Le refroidissement Eocène-Oligocène sur le domaine continental : impacts et mécanismes

L’etude de l’impact des changements climatiques passes sur le domaine continental permet de comprendre les vitesses et le calendrier des changements d’ecosystemes lies aux perturbations. Leur comprehension necessite une bonne connaissance des compartiments impliques dans le systeme climatique (biosphere, hydrosphere, atmosphere), et ce a plusieurs echelles (climat global, regional et local). Ceci suppose de comprendre les mecanismes connectant ces compartiments tels que les transferts d’energie, les couplages et les retroactions, ainsi que par la determination de la contribution des facteurs forcants naturels (intrinseques : tectonique, PCO2 et extrinseques : forcage orbitaux). Afin de determiner la part des differents facteurs forcants et d’elucider l’ensemble des mecanismes, il parait pertinent d’etudier de tels changements dans des systemes climatiques radicalement differents de l’Actuel ou lors de transitions majeures. Le Cenozoique se prete bien a ce type d’etude car la configuration geographique est relativement proche de l’Actuel. Par ailleurs, c’est au cours de la transition entre l’Eocene et l’Oligocene (TEO) que le mode climatique icehouse remplace le mode greenhouse, avec le developpement de la premiere calotte permanente, ce qui a eu pour consequence de nombreuses perturbations en domaine oceanique et continental. Nous disposons d’un enregistrement sedimentaire lacustre de tres bonne qualite (forage CDB1, CINERGY, BRGM) dans lequel les evolutions de la vegetation ne montrent pas de changement notable a la TEO, mais l’existence d’un intervalle de transition (IT) caracterise par des changements rythmiques de la vegetation, dont la frequence est proche de celle de la grande excentricite. Les evolutions des temperatures montrent deux principaux refroidissements, dont un coincidant avec la limite Eocene-Oligocene. L‘evolution des conditions hydrologiques montre egalement des changements entre des periodes humides puis seches au debut de l’IT, des conditions humides durant la limite EO et le retour a des conditions seches a la fin de l’IT. Bien que cet IT soit a la fois marque par des conditions climatiques remarquables et des successions de vegetation rythmees, aucune correlation directe n’a pu etre etablie entre vegetation et climat. Ceci suggere la mise en place, pendant cet IT, de mecanismes complexes tels que la saisonnalite, sous controle d’oscillations climatiques d’echelle globale tel que les couplages oceans-atmosphere (Ghirardi et al., 2015). Les parametres orbitaux filtres du signal Gamma-Ray montrent d’importants changements d’amplitude le long de l’enregistrement. Un premier changement majeur de l’amplitude de l’excentricite coincide avec la limite inferieure de l’IT. Un second changement d’amplitude est enregistre a la fin de l’IT. La latitude du site n’ayant pas radicalement evoluee sur la periode consideree, les changements d’amplitude de l’excentricite suggerent la mise en place de transferts latitudinaux d’energie au debut de l’IT et la transition entre les modes greenhouse et icehouse a la fin de l’IT. La mise en place d’un courant oceanique de type proto-Gulf Stream (Wade et al., 2003) ou des pulsations de la « North Circulation Water » (Wright and Miller, 1996), permettraient d’expliquer ces transferts d’energie. La mise en place de tels courants est liee a des couplages ocean-atmosphere entrainant des oscillations climatiques haute frequence decennales a saisonnieres de type North Atlantic Oscillation. Nous avons donc entrepris l’etude haute frequence des lamines sedimentaires afin de detecter de telles variabilites. Les analyses de la distribution organique et minerale a tres haute frequence par spectrometre de masse a temps de vol secondaire (ToF-SIMS) indiquent que les plus petites lamines ont des epaisseurs de 30 a 50 µm. L’analyse spectrale de la distribution en elements majeurs (Fe, Al, Si) issus de mesures haute frequence par XRF-Core Scanner montre que les plus petites lamines se sont deposees en 3 ans et que des cycles proches des frequences solaires (11 et 22 ans) semblent etre enregistres. L’etude basse frequence des evolutions de la vegetation, du climat local, et des amplitudes des parametres orbitaux, combinee a l’analyse tres haute frequence du sediment lamine de part et d’autre de l’intervalle de transition, devrait permettre d’apporter de nouveaux elements sur la mise en place de mecanismes regissant le climat actuel (Gulf Stream, NAO), de discuter la vitesse de la transition climatique et le calendrier des changements enregistres en domaine continental. Ghirardi et al., 2015. Resume ASF 2015 Wade et al., 2012. Geology 40, 159–162. Wright and Miller, 1996. Paleoceanography 11, 157– 170.