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Influence du cycle du carbone sur des écosystèmes marins riches : les plateformes carbonatées

Influence du cycle du carbone sur des écosystèmes marins riches : les plateformes carbonatées

Les activités anthropiques aboutissent à un relargage important de CO2 qui entraine un enrichissement en carbone de l’atmosphère, contribuant ainsi au réchauffement actuel de la planète. Il est important de comprendre l’influence des changements du climat et du cycle du carbone sur la vie, et notamment sur des écosystèmes à la biodiversité très riche et sensible comme le sont les plateformes carbonatées (Bahamas, Grande barrière de corail, Maldives, Nouvelle-Calédonie…).
Pour cela, nous avons étudié des roches qui formaient une ancienne plateforme carbonatée en France (Nord du Bassin Aquitain) il y a environ 100 millions d’années (Crétacé). Le niveau des océans était alors bien plus élevé qu’aujourd’hui et la température de l’eau de mer en France était comparable avec celle des mers tropicales actuelles.
Nous avons reconstitué l’évolution de cette plateforme carbonatée pendant plus d’un million d’années en nous intéressant par exemple à sa morphologie et à la vie qui s’y développait.
Le δ13C est proportionnel au rapport entre deux isotopes du carbone : 13C/12C, le 12C étant enrichi dans la matière organique constituant le plancton marin. Une augmentation de ce rapport dans l’océan est associée à un stockage de carbone organique dans les sédiments, lors d’anoxie de l’océan. L’absence d’oxygène dans la colonne d’eau est provoquée par des blooms de production organique, consommant l’oxygène, et favorisés entre autres par l’augmentation du transfert de nutriments lors de périodes chaudes, marquées par l’augmentation du CO2 atmosphérique. Ces anoxies empêchent la matière organique de se dégrader. Le signal isotopique du carbone enregistré dans les sédiments marins est donc un bon marqueur du cycle du carbone.
Dans notre travail, l’étude des microfaciès carbonatés d’eaux peu profondes a permis d’en reconstituer deux types. Le premier est un faciès photozoan, riches en coraux, peloïdes et oolites, typique d’eaux oligotrophiques, c’est-à-dire pauvre en nutriments organiques (plancton). Le deuxième est un faciès heterozoan, riches en échinodermes, rudistes, bryozoaires et brachiopodes, typique d’eaux mésotrophiques à eutrophiques (riches en nutriments). L’analyse du δ13C a permis de reconstituer ses variations dans l’océan de manière très fine pendant la période géologique du Cénomanien (environ 95 Ma). Notre travail montre que l’augmentation du δ13C (>2,5‰) de l’océan Atlantique et Téthys est corrélé à un bouleversement de l’écosystème de la plateforme carbonatée : les coraux disparaissent au profit des bivalves, échinodermes et bryozoaires. L’augmentation du δ13C indique probablement une hausse de la productivité primaire de l’océan, impactant les plates-formes carbonatées d’eaux très peu profondes. Ce changement en termes de biodiversité est associé avec un changement de morphologie de la plate-forme marquée par l’apparition de cordons sableux (à débris bioclastiques d’échinodermes) et de bioconstructions à rudistes. Lorsque le δ13C augmente encore davantage (>3‰), les roches carbonatées disparaissent au profit de sédiments argileux et la vie devient beaucoup plus rare.
Cette étude tend à montrer que le cycle du carbone a une influence importante sur des écosystèmes très riches tels que les lagons ou les récifs coralliens.

Andrieu, S., Brigaud, B., Rabourg, T., Noret, A., 2015. The Mid-Cenomanian Event in shallow marine environments : Influence on carbonate producers and depositional sequences (northern Aquitaine Basin, France). Cretaceous Research. 56, 587-607

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Schéma stratigraphique du Cénomanien des Charentes

Voir en ligne : Publication à Cretaceous Research