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Fonctionnement des océans et cycles géochimiques depuis le Mésozoïque.


L'océan mondial joue un rôle majeur dans le fonctionnement des enveloppes superficielles de la Terre. Par exemple, les masses d'eaux océaniques transportent la chaleur des basses aux hautes latitudes (impact climatique régional et global), les eaux tropicales alimentent les masses d'air humides par évaporation (impact hydrologique sur les continents, y compris sur l'érosion des reliefs), et les océans affectent le cycle global du carbone à travers notamment la dynamique de la production carbonatée (impact sur la pCO2 atmosphérique globale). Les océans sont également profondément affectés par les perturbations climatiques et atmosphériques. Par exemple, l'émission massive de CO2 dans l'atmosphère (d'origine volcanique, de combustion de la biomasse ou autre), entraîne l'acidification des océans dont les effets sur la biodiversité marine peuvent être particulièrement néfastes et modifie le niveau de préservation des carbonates (CCD, profondeur au-dessous de laquelle les carbonates sont entièrement dissous). Au Mésozoïque et au Cénozoïque, l'augmentation de la pCO2 enregistrée dans les archives sédimentaires a entraîné des réchauffement globaux majeurs de courte durées (de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de milliers d'années) appelés événements hyper-thermiques (EH), tels que les « Oceanic Anoxic Events » (OAE) du Jurassique et Crétacé, ou le « Paleocene Eocene Thermal Maximum » (PETM), et qui ont impacté la biosphère marine et continentale (Hemmo et al., 2012). La mise en place de ces événements implique d'importantes variations dans les transferts d'éléments entre les différents réservoirs impliqués (croute-manteau/océans/continents), et qui sont d'importance majeure car impliqués à la fois dans la régulation de la pCO2 et dans la production primaire océanique.
 
Toutefois, ces flux sont encore très mal connus et des travaux préliminaires réalisés au sein de l'UMR 5276 montrent qu'une partie de ces transferts peuvent être caractérisés en utilisant les isotopes du Calcium des restes squelettiques d’organismes marins. Les rapports isotopiques du Ca reflètent en effet ceux des océans, eux-mêmes  contrôlés par l’équilibre entre flux entrants (des continents vers les océans par érosion continentale) et sortants (des océans vers la croûte par sédimentation carbonatée). L'étude isotopique de l’OAE du Toarcien a montré que la libération de 40000 Gt de Carbone mantélique a conduit à une augmentation du taux d'érosion de plus de 500%, expliquant eutrophisation et anoxie observées, et provoquant un stockage massif de Calcium et de Carbone par biocalcification (Brazier et al., soumis).