Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

Communiqué de presse

La recharge des aquifères en Méditerranée

17 juin 2020 Plaine de comblement d'Aremd, Vallée de la Rheraya. Haut Atlas occidental.©IRD / Simonneaux, Vincent

Les ressources en eau de la plupart des zones méditerranéenne proviennent pour une large part des zones montagneuses situées en amont des bassins versants. Ces zones amont reçoivent suffisamment de précipitations, dont une partie sous forme de neige, pour générer des écoulements de surface qui sont fortement mobilisés en aval par l’agriculture irriguée. Toutefois, une part importante des précipitations s’infiltre en profondeur et va recharger les aquifères localisés en aval. Dans les zones de plaine, l’exploitation croissante de cette eau souterraine a pour conséquence un abaissement généralisé des niveaux des nappes, mettant en danger la durabilité des agro-systèmes méditerranéens. Il est donc crucial de comprendre le fonctionnement hydrologique de ces systèmes et en particulier les processus de recharge des aquifères depuis l’amont. Si l’impact du changement climatique sur l’enneigement et les débits des rivières retient déjà l’attention de la communauté scientifique, ses conséquences sur la recharge des nappes restent aujourd’hui mal connues.

Ce manque de connaissance est dû à la complexité des processus en jeu ainsi qu’à l’impossibilité d’observer directement les flux souterrains. Néanmoins, l’étude de la composition chimique et isotopique de l’eau permet d’obtenir des informations sur son cheminement souterrain et sur les interactions entre les différentes masses d’eau. Cette composition est influencée, entre autres, par l’altitude à laquelle sont tombées les précipitations, ainsi que par le taux d’évaporation qu’elles ont subi avant de s’infiltrer. Une autre approche pour évaluer la recharge se base sur le bilan hydrique d’un bassin. A partir de la connaissance des précipitations, des débits de surface et de l’évapotranspiration, il est possible de déduire la fraction infiltrée en profondeur grâce à l’équation de fermeture du bilan hydrologique. Ces connaissances permettent alors de modéliser les processus de recharge et de tester des scénarios de gestion ou d’impact des changements climatiques.

Une incertitude majeure est associée à la quantification de l’évapotranspiration très mal connue ou modélisée en montagne. Cette modélisation est également tributaire des observations in situ qui font souvent défaut pour la calibration ou validation des modèles. Il est donc fondamental de maintenir des observatoires pérennes pour mesurer régulièrement les variables météorologiques, les débits des rivières, l’hydrochimie, le niveau des nappes, les flux liés à l’irrigation, etc. C’est grâce à la complémentarité entre observation de terrain, observation satellitaire et modélisation que nous pourrons fournir les informations nécessaires pour une gestion optimale des ressources en eau et déterminer des répartitions soutenables des usages tenant compte des changements climatiques en cours.

 

Auteurs :

Vincent Simonneaux : IRD / CESBIO (Toulouse, UMR 5126, UPS-CNRS-CNES-IRD) Laboratoire Mixte International TREMA (Université Caddi Ayyad, Marrakech)

Lahoucine Hanich : Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences et Techniques, Marrakech - Université Mohamed VI Polytechnique, Centre for Remote Sensing and Application (CRSA), Benguerir, Maroc

Laurence Vidal : Aix Marseille Université

Younes Fakir : Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences Semlalia, Marrakech, Maroc - Université Mohamed VI Polytechnique, Centre for Remote Sensing and Application (CRSA), Benguerir, Maroc

Sur le site CNRS

Un chaudron bouillant après la disparition des dinosaures

05 juin 2020 Moulage d’un Allosaurus au Muséum national d’Histoire naturelle © Jebulon

Il y a 66 millions d’années, un astéroïde percutait la Terre au large du Yucatan actuel, provoquant la disparation des dinosaures et laissant derrière lui le cratère de Chicxulub. Ce cratère de 180 km de diamètre est l’une des grandes structures d’impact les mieux préservées sur Terre. En 2016, un forage profond a eu lieu sur la structure dans le cadre des programmes IODP et ICDP, atteignant 1335 mètres de profondeur sous le fond marin au niveau de l’anneau central du cratère. Les échantillons prélevés ont montré que le cratère avait abrité un système hydrothermal qui avait altéré chimiquement et minéralogiquement environ 150 000 km3 de la croûte terrestre.

Certains des minéraux formés pendant cette phase d’altération hydrothermale indiquent des températures de fluide de 300 à 400°C, suggérant un temps de refroidissement nécessairement long. Les minéraux magnétiques (magnétite) formés pendant l’activité hydrothermale ont également enregistré les variations du champ géomagnétique lors de leur cristallisation. Ces variations indiquent que l’activité hydrothermale a recouvert au moins une inversion du champ magnétique. Combiné à l’âge absolu de l’impact, obtenu par des méthodes radiométriques, cet enregistrement magnétique indique que le système hydrothermal était toujours actif, avec des températures potentiellement supérieures à 250°C, au moins 150 000 ans après l’impact. Une approche combinant minéralogie, géochimique et modélisation numérique indique que l’activité hydrothermale pourrait avoir finalement persisté pendant plus de deux millions d’années.

Ce système hydrothermal pourrait avoir fourni des conditions idéales pour la vie microbienne. L’existence de ces potentiels habitats terrestres profonds indique que la vie sur Terre aurait pu apparaître dans ce type de niche environnementale. De tels systèmes hydrothermaux ont dû en effet exister par milliers pendant la période de bombardement intense que la Terre a connu il y a 3,8 milliards d’années, fournissant des environnements favorables au développement des organismes thermophiles et hyperthermophiles.

Coupe en trois dimensions du système hydrothermal du cratère de Chicxulub et de ses cheminées hydrothermales © Victor O. Leshyk for the Lunar and Planetary Institute

En savoir plus

Probing the hydrothermal system of the Chicxulub impact crater – Science Advances Vol. 6, no. 22, eaaz3053

David A. Kring, Sonia M. Tikoo, Martin Schmieder et. al.

https://advances.sciencemag.org/content/6/22/eaaz3053

Contact

Jérôme Gattacceca CEREGE gattacceca@cerege.fr

Faible impact des glaciations quaternaires sur l'érosion de l'Himalaya

02 juin 2020 La majestueuse pyramide du Machapuchare (Fish Tail) dominant du haut de ses 7000 m les collines boisées du bas Himalaya au Népal © Jérôme Lavé

Au fil des cycles climatiques et glaciaires du Quaternaire (de -2,6 millions d’années à aujourd’hui), les glaciers de l’Himalaya ont subi de nombreuses phases d’avancée et de retrait, tandis que ses rivières ont vu leur débit également fluctuer. Les glaciers ont été en moyenne beaucoup plus étendus durant le Quaternaire que lors des périodes précédentes. On suspecte que ces variations ont modifié l’intensité de l’érosion de la chaîne de montagne mais les indices permettant de le vérifier sont rares.

En 2015, l’Expédition 354 du programme de forage sous-marin IODP dans la baie du Bengale (Océan Indien) a récolté, jusqu'à 1200 m sous le fond de l'océan, les sédiments produits par l’érosion de la chaîne himalayenne au cours du temps. Ces archives ont été datées, puis elles ont été analysées par une équipe de chercheurs du CRPG et du CEREGE qui a mesuré la concentration en béryllium 10 (10Be) accumulé dans les cristaux de quartz constitutifs des sédiments. Cette accumulation dépend directement du taux d’érosion des roches à l’origine de ces sédiments : plus les roches s'érodent vite, plus leur concentration en 10Be est faible. Après une série de traitements physico-chimiques pour isoler les cristaux de quartz puis en extraire l'élément béryllium produit en leur sein, leur concentration en 10Be a été mesurée à l'aide d'un instrument unique en France dédié à la mesure des nucléides cosmogéniques en très faibles concentrations : le spectromètre de masse par accélération (AMS), instrument national ASTER situé au CEREGE.

De façon inattendue, les taux d'érosion obtenus sur la période étudiée des 6 derniers millions d’années sont en moyenne très proches des taux d'érosion actuels en Himalaya, autour de 1 mm/an, et ne présentent aucune tendance à la hausse ou à la baisse à la transition du Quaternaire. Ces résultats suggèrent que l’érosion de l'Himalaya est gouvernée en premier lieu par les mouvements tectoniques, ce qui limiterait l'impact des changements climatiques sur la formation des paysages himalayens.

En savoir plus

Steady erosion rates in the Himalayas through late Cenozoic climatic changes – Nature geoscience, Volume 13, Issue 6

Sebastien J. P. Lenard, Jérôme Lavé, Christian France-Lanord, Georges Aumaître, Didier L. Bourlès, Karim Keddadouche

https://doi.org/10.1038/s41561-020-0585-2

Contact

Sébastien Lenard CRPG sebastien.lenard@gmail.com

Christian France-Lanord CRPG cfl@crpg.cnrs-nancy.fr

Didier Bourlès CEREGE bourles@cerege.fr

Le lac Tchad ne s’assèche pas

Mardi 31 mars 2020 - Une récente étude coordonnée par Florence Sylvestre de l’IRD, montre que le lac Tchad ne s’assèche pas. Au contraire, depuis 13 ans, son stock d’eau total augmente. Un constat encourageant dans cette zone où la préservation du lac est un enjeu environnemental, économique, politique et sécuritaire.

« Certes, dans les années 1970 et 1980, le lac Tchad a perdu 90 % de sa surface, mais nous venons de démontrer qu’il ne s’assèche plus depuis 20 ans, expose Florence Sylvestre, paléoclimatologue à l’IRD et déléguée aux relations internationales du Centre européen de recherches et d’enseignement en géosciences de l’environnement (CEREGE) à Aix-en-Provence. Ces résultats sont importants car l’évolution du lac est au cœur de politiques de développement de cette région du Sahel, très fragilisée par le conflit avec Boko Haram ». De fait, ces travaux ont été demandés par le think tank (un groupe de réflexion) berlinois Adelphi qui analyse comment le climat explique en partie les conflits qui sévissent dans certaines régions.

Suivre en continu

​​​​« Jusque-là les études de l’évolution du lac incitaient au pessimisme, mais elles étaient en partie biaisées. En effet, les divers conflits limitent les mesures sur le terrain. Et les images satellites disponibles sont trompeuses car le lac y apparaît plus moins étendu selon qu’elles ont été prises en période sèche ou humide. D’où la nécessité d’une évaluation précise du stock d’eau terrestre du lac sur le temps le plus long possible et en continu, relate Florence Sylvestre qui coordonne ce projet 1. C’est pourquoi, j’ai fait appel  à Fabrice Papa, chercheur IRD, Jean-François Crétaux du CNES et Frédéric Frappart de l’Observatoire Midi-Pyrénées ». Tous trois sont spécialistes de l’étude du cycle de l’eau et du climat grâce aux observations spatiales au Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS) de Toulouse. « Nous avons en outre été aidés par Binh Pham-Duc, un jeune chercheur formé à l’observatoire de Paris en hydrologie spatiale », complète la paléoclimatologue.

Observer, mesurer, modéliser

Par stock d’eau terrestre, on entend les eaux de surface, auxquelles s’ajoutent l’humidité des sols et les eaux souterraines. « Pour établir la variations de chacune, nous avons utilisé les données enregistrées, entre 2001 et 2018, par divers instruments de mesure embarqués dans des satellites, relate Fabrice Papa. Nous avons ainsi déterminé la surface des eaux libres et leur profondeur ce qui nous a donné leur volume. Grâce à des modèles numériques, nous avons estimé l’humidité des sols. Enfin, les mesures satellites de la mission GRACE 2 [pour Gravity Recovery and Climate Experiment] nous ont donné la totalité du stock d’eau du lac. À partir de ces trois paramètres, nous avons en avons déduit la part des eaux souterraines. »

Ainsi, entre 2001 et 2018, la surface du bassin Nord du lac a diminué légèrement, alors qu’au Sud, elle est restée stable, et a même connu une légère hausse. « Plus précisément, même si le lac se recharge de manière inégale d’une année sur l’autre selon les conditions climatiques, depuis 20 ans, la cuvette nord n’a plus connu d’assèchement total, y compris les années où la pluviométrie a été faible », indique Florence Sylvestre. Bilan : malgré la diminution du bassin Nord, depuis 13 ans, la totalité des eaux de surface du lac augmente. « Autre élément important, 70 % de l’eau du lac est stockée dans son aquifère [sa nappe phréatique, ndlr.] qui est en constante augmentation, complète la chercheuse. Il est donc envisageable, les années où la sécheresse est trop intense, de pomper dans ces eaux souterraines pour répondre aux besoins des populations ». 

Maintenir la surveillance

Ces résultats sont très encourageants quant au devenir du lac dans les conditions climatiques actuelles. Cependant, « c’est un système hydrologique très complexe avec de nombreux archipels, et qui dépend notamment du débit des rivières qui l’alimentent. C’est pourquoi nous allons le surveiller grâce à la mission SWOT 3 (Surface Water Ocean Topography), explique Jean-François Crétaux. Cette mission va mesurer finement le niveau des océans, des lacs et des cours d’eau dont la largeur est égale ou supérieure à 100 mètres. Concernant le lac Tchad, d’une part, les mesures faites sur le terrain, notamment par l’IRD, serviront à calibrer l’altimètre. D’autre part, grâce au suivi des rivières alentours, nous pourrons établir comment le lac se remplit dans le temps ». Toutefois, SWOT ne sera lancée qu’en 2022, ces connaissances ne seront donc pas disponibles rapidement. Mais, d’ores et déjà, « nos résultats devraient aider les politiques à mieux gérer cette incroyable oasis d’eau douce au milieu du Sahel », espère Florence Sylvestre.

 

1. Projet soutenu par le Programme des Nations unies pour le développement (PNUD), ainsi que les ministères des affaires étrangères allemandes et néerlandaises.

2. GRACE : Mission spatiale de la NASA et de l'agence spatiale allemande

3. SWOT : Mission spatiale du CNES, de la NASA, de l’agence spatiale canadienne et de l’agence spatiale britannique

Contact :

Jean-François Crétaux et Fabrice Papa du LEGOS

​​​​​​Florence Sylvestre, CEREGE

Article : L'hydrologie du lac Tchad dans le contexte du changement climatique actuel

B. Pham-Duc, F. Sylvestre, F. Papa, F. Frappart, C. Bouchez, J. F. Crétaux, The Lake Chad hydrology under current climate change, Nature Scientific Reports, 26 mars 2020 

Retrouver ce communiquer de presse sur le site de l'IRD : https://lemag.ird.fr/fr/le-lac-tchad-ne-sasseche-pas

Première mission au nord du Pérou pour le projet ANR MARACAS

8 octobre 2019 Crédits photos : Nicolas Espurt / Cerege

La première mission de terrain du projet ARN  MARACAS (MARine terraces along the northern Andean Coast as a proxy for seismic hazard ASsessmentse) a eu lieu cet été au Nord du Pérou.

