“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 217 — #240
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6. Les climats du Phanérozoïque
217
des eaux tropicales de 40
◦ C à 32
◦ C entre 490 et 465 millions d’années. Ce
refroidissement semble être corrélé avec un événement majeur d’accroissement
de la biodiversité. D’autre part, les données δ
18 O sur brachiopodes suggèrent
une baisse de température de seulement 4
◦ C sur la même période. Il apparaît
que la composition isotopique des coquilles de brachiopodes dépend en grande
partie de processus de fractionnement cinétique (typiques de la diagenèse) et
dans une moindre mesure du métabolisme de ces animaux. En conséquence,
le δ
18 O mesuré sur les brachiopodes pourrait être un mauvais enregistrement
des conditions environnementales qui régnaient au moment de la formation de
la coquille. Néanmoins, le débat sur la validité des données obtenues sur les
brachiopodes reste encore largement ouvert, surtout depuis la publication récente d’un nouveau paléothermomètre qui revoit à la hausse les températures
reconstruites à partir des phosphates (Pucéat et al., 2010 [22]).
L’utilisation de dents de poisson en provenance de diverses régions du
monde permet la reconstruction des gradients latitudinaux de température
des eaux, ce qui fournit des indications essentielles sur les climats dans le
passé lointain. Enfin, les données sur des dents de vertébrés fossiles ouvrent
des perspectives immenses en termes de mesure des températures et de leurs
gradients latitudinaux en milieu continental.
6.1.2.3 La méthode isotopique carbonate « clumped » ou méthode
du (Δ 47 )
Le problème majeur des isotopes de l’oxygène dans la reconstruction des
températures de l’eau de mer du passé est la méconnaissance du rapport δ
18 O
de l’eau de mer dans laquelle les carbonates ou les phosphates se sont formés.
Une nouvelle technique a été récemment proposée, qui permet de s’affranchir
de cette limitation. Il s’agit essentiellement du comptage des liaisons entre
isotopes rares dans les molécules de CaCO 3 , en particulier les liens
13 C18 O.
L’écart entre le nombre effectif de liens rares et le nombre de liens qu’il y
aurait si les liaisons étaient stochastiquement distribuées dépend de manière
absolue de la température mais pas de la composition isotopique de l’eau dans
laquelle le carbonate s’est formé. On le mesure à l’aide du Δ 47 :
Δ 47 =
R
47
measured
R 47
stochastic
− 1
× 1 000
(6.4)
où R
47
measured est le rapport de la masse des molécules du type
18 O
13 C
16 O
par rapport à la masse des molécules légères
16 O
12 C
16 O mesuré dans le CO 2
provenant de l’attaque du carbonate par l’acide phosphorique. R
47
stochastic est
le même rapport pour une distribution stochastique des molécules. Le Δ 47
dépend de la température du milieu dans lequel le carbonate s’est formé selon
la formule :
Δ 47 = 0,059 2
10
6
× T
−2
− 0,02.
(6.5)
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6. Les climats du Phanérozoïque
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des eaux tropicales de 40
◦ C à 32
◦ C entre 490 et 465 millions d’années. Ce
refroidissement semble être corrélé avec un événement majeur d’accroissement
de la biodiversité. D’autre part, les données δ
18 O sur brachiopodes suggèrent
une baisse de température de seulement 4
◦ C sur la même période. Il apparaît
que la composition isotopique des coquilles de brachiopodes dépend en grande
partie de processus de fractionnement cinétique (typiques de la diagenèse) et
dans une moindre mesure du métabolisme de ces animaux. En conséquence,
le δ
18 O mesuré sur les brachiopodes pourrait être un mauvais enregistrement
des conditions environnementales qui régnaient au moment de la formation de
la coquille. Néanmoins, le débat sur la validité des données obtenues sur les
brachiopodes reste encore largement ouvert, surtout depuis la publication récente d’un nouveau paléothermomètre qui revoit à la hausse les températures
reconstruites à partir des phosphates (Pucéat et al., 2010 [22]).
L’utilisation de dents de poisson en provenance de diverses régions du
monde permet la reconstruction des gradients latitudinaux de température
des eaux, ce qui fournit des indications essentielles sur les climats dans le
passé lointain. Enfin, les données sur des dents de vertébrés fossiles ouvrent
des perspectives immenses en termes de mesure des températures et de leurs
gradients latitudinaux en milieu continental.
6.1.2.3 La méthode isotopique carbonate « clumped » ou méthode
du (Δ 47 )
Le problème majeur des isotopes de l’oxygène dans la reconstruction des
températures de l’eau de mer du passé est la méconnaissance du rapport δ
18 O
de l’eau de mer dans laquelle les carbonates ou les phosphates se sont formés.
Une nouvelle technique a été récemment proposée, qui permet de s’affranchir
de cette limitation. Il s’agit essentiellement du comptage des liaisons entre
isotopes rares dans les molécules de CaCO 3 , en particulier les liens
13 C18 O.
L’écart entre le nombre effectif de liens rares et le nombre de liens qu’il y
aurait si les liaisons étaient stochastiquement distribuées dépend de manière
absolue de la température mais pas de la composition isotopique de l’eau dans
laquelle le carbonate s’est formé. On le mesure à l’aide du Δ 47 :
Δ 47 =
R
47
measured
R 47
stochastic
− 1
× 1 000
(6.4)
où R
47
measured est le rapport de la masse des molécules du type
18 O
13 C
16 O
par rapport à la masse des molécules légères
16 O
12 C
16 O mesuré dans le CO 2
provenant de l’attaque du carbonate par l’acide phosphorique. R
47
stochastic est
le même rapport pour une distribution stochastique des molécules. Le Δ 47
dépend de la température du milieu dans lequel le carbonate s’est formé selon
la formule :
Δ 47 = 0,059 2
10
6
× T
−2
− 0,02.
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