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Juil 19

Financement par l’ANR du projet RECA porté par Cécile Gautheron

Le projet « Relation entre le changement climatique et l’altération » RECA, porté par Cécile Gautheron (GEOPS, équipe Relief, Bassin et Ressources), vient d’être sélectionné par l’ANR pour un financement. Ce projet de recherche Collaboratif (PRC) fait parti des projets financés dans l’appel à projets générique 2017, DEFI 1 « Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique : vers une compréhension du changement global ». Outre GEOPS (Cécile Gautheron, responsable, Cécile Quantin et Damien Calmels), RECA regroupera dix équipes de cinq laboratoires français (GEOPS, CEREGE, IPN, IMPMC, IPGP), deux partenaires non-academiques (BRGM, TOTAL), une équipe allemande (GFZ), et deux équipes Brésiliennes (IG ; LABOGEF). Ce projet sera un des projets phares de GEOPS et de l’équipe Relief, Bassin et Ressources dans les prochaines années.

Résumé du projet

Les latérites, qui font partie de la couverture d’altération de la surface terrestre, occupent 80% du volume total des sols et participent significativement au bilan géochimique global de l’érosion et de l’altération, et ainsi à la consommation de gaz à effet de serre. Malgré leur importance à la surface de la Terre, la chronologie de leur formation et de leur évolution en réponse au changement climatique et géodynamique est toujours peu contrainte. Le projet RECA adressera les questions de l’axe 1 du challenge 1 de l’ANR « Fonction et évolution du climat, océans et cycles majeurs » et « Surface continentale : zone critique et biosphère » de l’ANR, par la reconstruction de l’influence du climat sur la formation des latérites. L’originalité du projet RECA est de combiner des données chronométriques et des marqueurs de l’altération et du climat développés ces dernières années de façon à construire un scénario complet et prédictif de la formation et de l’évolution des latérites. Pour cela, nous allons concentrer nos efforts sur la région géodynamiquement stable du bouclier Guyanais et de l’Amazonie centrale, où des latérites se sont formées tout au long du Cénozoïque et sont associées à cinq unités géomorphologiques majeures. Ce projet pluridisciplinaire ambitieux propose, pour la première fois, de réaliser des datations absolues des cuirasses latéritiques associées aux grands épisodes de pénéplanation du super continent sud Américain. Nous allons dater des populations d’oxydes et hydroxydes de fer (hématite, goethite) et d’argile (kaolinite), bien identifiés minéralogiquement, respectivement par (U-Th)/He, (U-Th)/Ne et résonnance paramagnétique électronique. Ces méthodes de datation récentes sont particulièrement adaptées car elles s’appliquent aux minéraux secondaires les plus communs des latérites qui peuvent enregistrer des temps géologiquement longs. La complexité inhérente aux matériaux de l’altération, qui peuvent contenir différentes populations d’un même minéral secondaire, liées à des étapes distinctes de latéritisation, sera prise en compte. La chronologie de la formation des cuirasses sera alors reliée aux conditions paléo-climatiques (température, précipitation) dérivées de la combinaison d’outils géochimiques et d’indices minéralogiques : (i) à l’échelle globale, avec par exemple les courbes de drainage continental connues, (ii) et à une échelle plus régionale au travers de l’intensité de l’altération, l’analyse des rapports goethite/hématite ou les rapports isotopiques de l’O et H sur les kaolinites et d’oxydes et hydroxydes de fer. Une tâche supplémentaire sera d’y associer les méthodes isotopiques « non-conventionnelles » du Li, Si et Fe, qui aideront à différencier les évolutions de l’altération liées aux étapes diverses de formation des latérites. Le couplage du bilan d’altération avec les âges des phases d’altération des profils latéritiques permettra d’obtenir des taux d’altération et d’érosion, qui seront comparés aux environnements d’altération actuel et passé de la surface de la Terre. Afin de mener à bien cette tâche ambitieuse, le projet RECA rassemble un consortium international fait de chercheurs qualifiés dans l’identification des sols latéritiques, les méthodes de datation, la minéralogie environnementale, la géochimie élémentaire et isotopique « conventionnelles » et « non- conventionnelles », et des approches de modélisation des profils d’altération. La synergie des équipes identifiées offre le plus haut niveau de garantie pour surmonter les difficultés techniques et scientifiques, donnant accès aux informations encore cachées sur la formation et l’évolution des sols en réponse au changement climatique sur des échelles de temps géologiques.