Ce projet, coordonné par Marianne Saillard (Université Côte d'Azur, CNRS, OCA, IRD,Géoazur), a pour objectif d'appréhender l'aléa sismique en utilisant comme proxy les terrasses marines.

La zone côtière des Andes du Nord est caractérisée par deux régimes tectoniques, la zone de subduction dont le comportement sismo-tectonique est très variable le long de l’interface de subduction et la faille crustale qui délimite le bloc nord-andin et entraîne l’ouverture du Golfe de Guayaquil. De part et d’autre du Golfe, la zone avant-arc est en grande partie sous-marine mais présente d’excellentes conditions d’affleurement à Terre des structures géologiques. Cette zone est riche en ressources fossiles et soumise aux risques telluriques (subduction) et climatiques.

En Juillet 2019, les partenaires du projet MARACAS sont partis en mission de terrain dans le bassin de Talara et sur la bordure ouest du massif Amotape au Nord Pérou, et le long de la côte du sud de l’Equateur. Cette mission est l'une des deux missions pluridisplinaires déployées à l'IRD dans cette région cet été, afin d'étudier l’histoire géodynamique de la structure actuelle des roches en intégrant la thermicité et les déformations passées et récentes (mouvements horizontaux et verticaux) dans le but de modéliser l’évolution tectonique spatio-temporelle de la subduction de ce segment des Andes du Nord.

Le  programme ANR JCJC MARACAS porté par Marianne Saillard (IRD-Geoazur, Nice ; ANR-18-CE31-0022) est lié au LMI SVAN (Laboratoire Mixte International " Séismes et Volcans dans les Andes du Nord "). Il vise à mieux comprendre la segmentation sismo-tectonique de la zone de subduction, à déterminer s’il existe des variations dans la déformation Quaternaire de part et d’autre du Golfe de Guayaquil et à mieux en comprendre l'origine.

La mission a regroupé  2 chercheurs de Géoazur, Marianne Saillard et Guillaume Duclaux, et 3 chercheurs Régis Braucher, CNRS-CEREGE ; Nicolas Espurt, AMU-CEREGE et Laurence Audin, IRD-ISTerre ; avec pour objectif d’identifier et d’échantillonner pour des datations cosmogéniques, différents marqueurs morpho-tectoniques du soulèvement côtier au cours du Quaternaire, en particulier les tablazos (terrasses marines de grande étendue avec dépôts de coquilles) préservés dans cette zone, ainsi que les terrasses alluviales, parfois perchés à plus de 300 m au-dessus du niveau marin actuel.

Le projet ANR MARACAS a été présenté au 8th International Symposium on Andean Geodynamics (ISAG) qui s'est déroulé du 24 au 26 septembre 2019 à Quito (Equateur)

Contact projet ANR MARACAS
Marianne SAILLARD
CR IRD - Géoazur
saillard@geoazur.unice.fr
Tel: +33 (0)4.83.61.85.39

Contact communication Géoazur :
Corinne Nicolas-Cabane
nicolasc@geoazur.unice.fr
Tél : +33 (0)4 83 61 86 88

Artcle source IRD paru le 1er juillet 2019 : "Missions pluridisplinaires dans le bassin de Talara : modéliser l’évolution tectonique spatio-temporelle de la subduction de ce segment des Andes du Nord"

Lutter contre le changement climatique : un investissement payant

20 septembre 2019 Investir pour limiter le réchauffement climatique à 1,5°C à l’horizon 2050 coûterait quatre à cinq fois moins que les sommes à engager pour réparer les dommages causés aux Hommes, aux écosystèmes et aux infrastructures par une augmentation de la température à 2°C. C’est ce que révèle une étude internationale publiée le 20 septembre 2019 dans la revue Science, qui associe des chercheurs de l’IRD et du CNRS. Les auteurs alertent ainsi les décideurs sur l’urgence d’accélérer leurs efforts pour limiter les émissions de gaz à effet de serre.

La communauté scientifique documente régulièrement les impacts du réchauffement climatique sur l’environnement, sur la biodiversité et le bien-être des populations dans le monde. En mai 2019, la Plateforme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques (Ipbes) annonçait qu’environ 1 million d'espèces animales et végétales sont aujourd'hui menacées d'extinction, notamment au cours des prochaines décennies. Le changement climatique figure parmi les causes de ces atteintes sans précédent, même s’il n’est pas le seul facteur.  

Dans cette étude, une équipe internationale – Australie, Allemagne, France, Jamaïque, Italie, Angleterre, Argentine, Japon, Indonésie, Afrique du Sud, Etats-Unis, Chine, Les Bahamas – a analysé la base de données du rapport spécial du GIEC sur le 1,5°C, paru en octobre 2018. Les chercheurs ont comparé les dommages provoqués par un réchauffement climatique global à 1,5°C à l’horizon 2050 - par rapport à l’ère préindustrielle - à ceux causés par une augmentation des températures à 2°C. Ils ont également évalué le montant des investissements que les Etats devraient engager, toujours d’ici 2050, afin de limiter le réchauffement à 1,5°C, et celui nécessaire pour réparer les dégradations attendues dans le scénario à +2°C.

Une stratégie « gagnant-gagnant »

Les résultats de cette étude, publiés dans Science, confirment que limiter l'augmentation à 1,5°C au-dessus des températures mondiales préindustrielles présente des avantages considérables. Le gain serait particulièrement important pour les forêts, la biodiversité, la sécurité alimentaire, la santé, les écosystèmes arctiques et les récifs coralliens.

Selon les chercheurs, réduire l’amplitude du changement climatique constitue également un bon investissement. « Au cours des prochaines décennies, agir pour limiter le réchauffement des températures mondiales ne coûtera probablement que le quart du coût des dommages que le changement climatique pourrait infliger aux personnes, aux écosystèmes et aux infrastructures. Cela représente un retour sur investissement d'au moins 4 pour 1 », précise Ove Hoegh-Guldberg, professeur à l'Université du Queensland (Australie) et premier auteur de l’étude.

Plaidoyer pour réduire émissions de gaz à effet de serre

« La Méditerranée, comme beaucoup de zones arides, est particulièrement vulnérable aux sécheresses et aux vagues de chaleur de plus en plus nombreuses », rappelle Joël Guiot, Directeur de recherche au CNRS et co-auteur de l’étude.

« Leurs effets sont amplifiés par les activités humaines, comme l’agriculture, la surexploitation de la mer, l’urbanisation galopante, l’industrie et le tourisme, ce qui constitue un véritable cercle vicieux pour les populations ».

Les auteurs de l’étude appellent ainsi les décideurs à accélérer leurs efforts pour limiter le réchauffement climatique, soulignant l’insuffisance des engagements actuels en matière de réduction des émissions de gaz à effet de serre.  

« Les pays d'Afrique de l'Ouest connaissent déjà des extrêmes climatiques de plus en plus intenses, susceptibles de menacer la sécurité alimentaire et d'augmenter les risques d'inondations dans les principales villes du Sahel central », souligne Arona Diedhiou, climatologue et physicien de l’atmosphère à l’IRD, co-auteur de l’étude.

« L'érosion côtière due à l'élévation du niveau de la mer est un véritable défi pour les principales villes de la région situées le long de la côte. Une transition profonde, tant à l'échelle locale que mondiale, vers des trajectoires de développement à faibles émissions de carbone est nécessaire et sera bénéfique pour les économies des pays et pour le bien-être des populations africaines ».

Contacts : 

Arona Diedhiou, Directeur de recherche à l’IRD, Institut des Géosciences de l’environnement (IGE – IRD/CNRS/Grenoble INP/Université Grenoble Alpes) ; Co-directeur du Laboratoire Mixte International NEXUS sur les interrelations climat-eau-agriculture-énergie et services climatiques en Afrique de l’Ouest.

Joël Guiot, Directeur de recherche au CNRS, Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (CEREGE – AMU/CNRS/IRD/INRA/Collège de France) ; coordinateur du laboratoire d’excellence OT-Med sur les études interdisciplinaires liées aux changements globaux en région Méditerranéenne

Référence : Hoegh-Guldberg, O., D. Jacob, M. Taylor, T. Guillén Bolaños, M. Bindi, S. Brown, I. A. Camilloni, A. Diedhiou, R. Djalante, K. Ebi, F. Engelbrecht, J. Guiot, Y. Hijioka, S. Mehrotra, C. W. Hope, A. J. Payne, H-O Pörtner, S. I. Seneviratne, A. Thomas, R. Warren, G. Zhou. The human imperative of stabilizing global climate change at 1.5°C, Science, 19 septembre 2019.

A retrouver sur le site de l'IRD.

 

Le paradis perdu de l’ancêtre de Lucy

Mis à jour le 10.09.2019 Les travaux des micropaléontologues de l’UMR Cerege permettent de décrire l’habitat d’Australopithecus anamensis, l’ancêtre de notre ancêtre Lucy, dont un crâne en bon état vient d’être découvert et daté en Éthiopie.

L’histoire de l’humanité n’est pas avare en rebondissements ! Ainsi, la découverte d’un crâne fossile, et sa récente datation, bousculent l’hypothèse antérieure d’une succession linéaire entre deux ancêtres humains : Lucy et son prédécesseur Australopithecus anamensis. Mais en plus, les recherches menées par les experts du Cerege permettent de mieux connaître l’hominidé découvert récemment, en décrivant précisément l’environnement dans lequel il vivait il y a 3,8 millions d’années. « Les fossiles végétaux et aquatiques piégés dans les sédiments décrivent à cette époque un paysage différent de l’actuel, dans cette région de l’Afar en Éthiopie », explique la paléoclimatologue Florence Sylvestre, qui a contribué à cette reconstitution

Une succession progressive

La découverte de ce crâne d’A. anamensis remonte à 2016. Mais c’est seulement ces jours-ci, à l’heure où les travaux des spécialistes ont permis de le dater assez précisément, que les équipes internationales impliquées en font mention publiquement (1-2). Son âge - 3,8 millions d’années - a été établi par l’analyse des minéraux présents dans les couches de roches volcaniques qui se sont déposées dans la zone de fouilles. Ce résultat suggère que l’espèce, contrairement à ce que l’on pensait jusqu’ici, a coexisté durant 100 000 ans avec celle de notre ancêtre Lucy – Australopithecus afarensis - qui a pris ensuite le relais : il s’agit donc d’une succession progressive plutôt que d’un brutal grand remplacement.

L’analyse géologique, géochimique et micropaléontologique ?des sédiments dans lesquels a été découvert le crâne d’A. anamensis indique la présence à son époque d’un lac salé alimenté par une rivière venue des hauts plateaux et d’un delta. Et bien que cet environnement ait été bouleversé depuis par l’activité tectonique très intense dans cette région de la vallée du Rift éthiopien, l’étude paléobotanique permet de reconstituer le paysage d’alors.

Et au milieu coule une rivière

« Par chance, les pollens et les phytolithes (3) étaient exceptionnellement bien conservés dans les sédiments qui entouraient le crâne, ce qui est rarement le cas dans cette région, même dans un contexte lacustre », explique la palynologue Doris Barboni.  Leur étude fournit de précieuses informations sur les ressources naturelles et l’hydrologie d’alors.  Elle révèle la présence d'espèces épineuses, du genre Acacia et Boscia notamment, qui existent toujours dans la région. Mais la quantité de pollen indique que ces arbres et arbustes étaient alors bien plus abondants, constituant une savane arbustive en lieu et place de la steppe désertique d'aujourd'hui. Les pollens d'autres espèces des genres Combretum ou Trilepisium, indiquent la présence de forêts galeries? au bord de l’eau. Cela signifie donc que la rivière coulait en permanence, et non très épisodiquement à la saison des pluies, comme les oueds d’aujourd’hui…

Fruits et feuillages toute l’année

« C’est une découverte importante pour comprendre l’écologie de cet australopithèque, estime Doris Barboni. Dans une région déjà aride à l’époque, ce site constituait un écosystème favorable pour ces hominidés arboricoles sensibles aux privations. Ils y trouvaient un habitat stable, avec des fruits et des feuillages disponibles toute l’année. » Australopithecus afarensis – Lucy – qui se développe ensuite était pour sa part plus adapté à une végétation saisonnière, avec des ressources végétales de moins en moins permanentes dans l’année, correspondant à la raréfaction de cet habitat prolixe. La disparition totale des zones boisées sur les berges de rivières il y a trois millions d'années, tandis que l’aridité progresse encore, entraine finalement l'extinction des Australopithèques dans la région.

Sur la base de ces résultats, des recherches se poursuivent pour explorer le lien entre changement environnemental et climatique à l’échelle régionale, et évolution des espèces d’hominidés. « D’autres travaux tenteront également d’éclaircir la présence de diatomées marines fossiles dans les sédiments du site de la découverte d’Australopithecus anamensis, lequel est pourtant bien éloigné des côtes océaniques », conclut Florence Sylvestre, spécialiste de ces algues microscopiques.

Notes :
1. Beverly Z. Saylor, Luis Gibert, Alan  Deino, Mulugeta Alene,  Naomi E. Levin, Stephanie M. Melillo, Mark D. Peaple, Sarah J. Feakins, Benjamin Bourel, Doris Barboni, Alice Novello, Florence Sylvestre, Stanley A. Mertzman, Yohannes Haile-Selassie. Age and context of mid-Pliocene hominin cranium from Woranso-Mille, Ethiopia, SMASH Nature, 28 août 2019

2. Yohannes Haile-Selassie, Stephanie M. Melillo, Antonino Vazzana, Stefano Benazzi, Timothy M.Ryan. A 3.8-million-year-old hominin cranium from Woranso-Mille, Ethiopia SMASH, Nature, 28 août 2019

3. Concrétions de silice présentes dans les plantes

Contacts : Doris Barboni et Florence Sylvestre / UMR CEREGE

A lire dans IRD Le Mag.

Le désert d'Atacama abrite la plus ancienne collection de météorites au monde

04 juillet 2019

La mesures des âges de chute de météorites collectées dans la dépression centrale du désert d'Atacama (Chili) révèle qu’avec un âge moyen de 700 000 ans, cette collection de météorites est de loin la plus ancienne sur Terre. Certaines de ces météorites sont au sol depuis plus de 2 millions d’années, soulignant l’extrême stabilité de ce désert ! Bien plus ancienne que les collections issues d'autres déserts chauds et même d'Antarctique, la collection de météorites d'Atacama offre l’opportunité unique de sonder la variabilité du flux de météorites sur les deux derniers millions d'années.

