La recherche géochimique et biologique offre aux universitaires une fenêtre sur l'histoire de la Terre, leur permettant de reconstituer les événements qui se sont produits avant le début des enregistrements. Une grande partie de notre compréhension des changements climatiques passés est basée sur la géologie, en particulier l'étude des roches sédimentaires déposées dans les océans.

L'article qui a reconnu et défini le premier les événements anoxiques océaniques (OAE), écrit par le professeur d'Oxford Hugh Jenkyns et un collègue américain, est considéré comme une contribution fondamentale à l'histoire géologique, qui a ouvert la voie à de nombreuses études sur les effets de la privation d'oxygène dans les océans.

La découverte de sédiments riches en matière organique, souvent décrit comme des schistes noirs, sur de nombreux sites de forage en eaux profondes au début des années 1970, conduit à une plus large reconnaissance de l'impact océanique du changement climatique. À certains intervalles au cours de l'ère jurassique, d'énormes épisodes d'activité volcanique ont déclenché des concentrations accrues de dioxyde de carbone atmosphérique. Cela a ensuite provoqué un effet de serre en chaîne, augmenter la température de la surface de la mer et réduire les niveaux d'oxygène dans de grandes parties de l'océan.

Au même, les océans ont bénéficié d'une augmentation des niveaux de nutriments, et en conséquence, les algues et les bactéries marines ont fleuri. Comme ils sont morts, ces organismes ont été conservés dans les sédiments qui se sont formés au fond de la mer et se sont transformés au fil du temps en roches mères pour le pétrole. Ce sont ces phénomènes qui illustrent les causes et les effets des EOA.

Nouvelle recherche, Publié dans Géosciences de la nature , a pour la première fois examiné l'impact de ce type de dépôt de sédiments dans les lacs. L'étude démontre que les environnements lacustres ont réagi de manière similaire au changement climatique, développant les mêmes conditions anoxiques que dans les océans.

Dirigé par Weimu Xu, étudiant de troisième cycle en sciences de la Terre, le travail offre un aperçu de la façon dont les facteurs environnementaux ont affecté la formation des lacs à travers les âges. Weimu et l'équipe ont étudié les sédiments de l'un des plus grands lacs de l'histoire de la Terre - le double de la taille de l'Angleterre et trois fois la taille du lac Supérieur - le plus grand lac (en superficie) du monde aujourd'hui. Cet ancien lac s'est formé rapidement dans le bassin du Sichuan, Chine, à la suite du changement climatique du Toarcien (début du Jurassique), il y a environ 183 millions d'années.

Weimu a parlé avec Science Blog des principales conclusions de l'étude et de ce qu'elles peuvent nous dire sur le changement climatique aujourd'hui.

Quelle est la principale conclusion que vous voudriez que les gens tirent de cette étude ?

Les effets extrêmes des changements climatiques passés ne se limitent pas exclusivement aux océans. En datant les sédiments du lac au Jurassique inférieur (Toarcien), nous avons pu montrer que de grands lacs se sont formés et ont été affectés de la même manière que les océans lors d'une OAE.

Alors que le climat se réchauffait, les continents ont connu une augmentation des précipitations, la création de réservoirs lacustres, qui agissait essentiellement comme des mini-océans. Les organismes lacustres sont devenus plus abondants, puiser des quantités massives de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, qui a finalement été déposé dans les sédiments. Au fil du temps, ces sédiments sont devenus des roches mères pour le pétrole.

Les environnements lacustres représentent leurs propres défis uniques. En avez-vous rencontré en particulier ?

Le plus grand défi pour nous était d'établir l'âge des sédiments trouvés dans le bassin du Sichaun, et prouvant qu'ils étaient d'âge similaire à ceux qui se sont formés dans les océans pendant l'OAE du Toarcien. La richesse en matière organique des milieux marins permet de dater assez facilement un événement, en se basant sur l'âge géologique d'un fossile. Mais les lacs n'ont pas de tels fossiles, ce qui rend beaucoup plus difficile la détermination de l'âge des sédiments trouvés.

Une étude de cette nature implique une énorme quantité de travail. Comment avez-vous géré une entreprise d'une telle envergure ?

Heureusement, j'ai travaillé avec une super équipe. Ce travail a été dirigé par moi-même, co-conçu par M. Ruhl, H.C. Jenkyns et S.P. Hesselbo et ont impliqué un total de 11 personnes. Le projet est un bel exemple de recherche collaborative.

Nous avons utilisé trois méthodologies distinctes, qui serait impossible à maîtriser pour un seul chercheur. Des collègues de l'Université de Durham ont appliqué la datation radio-isotopique pour établir l'âge des sédiments et des collègues du British Geological Survey ont étudié le pollen, spores et algues conservées dans les sédiments. Finalement, pour nous donner encore plus de détails pour soutenir l'âge des sédiments, avec des collègues de l'Université de Bristol et de Shell Global Solutions International B.V., nous avons appliqué un isotope de carbone stable pour analyser les sédiments, restes de plantes et d'algues. Ces techniques variées ont montré de manière convaincante que les sédiments trouvés, s'était formé en même temps que l'OAE toarcienne.

Nous avons eu la chance de pouvoir nous associer à des experts dans ces trois domaines, et bien sûr notre partenaire industriel Shell.

Combien de temps la recherche a-t-elle duré ?

L'étude a duré du premier voyage d'échantillonnage en novembre 2013 à l'achèvement de ce manuscrit en septembre 2016. Nous avons également dû prendre en compte le temps pour obtenir l'autorisation de publier les résultats, des compagnies pétrolières fournissant les données.

Y a-t-il des impacts à long terme associés à vos découvertes ?

Il existe des liens certains entre l'événement climatique identifié au Toarcien et le réchauffement climatique actuel. Une meilleure compréhension des systèmes climatiques passés pourrait aider à prédire les changements environnementaux et écologiques dans un futur monde à effet de serre. Alors que le lac que nous avons étudié existait au début du Jurassique, il y a des lacs aujourd'hui en Afrique et en Colombie-Britannique par exemple, qui ont été touchés par le réchauffement climatique. Ils deviennent de plus en plus anoxiques et certains perdent des stocks de pêche en conséquence. Les gens se fixent sur la chaleur, mais l'anoxie va de pair avec la chaleur.

Il y a une certaine ironie dans le fait que les conditions qui ont créé les gisements de pétrole et de gaz il y a des millions d'années sont recréées beaucoup plus rapidement par la combustion de ces combustibles fossiles.

Comment voudriez-vous voir ce travail utilisé à l'avenir?

Notre étude relie directement la formation des lacs et le dépôt de sédiments à l'OAE du Toarcien. En étudiant d'autres sédiments lacustres qui existaient à cette époque, les chercheurs pourraient établir s'ils sont également liés à cet événement. Pour une meilleure compréhension des changements climatiques majeurs à d'autres intervalles de l'histoire de la Terre, les gens peuvent également regarder et voir s'il y avait d'autres grands réservoirs lacustres qui ont agi de la même manière.

Il serait également utile de comprendre l'impact, non seulement des dépôts de carbone, mais l'enterrement du carbone, en période de grands changements climatiques, et comment cela a eu un impact sur la formation de charbon. C'est quelque chose sur lequel je suis très désireux de me concentrer ensuite.