Épisode pluvial carnien - Carnian pluvial episode

L' épisode pluvial du Carnien (EPC), souvent appelé événement pluvial du Carnien , était un intervalle de changement climatique mondial majeur et de renouvellement biotique qui s'est produit au cours de l' étage carnien de la fin du Trias . Il a occupé plusieurs millions d'années (il y a environ 234-232 millions d'années), à travers la frontière entre les sous- étages Julien et Tuvalien du Carnien .

Le CPE est observé dans les strates du Carnien dans le monde entier et affecte les environnements terrestres et marins de différentes manières. Sur terre, le climat général de la Pangée est passé de conditions principalement arides à un climat chaud et humide, avec des précipitations importantes et seulement quelques intervalles plus secs. Dans les océans, les dépôts de carbonate ont été réduits, probablement en raison de l'extinction des organismes producteurs de carbonate et/ou d'une augmentation de la profondeur de compensation des carbonates .

L'instabilité climatique pendant le CPE se reflète dans les changements chimiques dans les strates tout au long de l'événement. La base du CPE est marqué par un ~ 4 ‰ décalage négatif stables de carbone isotopes ( δ 13 C ) de fossiles de plantes, ce qui indique que l'atmosphère a été injectée avec léger Carbon-12 . Cela a permis de corréler le CPE avec l'activité volcanique, en particulier les roches volcaniques de la grande province ignée de Wrangellia qui ont été accrétées sur le nord - ouest de l'Amérique du Nord . A ~ 1,5 ‰ décalage négatif dans les isotopes stables de l'oxygène ( δ 18 O ) de conodonte apatite suggère que le réchauffement planétaire est répandue. Des taux d'extinction élevés ont été observés chez les ammonoïdes , les conodontes , les bryozoaires et les crinoïdes . Des innovations évolutives majeures ont suivi le CPE, car de nombreux groupes importants de la vie sont apparus ou se sont considérablement diversifiés à la suite de ses conséquences. Il s'agit notamment des plus anciens dinosaures , lépidosaures et nanofossiles calcaires , ainsi qu'une expansion des conifères et des coraux scléractiniaires .

Histoire et nomenclature

Des perturbations environnementales et des taux d'extinction élevés ont été observés pour les sédiments de l'étage carnien bien avant qu'une perturbation du climat mondial ne soit proposée. Schlager & Schöllnberger (1974) ont mis l'accent sur une couche silicoclastique sombre qui a brusquement interrompu une longue période de dépôt de carbonate dans les Alpes calcaires du Nord . Ils ont appelé ce « wende » stratigraphique (tournant) le Reingrabener Wende, également appelé événement Reingraben ou événement Raibl . Plusieurs formations terrestres Carnien ( à savoir le Schilfsandstein d' Allemagne et divers membres du Royaume-Uni de Mercie mudstone Groupe ) sont des intervalles de sédiments fluviaux enrichis en kaolinite argile et de débris végétaux, bien qu'elle ait été déposée entre les couches plus arides. Des palynomorphes adaptés à l'humidité au Nouveau-Brunswick , une topographie karstique au Royaume-Uni et une excursion d'isotope de carbone en Israël ont tous été signalés pour le milieu du Carnien avant 1989. La limite julien-tuvalienne a connu des taux d'extinction élevés parmi de nombreux invertébrés marins, tandis qu'un l'extinction des vertébrés terrestres a été suggérée à la fin du Carnien.

