Apports de la géochimie organique à la détermination des facteurs contrôlant la chute puis la reprise de la production carbonatée au Callovo-Oxfordien

Yann Hautevelle, université de Strasbourg

lundi 10 mars 2008 de 13 à 14 heures, amphithéâtre d’Orbigny

Au cours du Jurassique et du Crétacé, les bassins sédimentaires ouest-européens sont le siège d’une sédimentation carbonatée qui est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique. Le Callovo-Oxfordien (transition Dogger/Malm, 165-155 Ma) correspond à l’une de ces crises de la production carbonatée.

La matière organique préservée dans les roches sédimentaires contient une très grande diversité de composés, appelés biomarqueurs moléculaires, qui dérivent de la diagenèse de biomolécules synthétisées par les organismes qui vivaient à l’époque du dépôt dans ou à proximité du bassin sédimentaire. Leur étude permet de déterminer la nature de ces organismes, le milieu dans lequel ils vivaient ainsi que les conditions diagénétiques qui ont affecté le dépôt. Intégrée à une approche chimiostratigraphique, elle permet notamment de déterminer la dynamique spatio-temporelle des paléoenvironnements.

L’étude des biomarqueurs moléculaires des séries sédimentaires callovo-oxfordiennes a permis de reconstituer l’évolution des conditions paléoenvironnementales qui régnaient dans l’Ouest de l’Europe au cours de la transition Dogger/Malm. Au Callovien moyen, un épisode d’anoxie des eaux océaniques caractérisé par la présence de biomarqueurs typiques des Chlorobiaceae (bactéries sulfureuses anoxigéniques vivants dans les eaux euxiniques) est enregistré au niveau des premiers dépôts argileux recouvrant la plate-forme carbonatée du Dogger. Ce changement de la chimie des eaux pourrait être à l’origine de la chute de la production carbonatée du Callovo-Oxfordien. Cet épisode d’anoxie serait également à l’origine d’un piégeage important de matière organique dans les sédiments qui aurait induit une diminution de la teneur en CO2 atmosphérique provoquant un refroidissement brutal au Callovien supérieur qui retarderait la reprise de la production carbonatée. Plus tard, vers la fin de l’Oxfordien inférieur, un changement paléoclimatique est enregistré conjointement à la reprise progressive de la production carbonatée. Cette évolution du climat se caractérise par l’augmentation de la proportion de biomarqueurs de plantes vasculaires dont la distribution est typique de celle des Pinaceae (famille de conifères-les pins) fossiles. Cette augmentation traduit un changement paléofloristique marqué par l’augmentation de la proportion de ce taxon, ou de ses ancêtres, sur les terres émergées. De plus, puisque les Pinaceae actuels présentent des adaptations morphologiques à la sécheresse, ce changement paléofloristique reflète une augmentation de l’aridité. Ce changement paléoclimatique signe le retour à des conditions favorables à la reprise de la production carbonatée.

Par ailleurs, cette étude montre la pertinence de l’étude des biomarqueurs de plantes pour les reconstitutions paléofloristiques et paléoclimatiques. Malheureusement, cette approche ne peut être systématiquement utilisée du fait des lacunes dans nos connaissances en paléochimiotaxonomie et qui permettent de relier les biomarqueurs à leurs organismes sources. Pour palier à ces lacunes, une technique de maturation artificielle de plantes par pyrolyse en milieu confiné a été mise au point. La pyrolyse d’un sapin d’Espagne (Abies pinsapo, Pinaceae) en utilisant le protocole mis au point a permis de générer artificiellement une large gamme de biomarqueurs typiques des Pinaceae fossiles. La reproduction de cette procédure avec d’autres taxons végétaux permettra à l’avenir de compléter nos connaissances en paléochimiotaxonomie. Celles-ci permettront à l’avenir de faciliter les reconstitutions paléofloristiques et paléoclimatiques par l’étude des biomarqueurs de plantes.