Au cœur du Chili, l'Atacama est le plus vieux désert sur Terre, avec des âges de surface dépassant par endroit les 20 Ma. Par ailleurs des expéditions successives organisées par le CEREGE ces dernières années ont montré qu'il abritait les plus grandes densités de météorites au sol, jusqu’à 200 météorites par km2. Coïncidence ou corrélation ? Pour le déterminer, une équipe du CEREGE et du LAM a mesuré les âges terrestres (âges de chute sur Terre) d’un échantillon aléatoire de 54 météorites (chondrites) de la région El Médano parmi les 400 retrouvées à ce jour.

La détermination des âges repose sur la mesure de la concentration des grains de métal des météorites en 36Cl, un isotope cosmogénique radioactif qui est produit jusqu'à saturation dans le météoroïde précurseur de la météorite par exposition aux rayons cosmiques pendant le transfert de plusieurs millions d’années depuis la ceinture d’astéroïde jusqu’à la Terre. Une fois sur Terre, l'atmosphère protège la météorite de ces rayonnements énergétiques et la production de 36Cl devient infime. Le capital en 36Cl de la météorite s'évanouit alors progressivement par désintégration radioactive.  La détermination de l'abondance en 36Cl permet ainsi d'estimer avec une précision de l'ordre de la 50 ka  d'années l’âge de la chute sur Terre de la météorite. Pour obtenir l'abondance en 36Cl, il a fallu au préalable séparer la fraction métallique des autres minéraux des échantillons puis en extraire le 36Cl par précipitation du chlorure d'argent. Finalement, les mesures d'abondance en 36Cl  ont été obtenues avec le spectromètre de masse par accélération ASTER.

Distribution cumulative normalisée des âges terrestres des météorites d'Atacama (bleu, cette étude) et meilleure approximation exponentielle (rouge). Les résultats sont mis en comparaison avec la distribution obtenue dans les autres déserts chauds de la planète (ocre) et celle d'Antarctique (bleue). Le panneau de droite est un agrandissement sur les âges entre 0 et 65 milliers d'années. Le domaine coloré représente l'incertitude maximale sur les âges, estimée à 90 milliers d'années.

La distribution des âges obtenus montre sans équivoques que les météorites chiliennes constituent de loin la plus ancienne collection de météorites sur Terre. L’âge terrestre moyen y est de 710 ka, comparé à 12 ka pour les autres déserts chauds et 99 ka en Antarctique. Par ailleurs, les plus anciennes chondrites d'Atacama qui ont été retrouvées sont arrivées sur Terre il y a plus de 2.5 millions d'années !  Ces résultats concordent bien avec l'ancienneté et l’hyperaridité de ce désert et expliquent la forte densité de météorites retrouvée dans la région. Sur la base de ces mesures, l'équipe a également pu estimé que tombaient en moyenne 222 météorites de plus de 10 grammes par km2 chaque million d'années sur Terre, affinant de précédentes estimations.

En outre, l'existence d'une collection si ancienne offre une opportunité unique de sonder la variabilité temporelle du flux de météorites sur des échelles de temps assez longues pour être pertinentes au vu de la durée classique des transferts des météorites depuis la ceinture d’astéroïdes vers la Terre. A partir de leur échantillonnage, les auteurs ont observé en particulier une variabilité significative dans la composition du flux de météorites avec des variations significatives  des abondances relatives des deux plus gros contributeurs (les chondrites ordinaires des groupes L et H) sur le dernier million d’années. Ce dernier résultat, même s’il demande confirmation sur une collection de météorites indépendante, montre que le désert d'Atacama offre la possibilité unique d'apporter de nouvelles contraintes sur l'histoire collisionnelle des corps parents des météorites et des mécanismes de transferts des météoroïdes vers la Terre.

Référence

A. Drouard, J. Gattacceca,  A. Hutzler, P. Rochette, R. Braucher, D. Bourlès, ASTER team, M. Gounelle, A. Morbidelli, V. Debaille, M. VanGinneken, M. Valenzuela, Y. Quesnel, R. Martinez. The meteorite flux of the last 2 Myr recorded in the Atacama Desert. Geology (2019). do: 10.1130/G45831.1

Contact Cerege 

Jérôme Gattacceca

gattacceca@cerege.fr

Contact LAM

Alexis Drouard

alexis.drouard@lam.fr

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Des arbres pour mieux cerner la pollution atmosphérique

Prélèvement des carottes d’arbres avec une tarrière de Pressler © M. Serra 04 mars 2019

Pour évaluer les variations spatiales et temporelles de l’exposition atmosphérique en métaux de l’une des zones les plus industrialisées d’Europe, la Zone Industrialo-Portuaire de Fos, des chercheurs1 ont étudié la teneur en éléments chimiques dans les cernes des arbres, polluants compris. Cette analyse a permis de mettre en évidence les variations historiques de la pollution atmosphérique impactée par l’industrialisation croissante du territoire. Ces résultats ont été publiés dans Chemosphere.

Les arbres sont des témoins privilégiés de l'histoire environnementale d'un milieu. La croissance en diamètre des arbres a lieu par formation chaque année d’un anneau concentrique supplémentaire, un cerne, anatomiquement distinct des précédents. Pour un arbre vivant, les années de formation des cernes sont alors inventoriées depuis l’écorce. Les cernes constituent un tissu conducteur permettant le transport des nutriments des racines vers les feuilles. Ses cellules séquestrent des éléments chimiques par deux voies d’absorption, foliaire et racinaire. Une étude dendrochimique consiste donc à réaliser des carottages dans des troncs, à déterminer l’année de formation des cernes et à identifier les anomalies de composition chimique du bois.
Des chercheurs de l’Institut Ecocitoyen pour la Connaissance des Pollutions, organisme de recherches appliquées aux problématiques environnementales et sanitaires du pourtour du Golfe de Fos et de l’Etang de Berre, du Laboratoire Chrono-environnement de l’Université de Franche-Comté spécialiste des méthodes dendrochimiques et du CEREGE, centre européen de recherche de l’Université d’AixMarseille en charge de la partie analytique ont mené une étude dendrochimique dans l’une des zones les plus industrialisées d’Europe, la Zone Industrialo-Portuaire (ZIP) de Fos (Bouches-du-Rhône, France) avec pour objectif d’évaluer l’exposition atmosphérique aux polluants métalliques et ses variations temporelles. Les résultats de ces travaux, publiés dans la revue Chemosphere, ont mis en évidence l’exposition du territoire de Fos-sur-Mer à de nombreux polluants métalliques et particulièrement les principaux métaux et métalloïdes émis par les industries du secteur (aluminium, arsenic, cadmium, cobalt, cuivre, molybdène, zinc).
Par ailleurs, la variabilité temporelle des concentrations métalliques a permis de définir les grandes tendances de l’exposition atmosphérique de cette région consécutive à l’installation de la ZIP de Fos. En effet, entre 1970 et 1990, période au cours de laquelle le territoire a accueilli de nombreuses industries, l’exposition était principalement marquée par le zinc, le cadmium et le mercure. A partir des années 2000 et de la mise en place de mesures pour un meilleur contrôle des émissions atmosphériques, les teneurs en ces éléments diminuent mais d’autres comme l’arsenic, le chrome, le nickel, le vanadium, l’aluminium ou le fer, principalement émis par la métallurgie et la sidérurgie très représentées sur la zone, ont augmenté au cours des dix dernières années. Ainsi, cette étude a permis de fournir des informations sur l’évolution des émissions industrielles, routières et même urbaines de ce territoire qui abrite l’un des plus grands ports industriels de France et d’Europe du Sud. Elle a, de plus, mis en lumière la pertinence des méthodes dendrochimiques pour évaluer l’exposition à la pollution atmosphérique dans le temps.

Référence
Evaluation of historical atmospheric pollution in an industrial area by dendrochemical approaches. A. Austruy, L. Yung, J.P. Ambrosi, O. Girardclos, C. Keller, B. Angeletti, J. Dron, P. Chamaret, M. Chalot. Chemosphere.

Contact Cerege 

Catherine KELLER

CEREGE (Aix Marseille Univ, CNRS, IRD, INRA, Coll France) 

keller@cerege.fr

Contact

Annabelle Austruy

Institut Ecocitoyen pour la Connaissance des Pollutions

06 99 13 00 50

annabelle.austruy@institut-ecocitoyen.fr

Michel CHALOT

Laboratoire Chrono-Environnement (CNRS-Université Bourgogne Franche Comté)

michel.chalot@univ-fcomte.fr

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Mystère du plateau tibétain : une altitude de moins de 3 000 mètres, il y a 40 millions d’années

@CEA 04 Mars 2019 Les hauts plateaux tibétains se seraient formés plus tardivement que ce qui était admis jusqu’à présent. C’est la conclusion d’une étude, publiée dans Science le 1er mars 2019, s’appuyant sur des simulations du climat, combinées à des mesures isotopiques de l’oxygène dans des carbonates, menée par des chercheurs du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (CEA/CNRS/UVSQ), en collaboration avec le Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/ENS Paris/Ecole polytechnique/Sorbonne université), le CEREGE (CNRS/Inra/Aix-Marseille Université/Collège de France/IRD), et les universités de Washington et Stanford.

Le plateau tibétain est un vaste ensemble de hauts plateaux, situé au nord de l’Himalaya, principalement en Chine. Il a été créé à la suite de la collision des plaques indienne et eurasienne au cours du Cénozoïque, il y a environ 50 millions d’années. D’une altitude dépassant souvent 5000 mètres, il constitue une des plus grandes structures topographiques de la Terre et il a d’importants effets sur le climat régional et global. Or la genèse du plateau tibétain, il y a 50 millions d’années, reste encore un sujet de débat.
 

Pour reconstituer les paléo-altitudes à diverses époques, les chercheurs utilisent habituellement la méthode de la paléo-altimétrie isotopique, c’est-à-dire la relation observée entre la teneur relative en oxygène 18 (c’est-à-dire l’isotope « lourd » minoritaire de l’oxygène, également appelé « 18O ») contenu dans l’eau des précipitations et l’altitude. Plus l’altitude est élevée, plus la vapeur d’eau est appauvrie en 18O parce que celui-ci se condense légèrement plus que l’isotope majoritaire (« 16O »). En mesurant la teneur relative en « 18O » dans des carbonates, les géochimistes recueillent donc des informations sur les précipitations contemporaines de la formation du minéral, et peuvent, moyennant des hypothèses sur la température de formation des carbonates, en déduire l’altitude de cette formation. La plupart de ces études conclut que le plateau a atteint une altitude très élevée dès l’Éocène, il y a environ 40 millions d’années.

Cependant, des changements dans la dynamique de l’atmosphère et dans le cycle de l’eau sont susceptibles de biaiser ces reconstructions. Pour éviter ces biais, les chercheurs de cette étude ont utilisé un modèle de circulation générale atmosphérique simulant explicitement le fractionnement isotopique dans l’eau pour évaluer l’influence des conditions paléo-géographiques et climatiques propres à l’Éocène sur la teneur relative en 18O des eaux de pluie. Ces simulations du climat, remontant les 42 dernières millions d’années, conduisent à un fractionnement isotopique très différent du modèle communément utilisé en paléo- altimétrie isotopique. La réévaluation des données issues des mesures isotopiques sur les carbonates à l’aune de ces nouvelles simulations suggère des altitudes faibles à modérées (inférieures à 3 000 mètres, contrairement aux 5 000 mètres avancés avec la méthode habituelle) pendant l’Éocène.

Bibliographie

Revised paleoaltimetry data show low Tibetan Plateau elevation during the Eocene, Svetlana Botsyun, Pierre Sepulchre, Yannick Donnadieu, Camille Risi, Alexis Licht and Jeremy K. Caves Rugenstein. http://science.sciencemag.org/content/363/6430

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Voir en ligne : Site du CNRS

Les comètes bilobées s’érodent aussi aux confins du système solaire, révélant leur structure interne

Crédit : Matonti et al. 2019 ; Nature Geoscience Lundi, 18 février 2019

Les comètes sont des corps glacés formés au début de l’histoire du système solaire. Depuis restées éloignées du Soleil, elles conservent en elle la mémoire de ce système solaire primordial. Si les comètes peuvent s’éroder lors de passage au voisinage du Soleil, leur évolution géologique reste méconnue. Cependant, une équipe internationale de chercheurs [1] a mis en évidence un nouveau processus d’érosion, dû à la forme même de la comète. En étudiant la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, cible de la mission Rosetta, les chercheurs ont ainsi montré que les comètes dites de « forme bilobée » évoluent principalement par érosion mécanique due aux mouvements de cisaillement d’un lobe par rapport à l’autre. Cette découverte apporte de nouvelles perspectives sur les processus d’érosion des comètes et leur structure interne.

Le communiqué de presse à télécharger.

Sur le site de l'INSU - CNRS

Contacts

Christophe Matonti, CEREGE / Tel : +33 6 67 98 53 52
Olivier Groussin, LAM / Tel : +33 4 91 05 69 72

Bibliographie :

C. Matonti, N. Attree, O. Groussin, L. Jorda, S. Viseur, et al. Bilobate comets morphology and internal structure controlled by shear deformation, Nature Geoscience (2019) doi:10.1038/s41561-019-0307-9

Les plus petits squelettes du monde marin observés en 3D à la lumière synchrotron

© Thomas Beuvier, ESRF, IMMM, CNRS UMR 6283, Le Mans Université 15 février 2019

Les coccolithophores sont des algues marines microscopiques qui absorbent le dioxyde de carbone pour leur croissance et le libèrent lors de la création de leurs coquilles calcaires, sorte de mini-boucliers. Ces nanoplanctons très abondants dans les océans sont susceptibles d’être affectés par les émissions croissantes de dioxyde de carbone. Des scientifiques du CNRS, de Le Mans Université, de Sorbonne Université, d'Aix-Marseille Université  et de l'ESRF, le Synchrotron Européen, ont révélé la structure 3D des coquilles calcaires ou « coccolithes » de ces micro-organismes, au niveau nanométrique. Dans l’étude, publiée dans Nature Communications, les scientifiques mettent en évidence de nouvelles corrélations entre leur masse et la taille du noyau de la cellule sur lequel la nucléation et la croissance des coccolithes se produisent.

Le communiqué de presse à télécharger.

