Les scénarios d'apport de sédiments à l'ouest du golfe du Mexique dans le Miocène (A) et le Pléistocène (B.) La zone source de sédiments pour le Miocène est indiquée en vert ; Les calottes glaciaires des Laurentides et de la Cordillère et les glaciers des Rocheuses sont en bleu. Les cercles vides sont les sites d'étude du Deep Sea Drilling Project (DSDP). Crédit :Hessler et al.
Le début de l'ère glaciaire la plus récente, il y a environ 2,6 millions d'années, a changé là où l'ouest du golfe du Mexique s'approvisionne en sédiments. Cette découverte apporte un nouvel éclairage sur la manière dont les changements climatiques extrêmes peuvent avoir un impact direct sur les processus géologiques fondamentaux et sur la manière dont ces impacts se manifestent dans différents environnements.
La recherche a révélé que les mêmes changements climatiques qui ont fait croître les glaciers dans l'hémisphère nord ont réduit la production de sédiments dans le sud du Mexique tout en augmentant la production de sédiments le long du bassin versant du fleuve Mississippi.
L'étude avait déjà été mise en ligne le 8 octobre, 2018 avant la publication finale sur papier le 1er novembre 2018, dans la revue Géologie . Angela Hessler, le directeur du Deep Time Institute, dirigé la recherche. Il a été co-écrit par Jacob Covault, chercheur à l'Université du Texas à Austin Bureau of Economic Geology; Daniel Stockli, professeur au Département des sciences géologiques de l'UT Jackson School of Geosciences; et Andrea Fildani, un scientifique de l'Equinor Research Center Austin.
Le Bureau of Economic Geology est une unité de recherche de la Jackson School.
Le golfe du Mexique capte des sédiments transportés par les rivières depuis environ 200 millions d'années. Les couches de sédiments qui s'accumulent sur le fond marin enregistrent des informations sur l'origine des sédiments et les processus érosifs qui les ont soulevés de la roche. Dans cette étude, les scientifiques ont examiné les sédiments déposés au cours de la transition de 20 millions d'années du Miocène au Pléistocène, lorsque le climat de la Terre est passé d'une période relativement chaude à une ère glaciaire.
"C'est une transition importante sur le plan climatique, " a déclaré Hessler. " Les cycles climatiques ont changé, et il est possible que cela ait changé l'érodabilité et le mécanisme de transport à travers l'Amérique du Nord pour pouvoir se débarrasser de tout ce matériel vers le Mexique. »
D'après la composition des sédiments, les chercheurs ont pu déterminer que l'approvisionnement principal en sédiments au cours du Miocène moyen à supérieur provenait des rivières du sud du Mexique. Cela a été une surprise en raison du bassin versant relativement petit des rivières - une zone dans les hautes terres tropicales du Mexique d'environ 300 par 500 kilomètres carrés, ou environ la taille de l'Illinois. Cependant, les sédiments ont révélé que ce que la zone manquait de taille, il compensait par des conditions hautement érodables, y compris un climat humide et une activité tectonique telle que l'élévation des montagnes et des volcans.
Mais cet environnement a changé avec le refroidissement global du Pléistocène. Les hauts plateaux sont devenus secs et arides. Et tandis que l'activité tectonique se poursuivait, le manque de précipitations signifiait que le substrat rocheux frais et les débris volcaniques restaient en grande partie en place. Dans ce qui est maintenant les États-Unis, de grandes calottes glaciaires ont commencé à se former et à éroder les roches alors qu'elles traversaient le continent.
L'étude a révélé que ce changement climatique extrême se traduit par un changement dans les sédiments. Au milieu du Pléistocène, presque tous les sédiments du golfe du Mexique provenaient du nord via le fleuve Mississippi, qui a collecté les sédiments des cours d'eau à travers le continent.
L'étude a pu déballer tellement de choses sur l'âge, l'origine et l'environnement des sédiments en raison de méthodes de recherche approfondies qui ont examiné la boue créée par les sédiments avec les grains, dit Stockli.
"L'une des choses vraiment intéressantes à propos de cet article est qu'il n'y a pas eu autant d'études qui combinent réellement les deux enregistrements, " a-t-il dit. " Les gens ne font traditionnellement pas grand chose avec la boue, mais cette argile nous en dit long sur l'altération, et quelles sont ces conditions."
Les méthodes utilisées par les scientifiques comprenaient, observations au microscope de grains de sable, analyses géochimiques d'éléments traces dans les boues sédimentaires par spectrométrie de masse, et les analyses isotopiques U-Pb du zircon. Les sédiments eux-mêmes provenaient de cinq échantillons de carottes récupérés dans le golfe du Mexique par le Deep Sea Drilling Project, le précurseur du programme international de découverte des océans, il y a environ 50 ans.
L'étude de l'impact du climat de la Terre sur le transport des sédiments aide les chercheurs à comprendre le lien entre le changement climatique et d'autres processus géologiques. Ce lien pourrait être un point important à considérer lors de la prévision des impacts futurs du changement climatique sur le reste du monde naturel.
"Toutes ces informations sur la provenance, et comment les choses ont interagi à un moment ou à un autre, ou climat, tout est contenu dans ces archives stratigraphiques, " a déclaré Covault. " Il suffit de quelques personnes pour interroger le diable et mettre en place une histoire vraiment intéressante qui a des implications au-delà du golfe du Mexique, pour d'autres endroits qui pourraient être soumis au changement climatique."
