ANOX-SEA : Configuration des continents et anoxies globales dans l’océan profond

**Rôle de la configuration des continents dans le développement d’anoxies globales dans l’océan profond.

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Durée : nov 2012 - 2017

Financement : Agence Nationale de la Recherche

Coordinateur : Emmanuelle PUCEAT (Laboratoire Biogéosciences, U. de Bourgogne)

Equipe ISTerre impliquée :
– Geochimie

Contacts ISTerre : Catherine Chauvel, Alexandra Gourlan

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L’augmentation récente du taux de CO2 atmosphérique pousse le climat vers des conditions qui n’ont plus existé depuis des millions d’années. L’impact du réchauffement actuel sur l’océan rappelle le modèle proposé pour le développement d’événements anoxiques d’étendue globale (OAE). Ces événements brefs et extrêmes se sont produits dans un contexte de climat à fort effet de serre. Ils sont associés à des crises majeures des organismes calcifiants, à des périodes d’acidification des eaux, et se caractérisent par un enfouissement accru de carbone organique dans les sédiments provoquant des perturbations majeures du cycle du carbone, central dans l’évolution du climat. Ces événements sont généralement associés à un réchauffement abrupt par (1) une accélération du cycle hydrologique et de l’altération continentale, augmentant les apports de nutriments et la productivité primaire, et (2) un ralentissement de la circulation océanique, favorisant l’anoxie dans les eaux profondes et la préservation de la matière organique.
Pourtant des réchauffements se sont produits après le milieu du Crétacé, à la fin du Maastrichtien ( 65 Ma) ou à la limite Paleocène-Eocène ( 55 Ma), qui n’ont pas abouti à un OAE. Dans ce projet nous proposons d’étudier le rôle de la configuration continentale, à travers son impact sur la circulation océanique et l’altération continentale, sur les seuils de déclenchement de ces OAEs. Nous nous focalisons sur une période-clef, le Crétacé supérieur, qui comprend la dernière occurrence d’une anoxie d’étendue mondiale dans les eaux profondes et la transition vers une configuration continentale plus proche de l’actuelle.

La structure de la circulation océanique et son évolution durant le Crétacé reste débattue, du fait de la couverture spatiale et temporelle insuffisante de données isotopiques du néodyme (eNd), un traceur de la circulation océanique. Nous projetons de reconstruire l’évolution de l’eNd durant le Crétacé supérieur à la fois des masses d’eaux profondes dans les secteurs Atlantiques et Indiens de l’Océan Austral, fournissant un lien entre les sites déjà publiés, et des eaux superficielles dans les sites potentiels de formation d’eaux profondes. Les changements océanographiques identifiés seront confrontés à l’évolution de traceurs de conditions d’oxygénation de l’eau (obtenue à travers une compilation et de nouvelles données) : spéciation du fer et corrélation entre les facteurs d’enrichissement des concentrations de Mo et de U. Des simulations à l’aide du modèle de circulation générale FOAM couplé au modèle géochimique GEOCLIM-reloaded seront réalisées avec différentes profondeurs et largeurs de passages marins et différents taux de CO2 pour discuter l’origine des changements de circulation océanique et de l’oxygénation des différents bassins.

Nous établirons alors la distribution latitudinale des conditions d’humidité/aridité à partir des assemblages de minéraux argileux (en utilisant des données publiées et acquises ici) pour le milieu et la fin du Crétacé. Les changements dans les taux d’altération chimique seront aussi explorés à l’aide d’un nouveau traceur, le couplage des systèmes isotopiques Hf, Pb, et Nd, permettant de tracer à la fois l’évolution de l’altération continentale et la provenance des sources.

De légers changements de paléogéographie et de taux de CO2 seront utilisés pour obtenir des simulations de FOAM couplé à GEOCLIM-reloaded en accord avec les données (de circulation océanique, d’altération continentale, et d’oxygénation) pour le milieu (hors OAE) et la fin du Crétacé. Une fois la situation correctement reproduite pour les deux périodes, un réchauffement de différente ampleur (avec différents taux de CO2 dans les modèles) sera simulé. La réponse de l’océan en terme de taux de renouvellement océanique et d’oxygénation sera alors déterminée pour explorer la sensibilité du système océan-climat à développer de l’anoxie dans différents contextes paléogéographiques et paléoclimatiques.

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