Localisation et chimiostratigraphie des coupes SAB et NKT, Hokkaido, Japon. Crédit: Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adn8365
En étudiant les roches préhistoriques et les fossiles émergeant du flanc du mont Ashibetsu au Japon, les chercheurs ont affiné avec précision le moment et la durée de l’événement anoxique océanique 1a (OAE 1a), une perturbation environnementale extrême qui a étouffé l’oxygène des océans de la Terre pour provoquer une extinction importante, en particulier parmi le plancton.
Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps que les éruptions volcaniques massives sous-marines ont provoqué une augmentation du dioxyde de carbone (CO2), un réchauffement climatique et un appauvrissement de l’oxygène (appelé anoxie) dans l’océan au cours de la période mésozoïque.
Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs, comprenant des spécialistes des sciences de la Terre de l’Université Northwestern, a déterminé le moment précis de l’éruption volcanique et de l’OAE1a, qui a commencé il y a 119,5 millions d’années. Ces travaux s’ajoutent à un volume croissant de preuves selon lesquelles les émissions volcaniques de CO2 ont directement déclenché l’événement anoxique.
La nouvelle étude a également déterminé que l’OAE 1a a duré un peu plus de 1,1 million d’années. Ces nouvelles informations aident les scientifiques à mieux comprendre comment le système climatique et océanique de la Terre fonctionne et réagit au stress, notamment en ce qui concerne le réchauffement actuel.
L’étude est publié dans la revue Avancées scientifiques. Il s’agit de la datation la plus détaillée et la plus hautement résolue d’un événement anoxique océanique jamais réalisée.
“Les événements anoxiques océaniques se produisent en partie à cause du réchauffement climatique dans un monde à effet de serre”, a déclaré Brad Sageman de Northwestern, auteur principal de l’étude. “Si nous voulons faire des prévisions précises sur ce que nous verrons dans les décennies à venir avec le réchauffement d’origine humaine, ces informations sont inestimables. La meilleure façon de comprendre l’avenir est d’examiner les données du passé.”
Expert des climats anciens, Sageman est professeur de sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et codirecteur de l’Institut Paula M. Trienens pour la durabilité et l’énergie.
Une connexion précédente
La période du Crétacé a connu deux événements anoxiques océaniques majeurs et plusieurs événements mineurs, l’OAE 1a étant l’un des deux plus importants. La cause la plus probable : les éruptions volcaniques ont rapidement injecté des quantités massives de CO2 dans l’océan et l’atmosphère. Il ne s’agit pas de volcans ordinaires mais de vastes provinces ignées qui font exploser jusqu’à un million de kilomètres cubes de basalte sur plusieurs millions d’années. Lorsque le CO2 réagit avec l’eau de mer, il forme un acide carbonique faible, qui dissout littéralement les coquilles des créatures marines. L’acide, combiné à de faibles niveaux d’oxygène, a des conséquences importantes sur la vie marine.
Les chercheurs ont commencé à réfléchir aux événements anoxiques océaniques au milieu des années 1970, après une découverte du géologue du Nord-Ouest Seymour Schlanger et du professeur d’Oxford Hugh Jenkyns. En examinant des échantillons de sédiments du fond de l’océan Pacifique, Schlanger et Jenkyns ont découvert des schistes noirs riches en carbone organique qui correspondaient aux échantillons (en termes de composition et d’âge) de l’océan Atlantique et des formations rocheuses d’Italie.
Le manque généralisé d’oxygène était l’explication la plus probable de ces dépôts. L’anoxie empêche la dégradation de la matière organique des plantes et des animaux morts, conduisant à un schéma global d’enrichissement organique. Au lieu de se décomposer, le plancton et d’autres fossiles se sont accumulés pour former des strates riches en carbone organique dispersées dans le monde entier.
“Comment les schistes noirs se sont-ils formés en même temps dans les profondeurs des océans et sur terre ?” » a demandé Sageman. “Schlanger et Jenkyns ont réalisé qu’il devait y avoir un événement mondial massif qui avait provoqué une diminution de l’oxygène de la surface de l’océan jusqu’au fond marin.”
