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Le climat passé aurait été influencé par la formation des sols

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Au cours des derniers 50 millions d'années, les grandes variations climatiques ont été attribuées aux surrections des grandes chaînes de montagnes. Deux chercheurs du CNRS viennent de montrer que l'aptitude des surfaces continentales à former des sols influence aussi le climat de la Terre.

Profil latéritique de la région de Foumban, au Cameroun. © J.-J. Braun

Avant le réchauffement global actuel, le climat de la Terre n'a cessé de se refroidir depuis environ 50 millions d'années. Les raisons sont âprement discutées dans la littérature scientifique. La surrection des grandes chaînes de montagnes du Tertiaire, et en particulier celle de l'Himalaya, est très souvent invoquée comme la principale cause de cette détérioration climatique. En effet, le rapport isotopique du lithium de l'eau de mer (7Li/6Li) enregistré dans les coquilles carbonatées d'organismes fossiles du microplancton, publié en 2012, semble à première vue renforcer le rôle de l'Himalaya. Ce rapport a considérablement augmenté au cours des derniers 50 millions d'années. Or, l'isotope 6 du lithium est préférentiellement piégé dans les argiles qui se forment au cours de l'altération des roches exposées à la surface des continents, alors que l'isotope 7 est plus facilement emporté à l'océan par les rivières.

Une équipe américaine en avait donc conclu en 2012 que l'augmentation du rapport 7Li/6Li de l'eau de mer signifiait davantage de formation d'argiles, et donc davantage de dissolution de roches continentales. Comme ce processus consomme du CO2 et réduit par conséquent l'effet de serre, on pouvait y voir la raison du refroidissement du climat depuis 50 millions d'années. Quant au moteur de cette évolution, il était une fois de plus attribué à l'Himalaya : l'érosion intense de la chaîne brise les roches en petits morceaux et favorise l'altération et la formation d'argiles.

Le plateau himalayen photographié en mai 2012 par André Kuipers, à bord d’ISS, à quelque 400 km d’altitude. © Esa, Nasa

Le plateau himalayen photographié en mai 2012 par André Kuipers, à bord d’ISS, à quelque 400 km d’altitude. © Esa, Nasa

Moins de reliefs et plus de sols épais il y a 50 millions d’années

Les auteurs de cette nouvelle étude, publiée dans la revue Climate of the Past, viennent de montrer qu'une interprétation différente du signal isotopique du lithium est aussi possible. Ils ont analysé la concentration en lithium de la kaolinite de sols et de latérites de Côte d'Ivoire, des États-Unis, d'Amazonie et du bassin parisien. Il apparaît que ces profils d'altération, qui peuvent être très épais, stockent beaucoup de lithium. Il y a 50 millions d'années, la quantité de lithium capable d'échapper à ce piège pour atteindre l'océan sous forme dissoute devient très faible et, en réponse, le rapport 7Li/6Li de l'eau de mer s'effondre. D'où un nouveau scénario proposé par les deux chercheurs du Laboratoire Océanographique de Villefranche-sur-mer (UPMC, CNRS) et de Géoscience Environnement Toulouse (CNRS, Toulouse 3, IRD).

Il y a 50 millions d'années, le contexte tectonique était marqué par l'absence de grandes chaînes de montagnes et donc d'érosion intense. Les continents d'alors présentaient des altitudes et des pentes faibles, et des sols épais pouvaient aisément se développer, comme en attestent de nombreuses archives géologiques. Ces sols ont protégé les roches mères de la dissolution. En réponse, le niveau de CO2 atmosphérique a pu s'envoler, car il n'était plus pompé efficacement par l'altération. Un climat chaud et humide s'est installé globalement, ce qui est à nouveau confirmé par les archives paléoclimatiques.

Lorsque les chaînes de montagnes surgissent à partir de 40 millions d'années. L'apparition de nouveaux reliefs et pentes sur les continents va briser cet état chaud. Mais pas directement en augmentant l'altération, plutôt en limitant la capacité du système Terre à former des sols épais. Le lithium parvient à nouveau à rejoindre les océans sous forme dissoute, poussant le rapport 7Li/6Li de l'eau de mer à augmenter.

Les isotopes du lithium révèlent donc une histoire géochimique et climatique de la surface de notre planète plus subtile qu'il n'y semble au premier abord. Cette nouvelle étude révèle le rôle clé joué par les grandes surfaces continentales planes sur l'évolution climatique de notre planète.

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