefs function similarly in many regards to their tropical counterparts and are regulated by similar processes to a varying degree. In this study, the major biological and physico-chemical processes were assessed which directly or indirectly prevent the continued persistence of reefal frameworks and thus hinder reef accretion on high-latitude reefs in the iSimangaliso Wetland Park. These reefs have a high diversity of hard and soft corals with significant reef coverage, yet little evidence of any biogenic accretion has been observed. The scleractinian coral, Acropora austera, is one of the few corals which may be responsible for reef framework production. It exhibits a gregarious growth pattern, forming large, monospecific stands with an interlocking framework characteristic of the early stages of reef accretion. The framebuilding potential of A. austera and the continued persistence of such frameworks were thus determined by in situ monitoring of coral growth, mortality, bioerosion and several physico-chemical parameters. Growth rate and mortality of A. austera branches were measured at three sites of differing stand size and apparent age. This was achieved by repeated image analysis and by staining branches with the vital stain, Alizarin Red S. Both measures of growth yielded a similar linear extension rate of 24.5 mm/yr (n = 467), comparable to related species at similar latitudes. Mean branch mortality was as high as 50%, with clear differences manifested between each A. austera stand. Branch extension rates and branch mortality were inversely related between sites. Small, young stands exhibited significantly faster coral growth rates, lower mortality and a net increase in overall branch length over the study period, whilst the opposite was true of larger, more developed stands. In addition, bioerosion was determined at each site to assess its potential for carbonate removal and its destabilizing effect on reef frameworks. Bioerosion intensity was recorded as “percentage area damage” within cross-sections and “frequency of occurrence” of bioeroding organisms in coral rubble fragments (n = 120). The level of bioerosion was found to be substantial (up to 11.5% loss in weight of coral fragments over the 12-month study period) and was found to decrease significantly with a reduction in size of each A. austera stand. Aragonite saturation state is considered a major factor that limits the geographical range of coral reefs globally. Although previously thought to be limiting in Maputaland, mean ΩArag values of 4.40±0.29 were measured on the reefs in summer and 4.33±0.21 in winter and thus would not have limited reef development. Past studies have noted the turbulence on South African east coast reefs and its adverse effect on reef development. This was corroborated in this study with the measurement of considerable sediment re-suspension (0.17 g cm⁻² day⁻¹) and regular damage to both living coral and the reef framework caused by large swells. These results lead to the theory that Acropora austera stands senesce with increasing size and age. Although large coral frameworks are found on the Maputaland reefs, they do not persist in the long term. High rates of sediment re-suspension prevent infilling of the interstitial spaces and eventual cementation, while high levels of bioerosion lead to framework instability over time. Rough seas further hamper accretion by physical removal of both living coral and the coral-derived framework, thus removing recent growth. This process is suspected to cause an imbalance in the carbonate budget of these marginal reefs, ultimately favoring carbonate removal over carbonate deposition. / Thesis (M.Sc.)-University of KwaZulu-Natal, Westville, 2011.