A lire aussi The smallest skeletons in the marine world observed in 3D by synchrotron techniques. sur le site du Synchroton européen - ESRF

Bibliographie

X-ray nanotomography of coccolithophores reveals that coccolith mass and segment number correlate with grid size. T.Beuvier, I.Probert, L.Beaufort, B.Suchéras-Marx, Y. Chushkin, F.Zontone and A.Gibaud. Nature Communications, le 14 février 2019. DOI : 10.1038/s41467-019-08635-x

 

Les badlands : une source majeure de sédiments et de carbone organique particulaire d'origine géologique dans les rivières

Vendredi, 25 mai 2018

À partir de plusieurs bases de données et de sédiments fluviatiles - matières en suspension et laisses de crue - provenant du bassin versant du Rhône, trois équipes de recherche issues de laboratoires(1) mixtes du CNRS, de l'IRSN et d’EdF ont démontré que les badlands, des formes remarquables car hautement érodées du relief, peuvent être considérés comme des hot-spots majeurs de libération de sédiments et de carbone organique fossile dans les rivières. Un exemple est ici donné pour les badlands qui se sont développés sur des roches sédimentaires marneuses distribuées dans le bassin versant de la Durance et alimentant significativement le Rhône et le golfe du Lion.

La détermination des flux de carbone transférés latéralement depuis les surfaces continentales aux océans via les rivières est indispensable pour mieux contraindre le cycle biogéochimique du carbone. Le carbone organique particulaire d’origine fossile (COPf), libéré par altération et érosion des roches sédimentaires présentes à l'affleurement au sein des surfaces continentales, contribue à hauteur de 20 à 25 % à la charge particulaire organique exportée depuis les surfaces continentales vers les océans mondiaux. Cependant des inconnus persistent notamment (i) la nature des roches sédimentaires à l'origine de ces décharges fossiles, (ii) leur teneur en carbone organique (Corg), (iii) leur distribution spatiale, et (iv) le devenir de ce Corg dans les océans. Parmi les candidats pouvant libérer une quantité notable de COPf dans les cours d'eau, nous nous sommes focalisés sur les roches sédimentaires formant des badlands, correspondant à des formes remarquables du relief (cliché) et présentant des taux d'érosion les plus importants observés sur les surfaces continentales. Pour tester cette hypothèse, notre attention s'est portée sur les badlands formés par des marnes jurassiques, et distribuées dans le bassin versant de la Durance, l'un des affluents du Rhône qui est lui même un des pourvoyeurs majeurs de matériel continental à la Méditerranée. Ces badlands recouvrent près de 1.0 % de la surface du bassin versant de la Durance et seulement 0.2% de celle du Rhône.

Contributions et valeurs de différents paramètres (surface, SPM, COP, COPf) de la Durance, des badlands au Rhône. A : surface, B : flux de MES, C : flux de COP, D : contribution pondérée du COPf au flux de COP

EdF, l'IRSN, le réseau MOOSE (observatoire SORA, IR ILICO), l'observatoire de Draix (SOERE RBV, IR OZCAR) et l'Observatoire des Sédiments du Rhône (Zone Atelier Bassin du Rhône, LTER-France) ont fourni des échantillons et des bases de données portant sur les débits, les concentrations (sédiment et COP) et des mesures d'activité 14C. Ceci a été complété par des mesures de l'activité 14C et de géochimie organique (pyrolyse Rock-Eval 6) effectuées sur des échantillons de sédiment en transit dans le cours du Rhône et de la Durance. La contribution en COPf, dont l'activité 14C est nulle, a été estimée par modélisation en estimant un âge moyen (100 à 1000 ans) du COP biosphérique (montrant une activité 14C), de la Durance et du Rhône. Nos principaux résultats se déclinent en 3 points :


Badlands marneux, localement appelés Terres Noires, au voisinage de l'observatoire de Draix (Alpes de Haute Provence). © Y. Copard EdF, l'IRSN, le réseau MOOSE (observatoire SORA, IR ILICO), l'observatoire de Draix (SOERE RBV, IR OZCAR) et l'Observatoire des Sédiments du Rhône (Zone Atelier Bassin du Rhône, LTER-France) ont fourni des échantillons et des bases de données portant sur les débits, les concentrations (sédiment et COP) et des mesures d'activité 14C. Ceci a été complété par des mesures de l'activité 14C et de géochimie organique (pyrolyse Rock-Eval 6) effectuées sur des échantillons de sédiment en transit dans le cours du Rhône et de la Durance. La contribution en COPf, dont l'activité 14C est nulle, a été estimée par modélisation en estimant un âge moyen (100 à 1000 ans) du COP biosphérique (montrant une activité 14C), de la Durance et du Rhône. Nos principaux résultats se déclinent en 3 points :

1- Pour la période 1990-2014, nous avons été amenés à réévaluer le flux sédimentaire annuel du Rhône et de la Durance à 6.4 +/- 4.3 Mt et 2.1 +/- 0.9 Mt puis à actualiser leur flux annuel de COP à 145 +/- 89 kt et 12 +/- 5 kt. Malgré leur très faible surface contributive, les badlands fournissent 15 % de la charge sédimentaire rhodanienne et 3 % du flux de COP.

2- Comme la contribution du flux journalier de COP au flux annuel de COP du Rhône n'est pas constante, nous avons calculé un coefficient de pondération restituant l'importance de ces flux journaliers (lors d'un prélèvement) au flux annuel correspondant. Associé à ces coefficients et en estimant des âges moyens du COP biosphérique, nous avons pu restituer la teneur en Corg fossile véhiculée par le Rhône (0.31 wt. %), la Durance (0.28 wt. %) ainsi que celles des badlands (0.53 wt. %). La contribution du COPf au COP a alors été estimée à 26% pour le Rhône, 49% pour la Durance et 93% pour les badlands. Ainsi, le flux annuel de COPf atteint de 38 +/- 15 kt (Rhône), 6 +/- 3 kt (Durance) et 4.5 +/- 1.5 kt (badlands).

3- Nous avons pu calculé que ces badlands contribuent à près de 75 % à la charge en COPf à l'exutoire de la Durance, tandis que, malgré leur insignifiante surface contributive (0.2 %), ils contribuent à hauteur de 12 % au COPf exportée vers le Golfe du Lion.


Compilation du rapport COPf/COP de différents cours d'eau rangés selon la taille de leur bassin versant, en rouge les données provenant du Rhône, de la Durance et des badlands duranciens. A l'échelle méditerranéenne, ces formations marneuses s'étendent au delà du bassin versant de la Durance, impliquant que les contributions avancées pour le Rhône devront être revues à la hausse. Enfin, la dilution du COP constatée pour le Rhône dans de nombreux travaux, et comparativement à d'autres fleuves mondiaux, a certainement pour origine ces badlands appauvris en Corg.

A une échelle globale, nous pensons que, même pour une très faible surface contributive, les badlands doivent être considérés comme des "hot-spots" continentaux responsable de la libération massive des sédiments et de COPf dans les fleuves et par conséquent marquant significativement l'empreinte géochimique des sédiments fluviatiles apportés par les surfaces continentales aux océans. La contribution du COPf du Rhône est équivalente à celle des petits fleuves côtier localisés sur les marges actives (e.g. Californie, Taiwan, Nouvelle-Zélande) et jusqu'à présent responsables de la majorité des décharges organiques fossiles. Sur la base de nos résultats, les grands fleuves sont aussi capables d'alimenter significativement en COPf les environnements marins. Enfin, ce carbone plus réfractaire que le COP biosphérique, échappe aux processus de dégradation dans la colonne d'eau et dans les sédiments et doit donc être préservé dans les sédiments marins. La prise en compte de cette composante fossile devrait modifier la vision que nous avons de la dynamique du carbone organique particulaire à l'interface continent / océan que ce soit dans la colonne d'eau mais aussi dans les sédiments.

Ce travail a été financé par le projet INSU-EC2CO (DEMON) et le LABEX DRIIHM de l'OHM Vallée du Rhône. Il se poursuit actuellement avec un projet INSU EC2CO-LEFE (APERHO).

Note(s): 

Le laboratoire Morphodynamique continentale et côtière (M2C, Université de Caen Normandie / Université de Rouen Normandie / CNRS), le Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE/PYTHÉAS, CNRS / Université Aix-Marseille (AMU) / IRD / Collège de France), l'Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université de Toulon / IRD / AMU)) et l'Institut des sciences de la Terre d'Orléans (ISTO/OSUC, CNRS / Université d’Orléans / BRGM)

Source(s): 

Badlands as a hot spot of petrogenic contribution to riverine particulate Organic Carbon to the Gulf of Lion (NW Mediterranean Sea), Copard Yoann, Eyrolle Frédérique, Radakovitch Olivier, Poirel Alain, Raimbault Patrick, Gairoard Stéphanie, Di-Giovanni Christian, Earth Surface Processes and Landforms, DOI:10.1002/esp.4409.

Contact(s):

Yoann Copard, M2C
yoann.copard@univ-rouen.fr, 02 35 14 00 19

De l'origine de la crise forestière en Afrique Centrale il y a 2 600 ans

Jeudi, 15 mars 2018 L'origine de la "crise forestière" qui a commencé il y a environ 3 000 ans et profondément affecté le couvert végétal de l'Afrique Centrale a longtemps été controversée.

Une équipe internationale 1. germano-franco-camerounaise regroupant paléoclimatologues, géochimistes et archéologues vient de remettre sur le devant de la scène l'hypothèse de la cause anthropique. Les résultats des analyses effectuées sur des sédiments lacustres en provenance du sud du Cameroun et leur combinaison à des données archéologiques régionales a en effet permis à cette équipe de mettre en évidence que, dans cette région, ces transformations de l'environnement forestier avaient commencé il y a 2 600 ans et n’étaient pas le fruit du changement climatique mais bien celui de la croissance démographique qu’a connue cette région à cette époque. 

Lac Barombi Mbo, au sud du Cameroun. © IRD - Université de Potsdam - Yannick Garcin

Les hommes modifient leur environnement naturel pour qu’il leur soit plus favorable, et cela depuis plusieurs millénaires, même dans les régions les plus reculées de la planète. Ces influences précoces sont bien documentées dans la forêt amazonienne. En revanche, l’impact anthropique en Afrique Centrale reste un sujet encore largement débattu, alors que des perturbations majeures s’y sont produites depuis plusieurs millénaires. 

Il y a plus de 20 ans, l’analyse des sédiments lacustres du Barombi Mbo au Sud Cameroun a révélé que les couches sédimentaires les plus anciennes contiennent principalement des pollens d’arbres reflétant un couvert forestier dense. A l’inverse, les sédiments les plus récents concentrent une proportion significative de pollens de savane : il y a environ 3 000 ans, la forêt primitive dense a ainsi rapidement laissé place à des savanes, modification qui a été suivie par un retour rapide à des forêts. Pendant longtemps, ce changement soudain, baptisé "crise forestière", a été attribué à un changement climatique lié à une diminution de la quantité des précipitations et une accentuation de la saisonnalité. Malgré quelques controverses, l’énigme de l’origine de la crise forestière semblait résolue.

Carottage des sédiments sur le lac Barombi Mbo en 2014. © IRD - Université de Potsdam - Yannick Garcin

Une équipe internationale composée de géochimistes, paléoclimatologues et archéologues suspectait que d’autres causes pouvaient expliquer cette transformation profonde des environnements forestiers. En menant une nouvelle campagne de carottage en 2014 sur le lac Barombi Mbo, ils ont reconstruit de manière indépendante la végétation et le climat de l'époque par l’analyse des isotopes stables des cires cuticulaires des plantes, fossiles moléculaires préservés dans les sédiments. L’équipe a confirmé un changement important de végétation pendant la crise forestière, mais elle a également démontré que celui-ci ne s’accompagnait d'aucun changement des précipitations. Elle précise également la chronologie de cet événement qui aurait débuté sur le bassin du Barombi Mbo il y a 2 600 ans pour s'achever tout aussi rapidement quelques 600 ans plus tard.
Ainsi si l’existence de la crise forestière est avérée, elle ne saurait s'expliquer par un changement climatique. En revanche, en étudiant plus de 460 sites archéologiques dans la région, des arguments qui laissent penser que les humains sont à l'origine de ces changements environnementaux peuvent être mis en avant. Les vestiges archéologiques de plus de 3 000 ans sont effectivement rares en Afrique Centrale. Autour de 2 600 ans, simultanément à la crise forestière, le nombre de sites archéologiques augmente significativement, suggérant une croissance rapide de la population (probablement liée à l’expansion des populations Bantu en Afrique Centrale). Cette période voit également, dans la région, l’apparition de la culture du millet, de l'exploitation des palmiers à huile et le développement de la métallurgie du fer.
La combinaison des données archéologiques régionales et des résultats sur les sédiments du lac démontre de manière convaincante que les humains ont fortement généré des impacts sur les forêts tropicales en Afrique Centrale il y a plusieurs milliers d’années et qu’ils ont laissé des empreintes anthropiques détectables dans les archives géologiques. La crise forestière a été probablement provoquée par la croissance des populations qui se sont installées dans la région et ont dû éclaircir la forêt pour pouvoir cultiver des terres devenues arables, selon un processus similaire à ce que nous observons actuellement dans de nombreuses régions d’Afrique, d’Amérique du Sud et d’Asie. 
Cette étude apporte un nouvel éclairage sur la " crise forestière" en Afrique Centrale. Elle souligne également la capacité des écosystèmes à se régénérer. Quand la pression anthropique a diminué il y a 2 000 ans, les environnements forestiers se sont reconstitués, mais pas nécessairement à l'identique. Ainsi, en Amazonie comme en Afrique, les études de terrain montrent que la présence de certaines espèces témoigne d'activités humaines anciennes.

Note(s): 

1. Les laboratoires français impliqués sont Le Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement (CEREGE/PYTHÉAS, CNRS / AMU / IRD / Collège de France), le Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes, environnement (LGL-TPE/OSUL, CNRS / ENS Lyon / Université Claude Bernard), le laboratoire Patrimoines locaux et gouvernance (PALOC, IRD / MNHN), le laboratoire Morphodynamique continentale et côtière (M2C, Université de Caen Normandie / Université de Rouen Normandie / CNRS), le laboratoire Hydrosciences Montpellier (HSM/OREME, CNRS / Université de Montpellier / IRD) et le Laboratoire de Chimie de l'Environnement (LCE, Université Aix-Marseille / CNRS).

Source(s): 

Yannick Garcin, Pierre Deschamps, Guillemette Ménot, Geoffroy de Saulieu, Enno Schefuß, David Sebag, Lydie M. Dupont, Richard Oslisly, Brian Brademann, Kevin G. Mbusnum, Jean-Michel Onana, Andrew A. Ako, Laura S. Epp, Rik Tjallingii, Manfred R. Strecker, Achim Brauer, and Dirk Sachse (2018). Early anthropogenic impact on Western Central African rainforests 2,600 y ago, PNAS, DOI:10.1073/pnas.1715336115.