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Apports de la géochimie organique à la détermination des facteurs contrôlant la chute puis la reprise de la production carbonatée au Callovo-Oxfordien

Yann Hautevelle, université de Strasbourg

lundi 10 mars 2008 de 13 à 14 heures, amphithéâtre d'Orbigny

Au cours du Jurassique et du Crétacé, les bassins sédimentaires ouest-européens sont le siège d'une sédimentation carbonatée qui est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique. Le Callovo-Oxfordien (transition Dogger/Malm, 165-155 Ma) correspond à l'une de ces crises de la production carbonatée.

La matière organique préservée dans les roches sédimentaires contient une très grande diversité de composés, appelés biomarqueurs moléculaires, qui dérivent de la diagenèse de biomolécules synthétisées par les organismes qui vivaient à l'époque du dépôt dans ou à proximité du bassin sédimentaire. Leur étude permet de déterminer la nature de ces organismes, le milieu dans lequel ils vivaient ainsi que les conditions diagénétiques qui ont affecté le dépôt. Intégrée à une approche chimiostratigraphique, elle permet notamment de déterminer la dynamique spatio-temporelle des paléoenvironnements.

L'étude des biomarqueurs moléculaires des séries sédimentaires callovo-oxfordiennes a permis de reconstituer l'évolution des conditions paléoenvironnementales qui régnaient dans l'Ouest de l'Europe au cours de la transition Dogger/Malm. Au Callovien moyen, un épisode d'anoxie des eaux océaniques caractérisé par la présence de biomarqueurs typiques des Chlorobiaceae (bactéries sulfureuses anoxigéniques vivants dans les eaux euxiniques) est enregistré au niveau des premiers dépôts argileux recouvrant la plate-forme carbonatée du Dogger. Ce changement de la chimie des eaux pourrait être à l'origine de la chute de la production carbonatée du Callovo-Oxfordien. Cet épisode d'anoxie serait également à l'origine d'un piégeage important de matière organique dans les sédiments qui aurait induit une diminution de la teneur en CO2 atmosphérique provoquant un refroidissement brutal au Callovien supérieur qui retarderait la reprise de la production carbonatée. Plus tard, vers la fin de l'Oxfordien inférieur, un changement paléoclimatique est enregistré conjointement à la reprise progressive de la production carbonatée. Cette évolution du climat se caractérise par l'augmentation de la proportion de biomarqueurs de plantes vasculaires dont la distribution est typique de celle des Pinaceae (famille de conifères-les pins) fossiles. Cette augmentation traduit un changement paléofloristique marqué par l'augmentation de la proportion de ce taxon, ou de ses ancêtres, sur les terres émergées. De plus, puisque les Pinaceae actuels présentent des adaptations morphologiques à la sécheresse, ce changement paléofloristique reflète une augmentation de l'aridité. Ce changement paléoclimatique signe le retour à des conditions favorables à la reprise de la production carbonatée.

Par ailleurs, cette étude montre la pertinence de l'étude des biomarqueurs de plantes pour les reconstitutions paléofloristiques et paléoclimatiques. Malheureusement, cette approche ne peut être systématiquement utilisée du fait des lacunes dans nos connaissances en paléochimiotaxonomie et qui permettent de relier les biomarqueurs à leurs organismes sources. Pour palier à ces lacunes, une technique de maturation artificielle de plantes par pyrolyse en milieu confiné a été mise au point. La pyrolyse d'un sapin d'Espagne (Abies pinsapo, Pinaceae) en utilisant le protocole mis au point a permis de générer artificiellement une large gamme de biomarqueurs typiques des Pinaceae fossiles. La reproduction de cette procédure avec d'autres taxons végétaux permettra à l'avenir de compléter nos connaissances en paléochimiotaxonomie. Celles-ci permettront à l'avenir de faciliter les reconstitutions paléofloristiques et paléoclimatiques par l'étude des biomarqueurs de plantes.

extrait:

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titre:

Apports de la géochimie organique à la détermination des facteurs contrôlant la chute puis la reprise de la production carbonatée au Callovo-Oxfordien

intervenant:

Yann Hautevelle

date:

lundi 10 mars 2008