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Fév 23

Changement climatique : ce que nous disent les calcaires du Jurassique !

L’étude multi-laboratoires, associant l’Université Paris-Sud, Cambridge Carbonate Ldt, l’Université de Rennes 1, l’Université de Lorraine et l’Andra, intitulée « Growth and demise of the Jurassic carbonate platform in the intracratonic Paris Basin (France): interplay of climate change, eustasy and tectonics » vient d’être publiée dans la revue Marine and Petroleum Geology.

Dans le contexte actuel de changements environnementaux liés aux activités anthropiques (relargage de CO2, déforestation, pollution…), il convient de mieux comprendre l’évolution et le fonctionnement de certains écosystèmes très riches comme les lagons et récifs coralliens des mers subtropicales. En effet, ces écosystèmes de lagons et plus largement ceux des plateformes carbonatées peu profondes peuvent être particulièrement sensibles aux effets directs de ces activités anthropiques comme le réchauffement climatique, la hausse du niveau marin, l’acidification des eaux de surface, l’augmentation du relargage de particules fines (boue). En France, notre territoire se trouvait sous une latitude sub-tropicale (30°N) durant le Jurassique (de 200Ma à 145Ma) et était recouvert d’une mer chaude et globalement peu profonde. Dans l’Est de la France, cette mer a laissé dernière elle plus d’1 km en épaisseur de sédiments qui se sont déposés sur une grande plateforme carbonatée, formant maintenant  des calcaires avec des coraux, bivalves ou oolithes, marnes, argiles ou sables. Il est donc possible, en étudiant ces roches, d’apporter des réponses sur les facteurs contrôlant l’évolution des$écoqyctèmes carbonatés.

L’objectif de ce travail a donc été de se servir de ces archives carbonatées datant du Jurassique, affleurant en carrière ou carottées jusqu’à 1300 m de profondeur dans le forage profond de l’Andra de Montiers-sur-Saulx dans l’Est de la France. Durant les 55 millions d’années du Jurassique, cette immense plateforme carbonatée montre 8 phases successives de forte production carbonatée avec des coraux, bivalves, gastéropodes, oolites, entrecoupées de 7 crises où la sédimentation a été argileuse. Ces huit phases de forte croissance ont été comparées à la courbe standard de variation du niveau marin, aux régimes tectoniques et à des données isotopiques en oxygène (courbe de variation de la température de l’eau de mer) et aux cortèges minéralogiques argileux.

  • Des faciès de type hétérozoans (avec des bivalves, échinodermes, gastéropodes, foraminifères, bryozoaires) migrant le long d’une rampe marquent des périodes dominées par une hausse du niveau marin, des conditions mésotrophiques (eaux chargées en nutriments), humides et des eaux de surface moyennement chaudes (entre 16 et 24°C) pendant l’Hettangien, le Pliensbachien, l’Oxfordien supérieur, et le Tithonien. Durant ces périodes, des décharges temporaires d’argiles sont venues perturber la production carbonatée.
  • Durant le Bajocien et l’Oxfordien moyen, des températures des eaux de surface chaudes (20-29°C), des conditions oligotrophiques (quasiment pas de nutriments) et relativement humides ont été constatées. Associées à une hausse du niveau marin relatif (eustatisme ou de subsidence locale), ces conditions ont clairement favorisé le développement de coraux scleractiniaires formant des récifs avec de nombreux gastéropodes ou bivalves.
  • Des systèmes de cordons oolitiques se sont installés durant le Bathonien, délimitant un vaste lagon à sédimentation très fine (calcaire mudstone avec des foraminifères de type miliolidés). Cet environnement s’est développé sous des conditions climatiques plutôt fraîches (16 à 24°C) et sèches.
  • Une hausse du niveau marin relatif, accompagnée d’une eutrophisation des eaux (chargées en nutriments) et parfois d’eaux plutôt froides (<20°C) ont été néfastes au développement des écosystèmes carbonatés. Ces conditions sont responsables d’au moins cinq crises de la production carbonatée durant le Toarcien, le début du Bajocien supérieur, à la transition Callovien/Oxfordien, au début de l’Oxfordien supérieur et au Kimmeridgien.fig-comm

 

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