Contact(s):

"Source : Actualités du CNRS-INSU" 

Suivre le niveau marin en Polynésie durant les six derniers millénaires

18 janvier 2018

Des chercheurs du CNRS et d’Aix-Marseille Université ont reconstitué les variations du niveau marin dans le Pacifique au cours des six derniers millénaires grâce à des datations à haute résolution de microatolls coralliens1. Leur objectif : mieux connaitre les niveaux marins passés, et notamment le rôle de la calotte polaire, pour mieux comprendre l’influence de l’Homme aujourd’hui. Ils ont montré qu’en Polynésie, le niveau de la mer s’est élevé pendant 6 000 ans jusqu’à atteindre un pic à plus de 90 centimètres il y a 4 000 ans, avant de refluer, il y a environ 1 000 ans, jusqu’à son niveau actuel. Ils ont également mis en évidence des périodes de stabilité, entrecoupées de périodes marquées par des changements climatiques plus abrupts, comme par exemple une instabilité de la calotte antarctique il y a 5 000 ans. Ces variations auraient été gouvernées par des mouvements de la croûte terrestre et des flux des eaux de fonte suite à la dernière déglaciation, dont la fin s’est avérée beaucoup plus tardive que prévu. Les chercheurs souhaitent désormais étudier des microatolls coralliens beaucoup plus jeunes, d’environ 200 ans, afin de mieux comprendre l’influence de l’Homme et d’affiner les modèles de prévision de la hausse du niveau des mers.

Microatolls en Polynésie

Microatolls en Polynésie © Nadine Hallmann et Gilbert Camoin, Cerege (CNRS/Inra/IRD/Collège de France/Aix-Marseille Université).

Ces travaux ont fait l’objet d’un article publié le 18 janvier 2018 dans Nature communications.

1. Ces microatolls sont des marqueurs extrêmement précis du niveau des mers et constituent à ce jour les archives les plus fiables des variations du niveau marin.

Contact(s):

Gilbert Camoin, Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement (CNRS/Inra/IRD/Collège de France/Aix-Marseille Université),  Tél. 04 42 97 15 14

"Source : Actualités du CNRS-INSU"

Changement climatique et maîtrise de l’eau en milieu aride : impacts politiques et sanitaires d’une gestion inadaptée

28 novembre 2017 Les changements climatiques bouleversent les conditions socio-écologiques qui garantissent la santé humaine, notamment chez les populations les plus vulnérables, et ceci selon des processus extrêmement divers1. A partir d’une étude menée dans l’ancienne cité biblique de Tel Dan au nord d’Israël publiée récemment dans Science Advance, des chercheurs du Laboratoire ECOLAB (CNRS/ Université Toulouse III), du Laboratoire Chrono-Environnement (CNRS/Université de Franche-Comté) et du CEREGE (CNRS/Université Aix-Marseille), en collaboration avec The Nelson Glueck School of Biblical Archaeology (Israel) viennent de démontrer le mécanisme complexe par lequel le site, devenu périodiquement insalubre malgré la stabilité de la ressource en eau, assurée depuis des millénaires par les sources du Jourdain, est alors abandonné par ses habitants. Pour les gouvernements et la communauté sanitaire internationale, ces expériences passées sont une source d’information importante. Cette connaissance pourrait permettre d’améliorer la gestion de la ressource en eau dans cette région pour préserver la santé globale.


Période d’insalubrité et d’extension des marécages aux sources du Jourdain. L’abandon de la maintenance des systèmes de drainage et d’irrigation a contribué au développement de maladies transmises par l’eau.

La réserve naturelle de Tel Dan renferme l’une des sources les plus importantes du Jourdain et l’humidité permanente y favorise la présence d’une végétation dense et luxuriante. L’endroit constituait autrefois la limite nord du royaume d’Israël. On y a trouvé une stèle de basalte noir datant du IXe ou VIIIe siècle av. J.-C. contenant une inscription en araméen qui, pour certains archéologues, représente la première et seule identification du roi David sur un site archéologique à ce jour. L’étude des indicateurs biologiques et sédimentologiques conservés au sein d’une carotte sédimentaire prélevée dans le site et datée au Carbone14 a révélé l’existence de périodes sèches – 2150-1950 av. J.C., 1050-840 av. J.C. et 550-350 av. J.C. – pendant lesquelles les précipitations moins abondantes ont transformé partiellement ces riches territoires agricoles aux oliveraies prospères en marécages. Les archives archéologiques montrent que l’abandon des cultures et le développement des marais s’accompagnaient d’une chute des densités de peuplement. Pourquoi un tel déclin économique et social alors que, même en période de sécheresse, il y avait assez d’eau à Tel Dan pour satisfaire les besoins de la population et même ceux de l’irrigation grâce aux eaux du Jourdain ? S’appuyant sur des sources écrites et diverses données régionales, l’équipe franco-israélienne suggère que les peuples issus des marges steppiques et montagneuses, en quête d’eau et de nourriture, s’affrontaient violemment aux habitants de la cité, obligeant ces derniers à fuir à leur tour. L’affaiblissement d’un pouvoir central assez fort pour protéger et assurer la maintenance des systèmes de drainage et d’irrigation a alors contribué à l’extension des marais et au développement de la malaria.


Tel Dan, Israël (Crédit photo : The Nelson Glueck School of Biblical Archaeology, Hebrew Union College -Jewish Institute of Religion)

La malaria s’est implantée durablement dans la région et faisait encore des ravages dans les communautés bédouines situées dans la vallée de la Hula (sud de Tel Dan) au XIXe et XXe siècles après J.C. La situation sanitaire était devenue si alarmante que les marais de la vallée furent drainés entre 1951 et 1958 pour éradiquer la maladie.


Vallée de la Hula, Israël (Crédit photo : The Nelson Glueck School of Biblical Archaeology, Hebrew Union College -Jewish Institute of Religion)

     Cette région est donc un modèle pour comprendre l’évolution pluriséculaire des écosystèmes et des sociétés des zones marécageuses et de leurs marges arides dans un contexte de changement climatique. Il montre comment, au fil du temps, une ressource hydrique négligée et mal gérée peut devenir un catalyseur de développement pour des maladies transmises par l’eau, actuellement en plein développement comme la fièvre de la vallée du Rift en Afrique et dans la péninsule arabique.

 

Ce travail a été soutenu par l’Institut Universitaire de France, l’Université Paul Sabatier – Toulouse III, l’Hebrew Union College - Jewish Institute of Religion et par le projet A*MIDEX-GEOMED.

C’est ce que rappelle un article récent du Lancet Countdown : http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(17)32464-9

Référence :

Kaniewski D., Marriner N., Iland D., Morhange C., Thareani Y. & Van Campo E. 2017. Climate change and water management in the biblical city of Dan. Science Advances 3, e1700954.

________

Contacts chercheurs :

David KANIEWSKI – Laboratoire d’Ecologie Fonctionnelle et Environnement - ECOLAB (CNRS / Université Toulouse Paul Sabatier / INP Toulouse) - david.kaniewski@univ-tlse3.fr

Elise VAN CAMPO - Laboratoire d’Ecologie Fonctionnelle et Environnement - ECOLAB (CNRS / Université Toulouse Paul Sabatier / INP Toulouse) - elise.van-campo@univ-tlse3.fr

Nick MARRINER - Chrono-Environnement (CNRS / Université de Franche-Comté) - nick.marriner@univ-fcomte.fr

Christophe MORHANGE - Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement - CEREGE (CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France) - morhange@cerege.fr

Contact communication :

Roman TEISSERENC - roman.teisserenc@ensat.fr

http://www.cnrs.fr/inee/communication/breves/b320.html

Du nouveau sur la formation des gorges des vallées de montagnes

21 novembre 2016
 
Une étude géomorphologique des gorges de la Tinée et de la Vésubie, menée par une équipe de chercheurs du laboratoire Géoazur (Géoazur : CNRS / IRD / OCA / Université Nice Sophia
Antipolis), du Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement (CEREGE : CNRS / Collège de France / IRD / Université Aix Marseille) et de l’Institut Français du Pétrole
- Energies Nouvelles de Paris (IFPEN), a permis d’apporter une réponse à la question scientifique de la formation des gorges étroites incisées dans les vallées de montagnes. Cette étude, basée sur la méthode de datation par la méthode des nucléides cosmogéniques, a en effet permis de déterminer que les gorges se sont formées principalement aucours de phases d’incision succédant aux glaciations quaternaires. Ainsi, deux phases de forteincision post-glaciaires ont été mises en évidence : (1) il y a 14 à 16 000 ans, après la dernière glaciation majeure (LGM) ; puis, (2) il y a 8 à 11 000 ans, après la phase de glaciation moins intense du Younger Dryas. De plus, une phase de forte incision est également mise en évidence pendant la période humide de l’optimum climatique Holocène (4 à 5 000 ans). Les résultats decette recherche et leurs implications sont présentés dans le journal Earth and Planetary Science Letters de novembre 2016.

Photos Y. Rolland, Gorges de Salso-Moreno (Haute Tinée). Profil d’âges 10Be obtenus sur un profil vertical de surfaces polies par la rivière dans les gorges, et taux d’incision estimés. A droite, échantillonnage d’une surface polie de rivière.

 

Le paysage des Alpes Maritimes est caractérisé par la chaîne du Mercantour, culminant à plus de 3000 mètres d’altitude, et le relief extrême entaillé par des rivières connectant ces hauts reliefs à la Méditerranée en moins de 100 km de distance. Tandis que la partie haute des vallées a périodiquement été soumise à l’influence des glaciers, leur partie inférieure est uniquement façonnée par un régime alluvial. L’existence de gorges incisées dans ces deux contextes permet de tester le rôle des glaciers dans le creusement de ces gorges par érosion sous-glaciaire, ou celui des fluctuations du régime hydrique des rivières en réponse aux changements climatiques. Le creusement de gorges étroites préservant la surface lisse laissée par l’écoulement de l’eau et le frottement des particules, il est possible de dater ces surfaces en utilisant les nucléides cosmogéniques, datation qui permet d’accéder à l’histoire du creusement des gorges au cours du temps.

Une équipe de chercheurs de Nice, Aix-En-Provence et Paris vient d’apporter un nouvel éclairage sur la formation de ces gorges depuis les sources de la Tinée (2000 m) jusqu’à proximité de l’embouchure de celle-ci située à 300 m d’altitude. Ils ont en effet pu préciser l’histoire géomorphologique de ces gorges depuis la déglaciation succédant au LGM (dernier Maximum glaciaire culminant autour de 22 000 ans) jusqu’à l’actuel.

Pour ce faire, ils ont déterminé et interprété les âges obtenus en mesurant les concentrations des nucléides cosmogéniques Béryllium-10 (dans le quartz des roches cristallines) et Chlore-36 (dans la calcite des roches carbonatées), le long de profils verticaux de roches polies échantillonnées en rappel sur une vingtaine de mètres de haut. Ils ont ainsi montré que le creusement des gorges a débuté immédiatement après le retrait glaciaire du LGM. Extrêmement rapide (de 3 à plus de 30 mm/an) juste après le LGM (entre 14 et 16 ka), l’incision a été également particulièrement efficace après l’incursion glaciaire du Younger Dryas entre 8 et 11 ka,  puis, pendant la phase humide de l’Holocène (4-5 ka). Par contre, l’incision fut très faible à quasi nulle (< 1 mm/an) sur des périodes de quelques milliers d’années pendant la glaciation du Younger Dryas dans les gorges de basse altitude, et depuis 4 ka à l’échelle de l’ensemble des vallées sauf pour les zones les plus élevées. En effet, à l’opposé des basses et moyennes vallées, les plus hautes gorges sont encore marquées par un relief en déséquilibre lié à la morphologie en « marches d’escalier » laissée par l’héritage glaciaire entre les hauts plateaux (>2000 m) et les principales vallées d’altitude (1000-1500 m).

Ces nouveaux résultats remettent en question les modèles d’érosion dérivés de l’étude des rivières supposées à l’équilibre sur le long terme pour lesquelles l’érosion est censée contre-balancer le soulèvement d’origine tectonique. Ils montrent aussi que les gorges constituent des archives climatiques très précieuses puisque enregistrant des phases transitoires de l’évolution des cours d’eau.

Ces travaux publiés dans le journal EPSL montrent que l’étude géomorphologique et géochronologique des gorges préservées depuis des milliers d’années dans les chaînes de montagnes devrait permettre de reconstituer les fluctuations passées du climat et la réponse des cours d’eaux aux changements des régimes d’érosion.

Source(s): 

Rolland, Y., Petit, C., Saillard, M., Braucher, R., Bourlès, D., Darnault, R., Cassol, D., ASTER Team, 2016.
Inner gorges incision history: A proxy for deglaciation? Insights from Cosmic Ray Exposure dating (10Be and 36Cl) of river-polished surfaces (Tinée River, SW Alps, France).
Earth and Planetary Science Letters, DOI: 10.1016/j.epsl.2016.10.007

Contact(s):

  • Yann Rolland, Géoazur (CNRS / IRD / OCA / Université Nice Sophia Antipolis)
    yrolland@geoazur.unice.fr, 04 83 61 85 86

  • Carole Petit, Géoazur (CNRS / IRD / OCA / Université Nice Sophia Antipolis)
    petit@geoazur.unice.fr, 04 83 61 87 54

 

A lire sur le site de l'INSU : http://www.insu.cnrs.fr/node/6141

 

 

Séisme du 30 octobre en Italie : la rupture co-sismique la plus importante jamais observée en Méditerranée sur une faille normale

Séisme du 30 octobre en Italie : la rupture co-sismique la plus importante jamais observée en Méditerranée sur une faille normale

Une équipe composée d’une dizaine de chercheurs provenant du CEREGE, de l’IPGP, de l’EOST, du LIVE, de Géosciences Montpellier et de GeoAzur, en collaboration avec l’INGV et l’Université de Chieti-Pescara, s’est rendue sur le terrain en Apennin Central (Italie) sur le lieu des épicentres qui se sont succédés depuis août 2016 (24 août Mw=6, 26 octobre Mw=5.9).

Une équipe composée d’une dizaine de chercheurs provenant du CEREGE[1], de l’IPGP[2], de l’EOST[3], du LIVE[4], de Géosciences Montpellier[5] et de GeoAzur[6], en collaboration avec l’INGV et l’Université de Chieti-Pescara, s’est rendue sur le terrain en Apennin Central (Italie) sur le lieu des épicentres qui se sont succédés depuis août 2016 (24 août Mw=6, 26 octobre Mw=5.9) et dernièrement avec le séisme de Mw=6.5 près de Norcia du 30 octobre, le plus fort séisme enregistré en Italie depuis les 36 dernières années. Leurs observations montrent que ce dernier a engendré la rupture co-sismique la plus importante jamais observée en Méditerranée sur une faille normale.

 


Photo d’une partie de l’équipe franco-italienne rassemblant 6 laboratoires français sur la rupture co-sismique du Mt Vettore (crédit photo Julien Point@EOST).

