“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 251 — #274
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6. Les climats du Phanérozoïque
251
6.4.3 Le maximum thermique de la transition
Paléocène-Eocène (PETM)
La déstabilisation d’hydrates de méthane (gaz à effet de serre très actif) dans les sédiments peut provoquer des fluctuations climatiques à très
courte échelle de temps (10
5 ans). Plusieurs événements de ce type ont été
reconnus dans le Phanérozoïque, mais le mieux documenté se situe à la transition Paléocène-Éocène. En l’espace de 20 000 ans (Fig. 6.14), le δ
13 C de
l’océan diminue de 3 %%, avant de récupérer sa valeur initiale en 240 000 ans
(McInerney et Wing, 2011 [19]). Dans le même temps, la température des
eaux profondes de l’océan augmente de 5 à 7
◦ C. De même, un réchauffement
de 8
◦ C des eaux de surface est enregistré. On attribue ce réchauffement à
une brusque déstabilisation des hydrates de méthane présents dans les sédiments océaniques. Le méthane libéré par les sédiments est en effet caractérisé
par un δ
13 C de −60 %%. En conséquence, un flux de 2 500 Gt de C étalé
sur 20 000 ans est suffisant pour expliquer l’excursion isotopique observée.
Cet événement provoquerait un réchauffement important, mais temporaire,
de l’atmosphère. L’excursion des δ
13 C est alors résorbée en 200 000 ans, par
les processus « classiques » du cycle du carbone : altération continentale et
enfouissement dans les sédiments.
Il reste à expliquer la raison de la déstabilisation des hydrates de gaz.
Ceux-ci peuvent être libérés vers l’océan et l’atmosphère si la température
de l’eau augmente ou si la pression diminue. Par exemple, des soulèvements
régionaux dans l’Atlantique Nord se sont produits il y a 55 Ma, juste avant le
PETM. La réduction de la profondeur de la colonne d’eau aurait pu conduire à
une baisse de la pression et une déstabilisation des hydrates de méthane dans
les sédiments. Il existe peut-être un lien entre ces soulèvements régionaux et
le PETM, encore que cette hypothèse doive être raffinée par une meilleure datation. Autre hypothèse, une modification importante de la circulation océanique aurait réchauffé considérablement l’eau profonde (4 à 5
◦ C), provocant
la déstabilisation d’hydrates de gaz stockés dans les sédiments et initiant le
PETM.
6.5 Conclusions
La reconstruction des climats à l’échelle des temps géologiques reste un
domaine exploratoire. La principale difficulté vient du fait que l’on ne peut
pas dissocier climat et cycles biogéochimiques. Les indicateurs d’évolution
géochimique et climatique sont nombreux, mais ils sont toujours difficiles à
interpréter, car tous sont indirects. Les modèles numériques utilisés sont souvent très simples, se résumant à des approches moyennes globales dans la
plupart des études, ce qui ne permet pas la prise en compte de manière explicite des nombreux paramètres du système climatique. Mais les climats anciens
représentent aussi un fantastique chantier dans lequel des techniques nouvelles
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6. Les climats du Phanérozoïque
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6.4.3 Le maximum thermique de la transition
Paléocène-Eocène (PETM)
La déstabilisation d’hydrates de méthane (gaz à effet de serre très actif) dans les sédiments peut provoquer des fluctuations climatiques à très
courte échelle de temps (10
5 ans). Plusieurs événements de ce type ont été
reconnus dans le Phanérozoïque, mais le mieux documenté se situe à la transition Paléocène-Éocène. En l’espace de 20 000 ans (Fig. 6.14), le δ
13 C de
l’océan diminue de 3 %%, avant de récupérer sa valeur initiale en 240 000 ans
(McInerney et Wing, 2011 [19]). Dans le même temps, la température des
eaux profondes de l’océan augmente de 5 à 7
◦ C. De même, un réchauffement
de 8
◦ C des eaux de surface est enregistré. On attribue ce réchauffement à
une brusque déstabilisation des hydrates de méthane présents dans les sédiments océaniques. Le méthane libéré par les sédiments est en effet caractérisé
par un δ
13 C de −60 %%. En conséquence, un flux de 2 500 Gt de C étalé
sur 20 000 ans est suffisant pour expliquer l’excursion isotopique observée.
Cet événement provoquerait un réchauffement important, mais temporaire,
de l’atmosphère. L’excursion des δ
13 C est alors résorbée en 200 000 ans, par
les processus « classiques » du cycle du carbone : altération continentale et
enfouissement dans les sédiments.
Il reste à expliquer la raison de la déstabilisation des hydrates de gaz.
Ceux-ci peuvent être libérés vers l’océan et l’atmosphère si la température
de l’eau augmente ou si la pression diminue. Par exemple, des soulèvements
régionaux dans l’Atlantique Nord se sont produits il y a 55 Ma, juste avant le
PETM. La réduction de la profondeur de la colonne d’eau aurait pu conduire à
une baisse de la pression et une déstabilisation des hydrates de méthane dans
les sédiments. Il existe peut-être un lien entre ces soulèvements régionaux et
le PETM, encore que cette hypothèse doive être raffinée par une meilleure datation. Autre hypothèse, une modification importante de la circulation océanique aurait réchauffé considérablement l’eau profonde (4 à 5
◦ C), provocant
la déstabilisation d’hydrates de gaz stockés dans les sédiments et initiant le
PETM.
6.5 Conclusions
La reconstruction des climats à l’échelle des temps géologiques reste un
domaine exploratoire. La principale difficulté vient du fait que l’on ne peut
pas dissocier climat et cycles biogéochimiques. Les indicateurs d’évolution
géochimique et climatique sont nombreux, mais ils sont toujours difficiles à
interpréter, car tous sont indirects. Les modèles numériques utilisés sont souvent très simples, se résumant à des approches moyennes globales dans la
plupart des études, ce qui ne permet pas la prise en compte de manière explicite des nombreux paramètres du système climatique. Mais les climats anciens
représentent aussi un fantastique chantier dans lequel des techniques nouvelles