Crédit : Luca Podrecca/Université Northwestern
L’histoire solidifiée dans la pierre
Dans la nouvelle étude, les chercheurs n’ont pas examiné les profondeurs des océans, mais d’anciennes strates situées le long du bord nord-ouest d’une montagne de l’île japonaise d’Hokkaido. Les roches, ou tufs, se sont formées à partir de cendres volcaniques qui se sont déposées et solidifiées au fil du temps. L’activité tectonique a soulevé ces couches au-dessus du niveau de la mer lors de la formation des îles japonaises, les laissant exposées et accessibles là où les ruisseaux traversent la forêt pluviale tempérée d’Hokkaido. En collectant et en analysant les tufs, Sageman, son doctorat. L’étudiant Luca Podrecca et ses collaborateurs ont eu un aperçu de l’histoire géologique.
“Le magma sort d’un volcan sous forme liquide et commence ensuite à se refroidir”, a déclaré Sageman. “Au cours de ce processus, des cristaux commencent à se former. Au moment où le tuf se solidifie, les cristaux deviennent un minuscule système fermé. Ils enferment des atomes, et certains de ces atomes, comme l’uranium, commencent à se désintégrer, ce qui signifie qu’ils se transforment d’un isotope en un isotope. un autre qui fournit un outil pour dater l’éruption et, ainsi, dater une couche spécifique au sein d’un empilement de roche sédimentaire.
“Alors que l’expertise des membres de l’équipe de l’Université de Tohuku au Japon, de l’Université de Durham au Royaume-Uni et du Nord-Ouest se concentre sur la caractérisation et la corrélation globale des strates, nos collaborateurs de l’Université du Wisconsin-Madison et de la Boise State University sont des experts dans les analyses géochronologiques. “.
Les chercheurs ont également utilisé d’autres types d’isotopes, tels que le carbone, qui suit les changements synchrones du cycle du carbone, et l’osmium, qui suit l’activité volcanique et les changements dans la chimie des océans.
“Ces systèmes isotopiques fournissent des outils pour corréler l’intervalle OAE1a entre les sites d’Hokkaido, du sud de la France et d’autres sites dans le monde entier”, a déclaré Sageman. “Ils nous donnent des repères pour des instants dans le temps géologique.”
Localiser la chronologie exacte
Selon ces preuves, un changement brusque des rapports isotopiques du carbone – provoqué d’abord par l’augmentation du CO2 volcanique ajouté au cycle du carbone (et plus tard par l’enfouissement excessif de matière organique) – s’est produit au début du Crétacé au début de l’OAE 1a. Un changement simultané dans les rapports isotopiques de l’osmium reflète un apport massif de matière volcanique dans les eaux océaniques. Le moment de ces événements correspond à l’éruption du complexe Ontong Java Nui, une énorme province ignée de la taille de l’Alaska située dans le sud-ouest de l’océan Pacifique.
Maintenant que les chercheurs savent qu’il a fallu 1,1 million d’années aux océans pour se remettre de la forte augmentation du CO2, ils ont plus d’informations sur la durée que pourraient durer les effets des événements de réchauffement provoqués par le CO2 et quels pourraient être les effets associés, tels que l’anoxie océanique. .
“Nous constatons déjà des zones à faibles niveaux d’oxygène dans le golfe du Mexique”, a déclaré Sageman. “La principale différence est que les événements passés se sont déroulés sur des dizaines de milliers, voire des millions d’années. Nous connaissons des niveaux de réchauffement à peu près similaires (ou plus), mais en moins de 200 ans.”
Plus d’informations :
Youjuan Li et al, Chronologie radio-isotopique de l’événement anoxique océanique 1a : cadre d’analyse des mécanismes moteurs, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adn8365
Fourni par l’Université Northwestern
Citation: Une roche préhistorique au Japon révèle des indices sur un événement anoxique océanique majeur (17 décembre 2024) récupéré le 18 décembre 2024 sur
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