 


Rupture de surface sur la portion sud de la Faille du Mt Vettore (près de Mte Vettoreto), associée au séisme du 30 Octobre,
on observe environ 1 m de déplacement vertical. (Crédit Photo Lucilla Benedetti@CEREGE)

 

Les chercheurs géologues, tectoniciens, géographes et geomaticiens, se sont succédés sur le terrain entre le 5 et le 14 novembre 2016 pour acquérir des données sur les ruptures de surface associées à ces séismes. Une partie de l’équipe s’était rendue sur le terrain entre le 11 et 16 septembre suite au séisme du 24 août. Ils avaient observé des déplacements verticaux le long de la faille du Mt Vettore de 20 à 30 cm sur une longueur de plus de 7 km (voir photo). A partir d’outils de pointe en géomatique (scanner 3D Faro, TLS LiDAR Riegl, photogrammétrie) l'équipe a acquis l'affleurement numérique 3D à très haute résolution des zones rompues le long du Mt Vettore avant le dernier séisme du 30 octobre. Les acquisitions faites au cours de cette deuxième mission ont permis de cartographier précisément les ruptures associées à ce nouveau choc et d’acquérir une nouvelle image de la topographie des zones précedemment étudiées.

 


Rupture co-sismique associée au séisme du 30 Octobre sur la faille du Mt Vettore,
entre 1.5 et 2 m de déplacement vertical décalant tout sur son passage et ce sur au moins 7 km de longueur.
(Crédit Photo Lucilla Benedetti@CEREGE)

 


Sur le plan de faille du Mt Vettore près de la Cima del Redentore, ruptures co-sismiques associées à la séquence de séisme.
A la base de l'escarpement cumulé (gris) on voit une trace blanche de 25 cm exhumée lors du séisme du 24 Août,
et en dessous la trace blanche-jaune de 2 m exhumée lors du séisme du 30 Octobre. (Crédit Photo Lucilla Benedetti@CEREGE)

 

Ces données fournissent une image sans précédent de l’évolution spatio-temporelle d’un plan de faille avant et après séisme et sont fondamentales pour comprendre le lien entre le déplacement co-sismique et la formation des reliefs topographiques associés aux failles actives.

En Italie et en Europe en général, il existe très peu d’exemples de ruptures co-sismiques visibles dans le paysage.  Les observations récoltées dans le cadre de cette mission post-sismique sont donc uniques et montrent que le séisme du 30 octobre a engendré la rupture co-sismique la plus importante jamais observée en Méditerranée sur une faille normale. Le séisme de Mw=6.5 a entraîné un déplacement co-sismique vertical compris entre 1 et 2 m, localisé sur la trace morphologique de la faille du Mt. Vettore et ce sur une longueur de 7 km au minimum. La rupture co-sismique s’est produite sur la même faille et a entraîné le décalage des mêmes objets morphologiques que lors de la rupture du 24 août.

L’ensemble des partenaires a contribué au financement de cette mission qui a également bénéficié du soutien de l’INSU et du Labex OT-MED.

Pour plus d’informations :

https://ingvterremoti.wordpress.com

https://lejournal.cnrs.fr/articles/pourquoi-la-terre-tremble-t-elle-en-italie

Source : 

Benedetti L., Manighetti I., Gaudemer Y., Finkel R., Malavieille J., Pou K., Arnold M., Aumaître G., Bourlès D.L. and Keddadouche K. (2013) Earthquake synchrony and clustering on Fucino faults (Central Italy) as revealed from in situ 36Cl exposure dating. Journal of Geophysical Research - Solid Earth 118, 4948–4974.

 

Contacts :

Lucilla Benedetti, CEREGE (CNRS, Aix-Marseille Université, Aix-en-Provence, France)
benedetti@cerege.fr

 

[1] Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement (CEREGE : CNRS / Collège de France / IRD / Université Aix Marseille)

[2] Institut de physique du globe de Paris (IPGP : CNRS / IPGP / Université Paris-Diderot, Université Sorbonne Paris Cité)

[3] Ecole et Observatoire des sciences de la Terre (EOST : CNRS / Université de Strabourg)

[4] Laboratoire Image, Ville, Environnement (LIVE : CNRS / Université de Strabourg)

[5] Géosciences Montpellier : CNRS / Université Antilles / Université de Montpellier

[6] GéoAzur : CNRS / IRD / OCA / Université Nice Sophia Antipolis

Du nouveau sur la présence controversée de calottes glaciaires durant l’optimum climatique du Crétacé

9 octobre 2016

Grâce à des simulations réalisées à l’aide d’une combinaison de modèles numériques du climat (GCM) et d’un modèle de calottes de glace, deux chercheurs du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE/IPSL, CNRS / CEA / UVSQ) et du Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE/PYTHÉAS, CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France) viennent de démontrer que les changements de paléogéographie au cours du Crétacé ont grandement influé sur la possibilité de mise en place de calottes glaciaires sur Terre. Notamment, le développement de calottes de glace au cours du Cénomanien-Turonien apparaît très peu probable, en raison de rétroactions entre l’océan et l’atmosphère liées à la configuration paléogéographique particulière de cet étage géologique. 
Le Crétacé moyen et supérieur (~ 120 – 65 Ma) est historiquement considéré comme une période climatique extrêmement chaude de l’histoire de la Terre, caractérisée par l’absence de calottes de glace et par des températures océaniques et continentales bien supérieures à celles du monde moderne. Pourtant, sur la base d’indices indirects, des chercheurs ont émis l’hypothèse que des calottes de glace se seraient développées sur Terre, en particulier sur l’Antarctique, au cours de certains étages géologiques du Crétacé, notamment au cours de l’Aptien (~ 115 Ma), du Cénomanien-Turonien (~ 95 Ma) et du Maastrichtien (~ 70 Ma). Ces hypothèses restent cependant assez controversées, en particulier pour l’étage du Cénomanien-Turonien car celui-ci correspond à l’optimum climatique du Crétacé, c’est-à-dire à sa période la plus chaude.

Étudier l’apparition dans le passé de calottes glaciaires à la surface du globe à l’aide de simulations climatiques n’est pas aisé. En effet, la vitesse de calcul informatique des GCMs (entre 1 et 300 ans simulés par jour selon la complexité du modèle) n’est actuellement pas compatible avec le temps requis pour étudier le développement d’une calotte de glace (nécessité de simuler plusieurs dizaines de milliers d’années). Plusieurs méthodes ont été développées ces dernières années pour étudier les interactions climat – calotte de glace avec des temps de calcul raisonnables. Dans le cas présent, l’absence de contrainte sur l’évolution des paramètres orbitaux et la nécessité d’étudier l’englacement de 3 paléogéographies(1) ont conduit les chercheurs à utiliser une méthode simplifiée par rapport aux précédentes mais plus efficace qu’ils ont pu valider à partir des résultats antérieurs obtenus sur la glaciation du continent Antarctique.

Calottes glaciaires obtenues par modélisation numérique pour différentes paléogéographies du Crétacé et différents taux de CO2 atmosphérique. 

Les résultats de ces travaux suggèrent que les changements de paléogéographie influent fortement sur le climat global, en modulant notamment les seuils de concentration en CO2 atmosphérique en-dessous desquels une calotte glaciaire peut se développer sur l’Antarctique. Les modèles prédisent ainsi que, pour des conditions aux limites (telle la composition de l’atmosphère) identiques à l’exception de la paléogéographie, une calotte ne peut se former sur l’Antarctique et rester stable que lorsque la concentration en CO2 chute en-dessous des seuils suivants :

800 ppm environ (presque 3 fois le taux préindustriel égal à 280 ppm) au cours de l’Aptien ; 

400 ppm environ au cours du Cénomanien-Turonien ; 

700 ppm environ au cours du Maastrichtien. 

Les auteurs expliquent la résistance à l’englacement du monde Cénomanien-Turonien de la manière suivante.
La paléogéographie de cet étage géologique induit une augmentation du transport de chaleur par l’océan vers les moyennes et hautes latitudes de l’hémisphère sud qui se traduit par une série de rétroactions internes au système atmosphérique. Ainsi, en été, cette chaleur supplémentaire apportée par l’océan génère une redistribution de la saturation en eau de l’atmosphère aux latitudes polaires : cette saturation augmente à haute altitude et diminue à moyenne et basse altitude. La quantité accrue d’eau à haute altitude augmente alors l’effet de serre. Quant à la quantité moindre d’eau à moyenne et basse altitude, elle diminue la quantité de nuages de basse altitude, ce qui augmente la quantité d’énergie solaire absorbée par la terre car les nuages de basse altitude ont surtout un effet sur le rayonnement solaire qu’ils réfléchissent très efficacement. Par effet domino, l’augmentation du flux d’énergie solaire à la surface induit la disparition progressive de la neige tombée en hiver, ce qui se traduit par une plus grande quantité d’énergie solaire absorbée à la surface. En résumé, l’augmentation de l’effet de serre et de l’énergie solaire reçue aux moyennes-hautes latitudes de l’hémisphère sud réchauffe fortement l’Antarctique, induisant un seuil de CO2 plus bas pour contrebalancer ce réchauffement et permettre une glaciation.

La confrontation qualitative des résultats de l’étude avec les tendances climatiques issues des données de température et de CO2 disponibles suggère que des épisodes glaciaires ont effectivement pu survenir au cours de l’Aptien et du Maastrichtien, lorsque le taux de CO2 et les paramètres orbitaux de la Terre y étaient favorables. En revanche, elle accrédite l’hypothèse d’un monde Cénomanien-Turonien libre de glace et climatiquement très chaud, et donc représentant véritablement l’optimum climatique du Crétacé.

Note(s): 

La paléogéographie désigne la disposition continents-océans, l’orographie, la bathymétrie… d’une période passée de l’histoire de la Terre. 

Source(s): 

Ladant, J.-B. & Donnadieu, Y. Palaeogeographic regulation of glacial events during the Cretaceous supergreenhouse, Nature Communications, 7:12771, doi:10.1038/ncomms12771 (2016).

Contact(s):

Jean-Baptiste Ladant, LSCE/IPSL
jean-baptiste.ladant@lsce.ipsl.fr, 01 69 08 31 97 

A lire sur le site de l'INSU : http://www.insu.cnrs.fr/node/6051

Une crue glaciaire pourrait avoir freiné l’expansion viking au nord du Groenland

26 septembre 2016
Une crue glaciaire pourrait avoir freiné l’expansion viking au nord du Groenland

 La colonisation du Groenland, qui a eu lieu durant la période qualifiée d’optimum climatique médiéval, a longtemps été attribuée à la douceur du climat. Pourtant, dans le nord du Groenland, un climat rigoureux régnait qui a provoqué une avancée importante des glaciers autour de l’an 1000 et probablement participé à limiter la colonisation des Vikings au sud du Groenland. C’est ce que vient de démontrer une équipe de chercheurs du CNRS, des universités Grenoble-Alpes, Aix-Marseille et Bordeaux et du CEA, en collaboration avec des chercheurs du Royaume-Uni(1). La baisse des températures au nord du Groenland est vraisemblablement liée aux taches solaires et aux éruptions volcaniques dont l’intensité au cours de l’optimum climatique médiéval a été récemment révisée à la hausse.

En l’an 982 apr. J.-C., le célèbre Viking Érik le Rouge débarquait dans le sud du Groenland, pays qui sera appelé Terre verte (Green Land). À cette époque, qualifiée d’optimum climatique médiéval, un climat chaud, favorable aux récoltes et aux vendanges précoces, régnait en Europe et les glaciers alpins connaissaient un net recul, similaire au recul actuel.

Collecte d’échantillons de roche sur une moraine de l’île de Disko. © LGP, Vincent Jomelli Une équipe de chercheurs a étudié l’évolution de plusieurs glaciers situés à l’ouest du Groenland autour de l’île de Disko, à environ 1000 km au nord des sites vikings, en datant leurs phases d’extension. Pour réaliser cette datation, ils ont analysé les concentrations en chlore 36 des moraines, ces débris rocheux charriés puis laissés sur place par les glaciers. En effet, lorsqu’un glacier commence à reculer, ses moraines frontales ne sont plus protégées par la glace. Les roches commencent alors à accumuler du chlore 36, issu des réactions nucléaires provoquées par l'impact sur ces roches des particules du rayonnement cosmique, déclenchant un "chronomètre géologique".

Les chercheurs ont ainsi pu montrer que ces glaciers avaient connu plusieurs avancées au cours du dernier millénaire et que la première, très marquée, a eu lieu au plein cœur de l’optimum climatique médiéval et de la colonisation viking. Contrairement à ce qui a été observé dans les Alpes et dans plusieurs autres massifs montagneux de l’hémisphère nord, l’extension des glaciers dans cette partie de l’Arctique a été au moins aussi importante pendant l’époque médiévale que pendant la très célèbre phase de crue du "petit âge glaciaire". 

a) et b) Localisation de l’île de Disko à proximité du Groenland. c) Localisation des moraines du site de Disko (traits de couleurs) et âge de stabilisation de chacune d’elles (dans le carré de même couleur que le trait). L’âge est donné par rapport à aujourd’hui (BP : Before Present), mais aussi par rapport à l’année du dépôt selon notre calendrier (CE : Current Era). 
En l’absence de variations significatives des précipitations neigeuses dans cette région, ces phases de crue glaciaire impliquent qu’il y ait eu une diminution pluridécennale des températures estivales pendant l’optimum médiéval, laquelle n’est décrite ni dans les reconstructions de températures, ni dans les modèles paléo-climatiques. Les causes de ces crues glaciaires sont donc encore obscures. 
Néanmoins, les chercheurs ont constaté que les variations de l’Oscillation Nord Atlantique (NAO) classiquement évoquées dans la région n’étaient pas la cause principale de ce refroidissement. Ils estiment que la baisse des températures était vraisemblablement liée aux taches solaires et aux éruptions volcaniques dont l’intensité au cours de l’optimum climatique médiéval a été récemment révisée à la hausse. Ayant comparé leurs données aux résultats des simulations du climat passé disponibles, ils ont pu montrer qu’effectivement ces simulations sous-estimaient l’intensité des éruptions de l’optimum climatique médiéval et qu’elles devront donc être révisées. Enfin, en raison du caractère régional de ces crues glaciaires, ils n’excluent pas qu’une partie du refroidissement responsable de ces avancées ait été la conséquence de la variabilité interne (aléatoire) du climat.
Pour déterminer précisément les parts respectives jouées par ces forçages et par la variabilité interne dans les variations du climat durant cette période, il va donc être nécessaire de mieux documenter l’intensité des éruptions volcaniques du dernier millénaire et leurs effets sur le climat. 

