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GÉOCHIMIE MARINE
Nous avons pris le parti d’insister sur l’importance des traceurs isotopiques en
océanographie. Du point de vue pédagogique, suivre les éléments chimiques grâce à leur
signature isotopique permet une approche simple et quantitative du transport des éléments
dans l’océan. Du point de vue de la recherche, on doit aux traceurs isotopiques un grand
nombre de résultats fondamentaux sur les flux de matière dans l’océan.
Le premier chapitre présente des bases d’océanographie descriptive et physique indispensables à la compréhension de l’océan. La physique des courants est abordée en combinant une approche intuitive avec l’utilisation de quelques équations fondamentales. Il peut
paraître étrange, voire décourageant pour certains, de commencer un ouvrage de géochimie
par de la physique. En fait, l’impact des courants sur la biologie et la chimie de l’océan est tel
qu’il est difficile d’éviter cette introduction, d’autant que beaucoup d’étudiants abordent la
géochimie marine sans formation préalable en océanographie physique. La présentation des
calculs sous forme d’encadrés facilite néanmoins une lecture « sans équations », même si les
équations restent un bon moyen de saisir certains phénomènes non intuitifs. La circulation
profonde n’est qu’effleurée ici, car le chapitre 10 lui est entièrement consacré. Le lecteur qui
veut aller plus loin peut consulter Physique de l’océan de Michel Crépon dont nous avons utilisé l’approche et le formalisme qui est accessible aux non-physiciens. Le lecteur anglophone
peut également consulter Stewart (2004) disponible en ligne1.
1. hnp: oceanworld.tamu.edu/resources/ocng_textbook/contents.html
Le deuxième chapitre passe en revue le comportement des principaux traceurs chimiques
et de leurs cycles biogéochimiques. Nous avons supposé que le lecteur possède des bases de
chimie (réaction acide-base, oxydo-réduction, précipitation dissolution...). Nous n’avons pas
présenté de façon exhaustive les 92 éléments de la classification périodique, qui d’ailleurs ne
sont pas forcément tous de « bons » traceurs océaniques. Nous n’avons pas non plus abordé
en détails la description de l’équation d’état et les paramètres thermodynamiques de l’eau
de mer qui nous semble dépasser le cadre d’un cours de géochimie marine de licence ou de
master et qui est très bien développée dans Coppin-Montégu (1996).
Les chapitres 3 et 4 décrivent les origines et causes des variations des rapports isotopiques
des éléments dans 1 océan : celles-ci reflètent soit 1) l’origine des éléments qui peuvent avoir
une signature isotopique spécifique quand ils arrivent dans l’océan ; 2) le résultat de fractionnements isotopiques entre isotopes stables au sein même de l’océan ou 3) par désintégration
des isotopes radioactifs ou accumulation des isotopes radiogéniques. Nous présentons les
principes d’utilisation des traceurs isotopiques dans le contexte de l’étude de l’océan. De
nombreuses applications sont proposées dans les chapitres suivants.
Les chapitres 5 et 6 présentent les modèles en boîtes et les modèles d’advection-diffusion
qui sont les outils conceptuels de base utilisés pour interpréter les données géochimiques
dans 1 océan. La présentation est relativement détaillée afin de rendre le lecteur opérationnel
pour les utiliser largement dans les chapitres suivants.
GÉOCHIMIE MARINE
Nous avons pris le parti d’insister sur l’importance des traceurs isotopiques en
océanographie. Du point de vue pédagogique, suivre les éléments chimiques grâce à leur
signature isotopique permet une approche simple et quantitative du transport des éléments
dans l’océan. Du point de vue de la recherche, on doit aux traceurs isotopiques un grand
nombre de résultats fondamentaux sur les flux de matière dans l’océan.
Le premier chapitre présente des bases d’océanographie descriptive et physique indispensables à la compréhension de l’océan. La physique des courants est abordée en combinant une approche intuitive avec l’utilisation de quelques équations fondamentales. Il peut
paraître étrange, voire décourageant pour certains, de commencer un ouvrage de géochimie
par de la physique. En fait, l’impact des courants sur la biologie et la chimie de l’océan est tel
qu’il est difficile d’éviter cette introduction, d’autant que beaucoup d’étudiants abordent la
géochimie marine sans formation préalable en océanographie physique. La présentation des
calculs sous forme d’encadrés facilite néanmoins une lecture « sans équations », même si les
équations restent un bon moyen de saisir certains phénomènes non intuitifs. La circulation
profonde n’est qu’effleurée ici, car le chapitre 10 lui est entièrement consacré. Le lecteur qui
veut aller plus loin peut consulter Physique de l’océan de Michel Crépon dont nous avons utilisé l’approche et le formalisme qui est accessible aux non-physiciens. Le lecteur anglophone
peut également consulter Stewart (2004) disponible en ligne1.
1. hnp: oceanworld.tamu.edu/resources/ocng_textbook/contents.html
Le deuxième chapitre passe en revue le comportement des principaux traceurs chimiques
et de leurs cycles biogéochimiques. Nous avons supposé que le lecteur possède des bases de
chimie (réaction acide-base, oxydo-réduction, précipitation dissolution...). Nous n’avons pas
présenté de façon exhaustive les 92 éléments de la classification périodique, qui d’ailleurs ne
sont pas forcément tous de « bons » traceurs océaniques. Nous n’avons pas non plus abordé
en détails la description de l’équation d’état et les paramètres thermodynamiques de l’eau
de mer qui nous semble dépasser le cadre d’un cours de géochimie marine de licence ou de
master et qui est très bien développée dans Coppin-Montégu (1996).
Les chapitres 3 et 4 décrivent les origines et causes des variations des rapports isotopiques
des éléments dans 1 océan : celles-ci reflètent soit 1) l’origine des éléments qui peuvent avoir
une signature isotopique spécifique quand ils arrivent dans l’océan ; 2) le résultat de fractionnements isotopiques entre isotopes stables au sein même de l’océan ou 3) par désintégration
des isotopes radioactifs ou accumulation des isotopes radiogéniques. Nous présentons les
principes d’utilisation des traceurs isotopiques dans le contexte de l’étude de l’océan. De
nombreuses applications sont proposées dans les chapitres suivants.
Les chapitres 5 et 6 présentent les modèles en boîtes et les modèles d’advection-diffusion
qui sont les outils conceptuels de base utilisés pour interpréter les données géochimiques
dans 1 océan. La présentation est relativement détaillée afin de rendre le lecteur opérationnel
pour les utiliser largement dans les chapitres suivants.