Les conditions environnementales autour de l’île de Disko, située à la même latitude que l’Islande, créées par ces avancées glaciaires et par une importante extension de la glace de mer, ont vraisemblablement été peu favorables à l’expansion viking fondée sur la navigation en drakkar et l’agriculture. Elles pourraient donc expliquer, au moins en partie, pourquoi les colonies vikings étaient inexistantes au-delà de Nuuk, la capitale du Groenland.

Note(s): 

Les laboratoires français impliqués sont les suivants : Laboratoire de Géographie Physique : Environnements Quaternaires et Actuels (LGP, CNRS / Université Panthéon-Sorbonne / UPEC / INRAP), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE/OSUG, CNRS / UGA), Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE/IPSL, CNRS / CEA / UVSQ), Environnements et paléoenvironnements océaniques (EPOC/OASU    , Université de Bordeaux/ CNRS) et Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE/PYTHÉAS, CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France). Les organismes étrangers impliqués sont les suivants : Liverpool John Moores University et University of St Andrews (UK). 

Source(s): 

Jomelli, V., T. Lane, V. Favier, V. Masson-Delmotte, D. Swingedouw, V. Rinterknecht, I. Schimmelpfennig, D. Brunstein, D. Verfaillie, K. Adamson, L. Leanni, F. Mokadem & ASTER Team Paradoxical cold conditions during the medieval climate anomaly in the Western Arctic. Sci. Rep. 6, 32984; doi: 10.1038/srep32984 (2016)

Contact(s):

Vincent Jomelli, LGP
jomelli@cnrs-bellevue.fr, 01 45 07 55 81 

A lire sur le site de l'INSU : http://www.insu.cnrs.fr/node/6009

Le réchauffement climatique provoqué par les activités humaines déjà détectable il y a 180 ans dans les archives paléoclimatiques

Un groupe international de chercheurs a montré que le réchauffement climatique actuel associé aux activités humaines aurait débuté il y a près de deux siècles. Ce travail, publié dans la revue Nature du 25 août 2016, s’appuie sur une synthèse de données paléo-climatiques réalisée dans le cadre du programme international « Past Global Changes 2k ». Le réchauffement climatique provoqué par les activités humaines déjà détectable il y a 180 ans dans les archives paléoclimatique.

Parce que les mesures directes de température sont rares et incertaines avant 1900, la période instrumentale, pendant laquelle les relevés de thermomètres permettent de prendre la température de la planète, ne recouvre qu’une fenêtre temporelle restreinte. Pendant cette période, qui débute à la fin du 19ème siècle, le réchauffement climatique imputable à l’homme qui est en moyenne de l’ordre de 1°C est évident. Ainsi, le changement climatique anthropique est généralement considéré comme un phénomène datant du début du 20ème siècle.

Une équipe de 25 scientifiques provenant d’Australie, des États-Unis, d’Europe et d’Asie et travaillant ensemble dans le consortium « Past Global Changes 2000 years (PAGES 2K) » vient de publier une synthèse de reconstructions de la température à la surface de la planète couvrant les 5 derniers siècles. Ces données ont permis de mettre en perspective le réchauffement climatique anthropique vis-à-vis de la variabilité naturelle du climat au-delà de la période instrumentale. Les températures océaniques ont principalement été obtenues grâce à l’analyse de coraux et de sédiments marins ; celles de l’atmosphère à la surface des continents sont issues de l’analyse de cernes d’arbres, de spéléothèmes et de carottes de glace.

Comme le souligne Nerilie Abram, Professeure à l’Université nationale australienne (ANU) et auteure principale de cet article, le réchauffement climatique auquel nous assistons a commencé au tout début de la révolution industrielle. « C’est une découverte étonnante, un de ces moments lors desquels la science nous surprend. Mais les résultats sont clairs : le réchauffement climatique auquel nous assistons a débuté il y a environ 180 ans », déclare Nerilie Abram. Cette étude met donc en évidence un réchauffement plus précoce que les scientifiques ne l’avaient envisagé auparavant.

Ces résultats ont des implications importantes sur l’impact de l’activité humaine sur le climat en datant précisément le moment où il a dévié de son état naturel. De plus, « Cette synthèse unique de données à l’échelle globale montre que le réchauffement actuel n’a pas débuté de manière synchrone sur l’ensemble de la planète » souligne Marie-Alexandrine Sicre, Directrice de recherche CNRS au LOCEAN à Paris, co-auteure de l’article. En effet, le réchauffement a d’abord touché la région Arctique et les océans tropicaux, dès les années 1830, avant d’atteindre les autres régions de l’hémisphère Nord. Dans l’hémisphère Sud, comme en Australie ou en Amérique du Sud, il a fallu attendre près d’un siècle pour que le réchauffement soit détectable dans les archives paléo-climatiques », ajoute-t-elle.

Seules les données paléoclimatiques permettent de prendre le recul nécessaire de plusieurs siècles pour détecter des changements de températures aussi ténus que ceux rapportés dans cette étude. En effet, le réchauffement ayant impacté le 19ème siècle était tel qu’il n’aurait pas pu être ressenti par la population vivant à cette époque. « Les températures ont certes augmenté dès le début du 19ème siècle, mais l’émergence de ce signal, à savoir la période à partir de laquelle la magnitude du réchauffement excède celle des fluctuations naturelles des températures, ne s’est fait qu’un siècle plus tard » ajoute Guillaume Leduc, Chercheur CNRS au CEREGE à Aix-Marseille, également co-signataire de l’article. De plus, « les simulations réalisées par les modèles climatiques prenant en compte les forçages solaires, volcaniques et anthropiques, confirment ce que révèlent les données paléo-climatiques tant sur la précocité que sur l’asymétrie du réchauffement lié à l’homme ».

Ce résultat illustre l’extrême sensibilité du climat aux perturbations anthropiques. « Bien que les niveaux de gaz à effet de serre issus de l’activité humaine dans les années 1800 soient encore faibles, leur effet sur les températures est détectable dès le début de l’Ere industrielle. Le climat de la Terre réagit donc très vite à une augmentation même faible d’émission de gaz à effet de serre, et de manière détectable par les archives paléoclimatiques », remarque Helen McGregor, chercheuse à l’université de Wollongong (UW), co-auteure de cet article.

Ce travail est publié dans la dernière édition de la Nature.

Pour en savoir plus

http://www.pastglobalchanges.org/index.php?option=com_content&view=artic...

Source

Abram, N. J., H. V. McGregor, J. E. Tierney, M. N. Evans, N. P. McKay, D. S. Kaufman, & the PAGES2k Consortium (K. J. Anchukaitis, K. Thirumalai, B. Martrat, H. Goosse, S. J. Phipps, E. J. Steig, K. H. Kilbourne, C. P. Saenger, J. Zinke, G. Leduc, J. A. Addison, P. G. Mortyn, M.-S. Seidenkrantz, M.-A. Sicre, K. Selvaraj, H. L. Filipsson, R. Neukom, J. Gergis, M. A. J. Curran, V. Trouet and L. von Gunten) : Early onset of industrial-era warming across the oceans and continents, publié dans le Nature du 25 août 2016.

http://dx.doi.org/10.1038/nature19082

Contacts

Marie-Alexandrine Sicre, LOCEAN/Ecce Terra - 01 44 27 84 14

Guillaume Leduc, CEREGE - 04 42 97 15 42 leduc@cerege.fr

 

A lire sur le site de l'INSU : http://www.insu.cnrs.fr/node/5977

 

Du nouveau sur la formation et l’évolution des plaines côtières, l'exemple du Sud-Ouest de l'Inde

11 avril 2016 Une étude des plaines côtières du sud-ouest de l’Inde menée par une équipe internationale 1 de chercheurs a permis d’apporter une réponse à une question scientifique de longue date sur la formation et l’histoire de ces plaines principalement couvertes de latérites. Cette étude, basée sur la méthode de datation par l’argon, a en effet permis de déterminer que les latérites de ces plaines se sont formées il y a au moins 47 millions d’années au pied d’un vieux relief érigé il y a environ 60 millions d’années. Les résultats de cette recherche et leurs implications sont présentés dans l’édition du journal Geology du mois d’Avril 2016.

Paysage de collines exposant les sols latéritiques (latérites) de la plaine côtière (au pied de l’Escarpement des Western Ghats sur la marge sud-ouest de l’Inde péninsulaire – Formation de minerais d’oxydes de manganèse dans les sols latéritiques de la plaine côtière – Oxydes de manganèse vus en microscopie optique à lumière réfléchie – Image de micro-fluorescence X montrant les oxydes de manganèse potassiques (cryptomélane) en vert parmi les autres oxydes de manganèse en bleu et les oxydes de fer en rouge. © A. Beauvais et al. Geology 2016 
Les plaines côtières ou marges continentales qui résultent de la séparation des continents sont marquées par de grands escarpements dont l’âge et l’évolution géomorphologique sont matières à débat dans la communauté des géosciences. Des études ont montré une érosion rapide des marges après la séparation des continents impliquant l’installation précoce des escarpements tandis que d’autres ont argumenté pour une évolution plus lente au cours de phases d’érosion successives et par conséquent une stabilisation plus tardive de ces reliefs. 

Or, le mode et le rythme de l’érosion des marges continentales sont déterminants pour reconstituer leur évolution topographique, reconstruire le développement des réseaux de drainage, et quantifier les transferts sédimentaires depuis les continents vers les bassins océaniques marginaux au cours des temps géologiques.

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs internationale vient d’apporter un nouvel éclairage sur l’évolution des marges continentales. Ils ont en effet pu préciser l’histoire géomorphologique de la marge continentale sud-ouest de l’Inde Péninsulaire2   depuis la mise en place il y a environ 65 millions d’années des roches basaltiques des trapps de la province du Deccan. 

Pour cela, ils ont déterminé et interprété les âges obtenus par la méthode de datation à l’argon (40Ar/39Ar) sur des oxydes de manganèse potassiques (appelés cryptomélane) formés dans les sols latéritiques (latérites) de part et d’autre du grand escarpement des Western Ghats qui borde la marge sud-ouest de l’Inde Péninsulaire. Ils ont ainsi montré que la préservation de ces sols épais de plusieurs dizaines de mètres et vieux d’au moins 47 millions d’années ont pu se former en un minimum de 12 millions d’années au pied de l’escarpement ce qui atteste de l’installation rapide (à l'échelle des temps géologiques) et de la stabilisation précoce de ce relief, il y a probablement 60 millions d’années. De plus, les résultats de ces recherches impliquent des vitesses d‘érosion des sols latéritiques datés très faibles (< 5 mètres par million d’années) depuis leur formation au pied de l’escarpement. 

Ces nouveaux résultats questionnent les modèles d’érosion dérivés de l’étude de l’histoire thermique (refroidissement) des roches contenant des minéraux de phosphate de calcium (apatites). Plus généralement, les âges obtenus sur les oxydes de manganèse des sols latéritiques remettent en question l’idée selon laquelle la topographie des marges et des surfaces continentales serait due à des soulèvements et des rajeunissements récents. 

Ces travaux publiés dans le journal Geology montrent que l’étude géomorphologique et géochronologique des sols latéritiques formés et préservés depuis des millions d’années sur les marges et les continents des régions intertropicales est prometteuse pour quantifier les vitesses d’érosion et les sédiments exportés vers les bassins marins à l’échelle des temps géologiques.

Note(s): 

1- L’équipe est composée de chercheurs du Centre Européen de Recherches et d’Enseignements des Géosciences de l’Environnement (CEREGE-OSU Institut Pythéas / CNRS, IRD, Aix-Marseille Université), de Géosciences Environnement Toulouse (GET -  IRD, Université Toulouse Paul Sabatier, CNRS ), de Géosciences Montpellier (Université de Montpellier 2, CNRS) et du Centre for Earth and Space Sciences (University of Hyderabad)

2- On trouve des surfaces présentant les mêmes caractéristiques dans les plaines côtières et même à l’intérieur des terres en Inde, en Afrique, en Australie, et en Amérique du Sud.

Source(s): 

Very long-term stability of passive margin escarpment constrained by 40Ar/39Ar dating of K-Mn oxides, Anicet Beauvais, Nicolas J. Bonnet, Dominique Chardon, Nicolas Arnaud, and Mudlappa Jayananda (2016), Geology, v. 44, p. 299-302, doi:10.1130/G37303.1

Contact(s) :

Anicet Beauvais, IRD, Cerege (Aix-Marseille université, CNRS, OSU Institut Pythéas)
beauvais@cerege.fr, 0442971773

A lire sur le site de l'INSU :http://www.insu.cnrs.fr/node/5763

 

Andes : un paléolac géant au pays des glaciers

Au pied de la cordillère des Andes, un gigantesque lac, le lac Tauca, a recouvert l’Altiplano bolivien pendant la dernière déglaciation. Grâce à une méthode originale développée à partir de micro-algues fossiles, les diatomées, une équipes de chercheurs de l’IRD, du CNRS et d’Aix-Marseille Université à laquelle participent des chercheurs du CEREGE (OSU Pythéas) vient de montrer le rôle sur le climat régional de la disparition il y a 14 000 ans de ce géant d’eau salé, perché à quelque 3 500 m d’altitude. Son assèchement a par ailleurs donné naissance à la croûte de sel la plus grande du monde (11 000 km2) qui recouvre aujourd’hui le célèbre salar d’Uyuni.

La dernière déglaciation dans les Andes boliviennes.

Des chercheurs de l’IRD et leurs partenaires du CNRS et d’Aix-Marseille Université viennent de montrer l’influence régionale du paléolac Tauca, qui occupait l’Altiplano bolivien à l’époque de la dernière déglaciation. Ce gigantesque lac a connu une phase d’extension maximale qui a débuté il y a 16 000 ans. Puis, il s’est asséché progressivement pour disparaître près de 2 000 ans plus tard.

Pour étudier la possible influence du lac sur le climat de la région, les scientifiques ont reconstitué sa composition isotopique. Pour cela, ils ont mis en œuvre une méthode originale utilisant des micro-algues fossiles, les diatomées.

Des micro-algues témoins des conditions d’humidité.

La quantité d’isotopes lourds de l’oxygène (δ18O) contenue dans ces fossiles retrace les conditions géochimiques des eaux du lac dans lesquelles ces algues se sont développées. Cette composition isotopique fournit aux scientifiques un indicateur précis des températures et des conditions d’humidité dans la région à l’époque où ces algues vivaient. Lorsque la pluie augmente et que le niveau du lac s’élève, le rapport isotopique de l’oxygène des eaux baisse et inversement lorsque les précipitations diminuent.

Une influence climatique régionale.

Les chercheurs ont alors mis en regard l’évolution de la composition isotopique du lac qu’ils ont reconstituée avec un autre signal isotopique, enregistré dans une carotte de glace forée au sommet du mont Sajama, surplombant l’ancien emplacement du Tauca. Cette carotte de glace a révélé, vers - 14 500 ans, un pic de δ18O exceptionnel comparé aux autres enregistrements dans les glaces dans la région andine. En revanche, ce pic est cohérent avec les mesures effectuées sur les fossiles de diatomées contenus dans les sédiments de l’ancien lac. Cette étude met donc en évidence que les neiges prélevées au Sajama se seraient formées à cette période à partir du mélange entre l’humidité présente dans l’atmosphère et celle apportée par l’évaporation du lac.

Ce résultat suggère que dans des cas très spécifiques comme celui-ci, avec la présence d’une étendue lacustre à proximité, un enregistrement paléoclimatique comme celui des précipitations dans les carottes de glaces peut être biaisé par le cycle hydrologique local. Son interprétation doit tenir compte de cette influence.

L’ancien méga-lac Tauca a donné naissance au célèbre Salar d’Uyuni et sa croûte de sel

Crédit : IRD / Denis Wirrmann

 

Partenaires : CNRS et Aix-Marseille Université.

Références

B. Quesada, Florence Sylvestre, Françoise Vimeux, J. Black, C. Paillès, C. Sonzogni, A. Alexandre, P-H. Blard, A.Tonetto, J.C Mazur, H. Bruneton. Impact of Bolivian paleolake evaporation on the δ18O of the Andean glaciers during the last deglaciation (18.5-11.7 ka) : diatom-inferred δ18O values and hydro-isotopic modeling. Quaternary Science Reviews, 2015, 120, p. 93-106. doi:10.1016/j.quascirev.2015.04.022

Contacts

Florence Sylvestre, chercheuse IRD au CEREGE sylvestre@cerege.fr

T. +33 (0)4 42 97 15 89

Benjamin Quesada, post-doctorant au Karlsruhe Institute of Technology

T. +49 (0) 8821 183 188

Françoise Vimeux, chercheuse à l’IRD

T. +33 (0)1 69 08 57 71

Laboratoire HydroSciences Montpellier (HSM)

Voir en ligne : L’information sur le site de l’IRD https://www.ird.fr/la-mediatheque/fiches-d-actualite-scientifique/484-an...

 

Les algues microscopiques privilégient la photosynthèse plutôt que la calcification des coquilles en cas de baisse du CO2 océanique

14 janvier 2016

Une nouvelle étude pilotée par des chercheurs du Département de Géologie de l’Université d’Oviedo (Espagne) et du CEREGE (CNRS - Université d’Aix-Marseille - IRD / France) laisse supposer qu'un taux de CO2 atmosphérique élevé n’est pas forcément une mauvaise nouvelle pour les algues microscopiques que sont les coccolithophores. Cette recherche, publiée dans le journal Nature Communications le 14/01/2016, montre pour la première fois que l’épaisseur des coquilles de coccolithophores a diminué d’environ de moitié au cours des 10 derniers millions d’années. Étonnamment, cette diminution suit la baisse sur le long terme de la concentration de CO2 dans les océans ; pour les auteurs ceci suggère qu’une importante quantité de CO2 pourrait aider les coccolithophores à construire des coquilles plus épaisses, au moins sur les échelles temporelles de plusieurs millions d’années. En apportant des données nouvelles sur les changements passés dans le CO2, cette étude apporte également la preuve du lien étroit existant entre taux du CO2 et les climats chauds.

Coccolithophores cultivées en laboratoire, photographiés sur un filtre en cellulose avec un microscope à balayage électronique (MEB). © : Lorena Abrevaya (Univ. Oviedo). 

Zoom © : Lorena Abrevaya (Univ. Oviedo). 

Les organismes marins qui fabriquent des coquilles de carbonate de calcium - des moules aux coraux en passant par les algues microscopiques - sont emblématiques de la vie dans l'océan et risquent d’être les premières victimes des changements climatiques. En effet, les océans absorbent des quantités toujours plus grandes du dioxyde de carbone (CO2) émis par les activités humaines, et s’acidifient à l’échelle globale. Cette acidification pourrait empêcher la formation des coquilles ou squelettes calcaires ou les amincir. 

Pour étudier les relations entre changements climatiques et organismes à coquilles calcaires, les chercheurs se sont intéressés aux  coccolithophores, un groupe de minuscules algues unicellulaires du phytoplancton dont les coquilles fossiles s'accumulent au fond des océans constituant d’inestimables archives de l’histoire de la Terre. C’est à ces organismes que l’on doit les grandes falaises de craie de la côte normande. De même, l’étude de ces coquilles fossiles les aide à mieux comprendre comment ces organismes, à la base de la chaîne alimentaire océanique, se sont adaptés aux changements de l’océan dans le passé géologique.

Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont extrait les minuscules coquilles fossiles de carottes sédimentaires prélevées dans l’océan Indien et dans l’océan Atlantique tropical. En mesurant la quantité de lumière passant à travers les coquilles avec un microscope spécialisé, ils ont déterminé l’épaisseur de chaque coquille. En combinant de telles mesures effectuées pour des milliers de coquilles, ils ont pu montrer que simultanément, dans les deux océans, les coquilles ont commencé à s’amincir il y a environ 9 millions d’années. La synchronicité de ce changement dans deux zones considérablement éloignées indique qu’il est probable que la cause de l’amincissement des coquilles est due à un changement global de l’état de l’océan.

Pour comprendre les causes de ce changement global de l’épaisseur des coquilles, l’équipe a effectué des mesures géochimiques des coquilles et des résidus de matière grasse appelés alcénones, produite par les algues conservés dans les mêmes sédiments pendant des millions d’années. Les mesures de la chimie des alcénones témoignent de changements dans la concentration de CO2 dans l’océan, une ressource essentielle pour la croissance des algues. Les mesures des types de carbone dans les coquilles ont permis de montrer comment la cellule est capable de répartir le carbone prélevé de l'eau de mer entre les processus de calcification et de photosynthèse qui en consomment tous les deux. Ces résultats confirment que les coquilles se sont amincies alors que le CO2 global diminuait et que les coccolithophores se sont adaptées en détournant le carbone disponible vers la photosynthèse au détriment de la fabrication de la coquille. Ces résultats sont en accord avec une étude précédente datant de 2013 *, montrant qu’avec peu de CO2 ces algues s’adaptent en réduisant le carbone réservé pour la formation des coquilles.

En même temps, la démonstration d’une diminution du CO2 sur cette période de temps permet de mieux comprendre la sensibilité du climat aux variations de CO2 sur des échelles de temps longues dans le passé. Des preuves d’un fort refroidissement des océans au cours des 15 derniers millions d’années ont été accumulées par de nombreuses équipes de scientifiques au cours de la dernière décennie. En montrant clairement un important déclin de la concentration de CO2 dans l’océan dans cet intervalle de temps, les nouvelles données prouvent le lien suspecté par de nombreux scientifiques entre CO2 et climat sur cette période, et permettent d’expliquer le refroidissement. Les conditions chaudes et le haut niveau de la mer d’il y a 10 à 15 millions d’années, comparé à aujourd’hui, ont très probablement été causés par une plus forte concentration en CO2atmosphérique à cette époque.

Le fait que les algues calcifiantes étudiées synthétisent des coquilles plus épaisses pendant les périodes pendant lesquelles le CO2 est élevé, ne signifie pas qu’il n’y a pas de danger pour tous les organismes calcifiants de l’océan. Les coccolithophores font figure d’exception parmi les organismes calcifiants océaniques : ce sont des plantes, et ont donc besoin de carbone à la fois pour la photosynthèse et pour la calcification. Les organismes calcifiants qui ne font pas de photosynthèse, comme les coraux, les huîtres et certains planctons (les foraminifères par exemple), répondront très probablement de manière spécifique pour la calcification et les adaptations potentielles à un fort taux de CO2.  De plus, les vitesses de changement de la chimie des océans sont bien plus graduelles dans cette étude que celles des changements en cours et prédits pour les prochaines centaines d’années.

Source(s): 

Decrease in coccolithophore calcification and CO2 since the middle Miocene Clara T. Bolton1,2, Marıa T. Hernandez-Sanchez1, Miguel-Angel Fuertes3, Saul Gonzalez-Lemos1, Lorena Abrevaya1, Ana Mendez-Vicente1, Jose-Abel Flores3, Ian Probert4, Liviu Giosan5, Joel Johnson6 & Heather M. Stoll1 - Nature Communication, 14 janvier 2016, DOI: 10.1038/ncomms10284  

1 Geology Department, Oviedo University, Spain. 2 Aix-Marseille University, CNRS, IRD, CEREGE  France. 3 Grupo de Geociencias Oceanicas, Geology Department, University of Salamanca, Spain. 4 CNRS, Sorbonne Universites-Universite  Pierre et Marie Curie (UPMC) Paris Roscoff Culture Collection, Station Biologique de Roscoff,  France. 5 Department of Geology and Geophysics, Woods Hole Oceanographic Institution,  USA. 6 University of New Hampshire, Department of Earth Sciences,  USA. 

Contact

Mme Clara BOLTON 
Mél : bolton@cerege.fr
Tél. : 04 42 97 15 01 
CEREGE (AMU-CNRS-IRD-Collège de France)

A lire sur le site de l'INSU : http://www.insu.cnrs.fr/node/5618

 

Les caprices du champ magnétique terrestre

L'effondrement du champ magnétique terrestre occasionne la chute de la protection magnétosphérique qui a pour conséquence une augmentation de l'impact du bombardement cosmique et une surproduction des isotopes cosmogoniques tels que le Be-10. Nous nous servons de ces traceurs géochimiques mesurés par spectrométrie de masse par accélérateur ( ASTER) pour évaluer les variations passées du champ, en comparant les séries temporelles de données paléomagnétiques et de rapport Be-10/Be-9. http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4787.htm

Nous avons détaillé les chutes du moment dipolaire et les hausses de production de Be cosmogénique qui en résultent. La dernière inversion (774 000 ans BP) étudiée sur différents site de la région équatoriale a procuré un doublement de production ; vingt autres chutes du dipôle ont depuis procuré des surproductions variables, dont l’événement Laschamp (41 000 ans BP) a occasionné un doublement de production à toutes les latitudes, prouvant que le Be-10 est redistribué globalement avant son transit vers la surface terrestre. Les taux moyens de chute du dipôle avant les excursions et inversions calculés par le taux d’enrichissement calibré, sont comparables à celui calculé pour les derniers siècles, suggérant que l’occurrence d’une excursion ou inversion dans les tous prochains millénaires est possible. 

http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4787.htm

Le Bassin Méditerranéen, théâtre de l’accélération des changements environnementaux en cours

Photographie : Tour du Valat, Arles, France - © Sarah St.Arnaud 23 octobre 2018

Les changements climatiques s’accélèrent dans le bassin méditerranéen. Ils exacerbent d’autres problèmes environnementaux déjà existants comme les changements dans l’utilisation des sols (urbanisation, agriculture intensive) ou la pollution croissante qui conduisent au déclin de la biodiversité. Une équipe internationale menée par Wolfgang Cramer (IMBE – CNRS/Université d’Avignon/IRD/Université Aix-Marseille) fait le point dans une synthèse publiée dans la revue Nature Climate Change.

 

Pour la première fois, un consortium des scientifiques mené par Wolfgang Cramer (IMBE – CNRS/Université d’Avignon/IRD/Université Aix-Marseille) a entamé une synthèse des multiples enjeux environnementaux qui touchent les populations du Bassin Méditerranéen entier. Cette synthèse est publiée dans la revue Nature Climate Change.Dans cette région, la température annuelle a déjà augmenté de 1.4°C depuis l’ère préindustrielle, soit 0.4°C de plus que la température globale. Durant les deux dernières décennies, la surface de la Méditerranée s’est élevée de 60 mm accompagnée d’une acidification significative. Même avec un réchauffement global futur limité de 2°C, comme demandé par l’Accord de Paris, les précipitations estivales risquent fort de diminuer de 10 à 30 % selon les régions, aggravant les pénuries d’eau et provoquant une décroissance forte de la productivité agricole, surtout dans les pays du Sud. Pour satisfaire les besoins de l’agriculture, la demande en eau d’irrigation augmentera de 4 à 22 % selon l’accroissement de la population. Cette demande devrait entrer en concurrence avec d’autres usages (eau potable, industrie, tourisme) et elle va provoquer des conflits entre les utilisateurs, les propriétaires et même les gouvernements. Les impacts du changement climatique sur la production agricole combinée à la demande croissante en produits animaux vont accroitre la dépendance des pays du sud par rapport à l’extérieur (50 % des produits alimentaires du Maghreb). Les risques pour les pêcheries, dus au réchauffement, à l’acidification et à la surpêche, sont également importants.

Suite à la fonte des glaciers au niveau mondial, la hausse du niveau de la mer est aussi en accélération et risque de dépasser les estimations récentes. En Méditerranée, ce phénomène touchera une très large population localisée sur les côtes par des inondations côtières importantes. Les intrusions marines ont déjà affecté les sols et les nappes phréatiques ; ce phénomène va s’amplifier avec des conséquences sur les ressources agricoles et la biodiversité. La santé humaine est également touchée par les changements en accélération (virus du Nil Occidental, dengue, chikungunya, maladies cardio-vasculaires et respiratoires). Dans des pays politiquement fragiles, les risques socio-économiques avec leurs corollaires (guerres, famines et migrations) sont de plus en plus attribuables aux changements environnementaux.

 

Pour faciliter les réponses des décideurs politiques à ces risques, un grand effort de synthèse des connaissances scientifiques existantes est nécessaire, en incluant toutes les disciplines et secteurs. Cela est fait d’une façon insuffisante dans les rapports du GIEC et de l’IPBES qui ne traitent pas le bassin méditerranéen dans son intégralité. Voilà l’objectif du réseau MedECC (Mediterranean Experts on Climate and Environmental Change). Fort de près de 400 scientifiques réunis en connexion avec des organisations des gouvernements et d’acteurs sociétaux, il vise à produire un premier rapport d’évaluation des risques environnementaux et climatiques en région Méditerranéenne.

Référence :

Cramer W, Guiot J, Fader M, Garrabou J, Gattuso J-P, Iglesias A, Lange MA, Lionello P, Llasat MC, Paz S, Peñuelas J, Snoussi M, Toreti A, Tsimplis MN, Xoplaki E (in press) Climate change and interconnected risks to sustainable development in the Mediterranean. Nature Climate Change

Contacts chercheurs
Wolfgang CRAMER - IMBE (CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/Université d’Avignon) wolfgang.cramer@imbe.fr
Joël GUIOT - CEREGE (CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/INRA/Collège de France) - guiot@cerege.fr

A lire sur le site de l'Institut Ecologie et Environnement du CNRS : En direct des labos