En 1989, un article de Michael J. Simms et Alastair H. Ruffell combinait ces observations disparates dans une nouvelle hypothèse, pointant vers un épisode de forte humidité et de renouvellement écologique au milieu du Carnien. L'article a été inspiré par une conversation reliant les recherches de Ruffell sur les changements lithologiques dans le groupe Mercia Mudstone aux recherches de Simms sur l' extinction des crinoïdes . Leur perturbation climatique hypothétique, qu'ils ont appelée l' épisode pluvial du Carnien , a été provisoirement considérée comme le résultat d'une instabilité océanique ou volcanique liée au début du rifting de la Pangée. Simms et Ruffell ont publié plusieurs autres articles dans les années à venir, mais leur hypothèse n'a pas été largement acceptée. Une vive critique de Visscher et al. (1994) ont soutenu que le pollen adapté à l'aridité est resté abondant dans tout le Carnien d'Allemagne, suggérant que le Schilfsandstein était simplement le signe d'un système fluvial envahissant plutôt que d'un changement climatique généralisé. Leur critique a également inventé le terme « événement pluvial carnien », qui deviendra par la suite l'un des noms les plus répandus pour désigner le dérèglement climatique.

L'obscurité de l'hypothèse de Simms et Ruffell a commencé à se dissiper à la fin des années 2000, alors que d'autres preuves s'accumulaient à partir d'études sur les sites carniens en Italie . L'intérêt pour l'hypothèse a été considérablement renforcé par une réunion et un atelier de 2008 sur le climat triasique au Musée de la nature du Tyrol du Sud à Bolzano, en Italie . Cependant, même si la nature mondiale du CPE est devenue acceptée, sa cause a encore fait l'objet de vifs débats dans les années 2010. Même sa nomenclature n'a pas été convenue, avec divers auteurs appliquant des noms tels que le milieu humide Carnian Intermezzo , Carnian épisode humide , Carnian la phase pluviaux et crise Carnian . Les enregistrements d'isotopes de carbone et d' osmium publiés au cours des années à venir ont confirmé un lien étroit entre les perturbations climatiques du Carnien et la grande province ignée de Wrangellia, mais de nombreuses questions restent sans réponse. Un atelier géologique axé sur le CPE s'est réuni en 2018 à l' Institut d'études avancées Hanse-Wissenschaftskolleg (HWK) à Delmenhorst, en Allemagne . L'atelier visait à stimuler d'autres recherches sur les mécanismes, l'impact et la stratigraphie du CPE, ainsi que sa pertinence pour comprendre le changement climatique moderne. Il a également tenté de standardiser la nomenclature du CPE, en rejetant des descripteurs tels que « événement » (généralement appliqué à des processus géologiques de moins d'un million d'années) ou « Carnien moyen » (un terme nébuleux sans sous-étage géologique équivalent).

Climat pendant l'épisode pluvial du Carnien

Le climat aride du Trias supérieur a été interrompu par les conditions nettement plus humides de l'épisode pluvial du Carnien (CPE). Les preuves d'une augmentation des précipitations au cours de l'ECP comprennent

  • le développement de paléosols ( sols histiques et spodiques ) typiques d'un climat tropical humide avec un bilan hydrique positif tout au long de l'année ;
  • des assemblages palynologiques hygrophytes qui reflètent une végétation plus adaptée à un climat humide ;
  • apport de sédiments silicoclastiques dans les bassins en raison de l'augmentation de l' altération continentale et du ruissellement ;
  • la présence généralisée d' ambre . Cependant, un climat humide était périodiquement interrompu par un climat sec.

Les analyses isotopiques de l'oxygène effectuées sur l'apatite des conodontes de cette période montrent un décalage négatif d'environ 1,5 pour cent. Ce négatif δ 18 OL'excursion suggère un réchauffement global de 3 à 4 °C pendant le CPE et/ou une modification de la salinité de l' eau de mer .

Chiffre d'affaires biologique

Extinctions : les conodontes , les ammonoïdes , les bryozoaires et les algues vertes ont été durement touchés par le CPE et ont connu des taux d'extinction élevés. Mais les plus notables étaient les radiations, entre autres groupes, des dinosaures , des nanofossiles calcaires, des coraux et des crinoïdes .

Dinosaures : l'âge radiométrique des plus anciens dinosaures connus ( Eoraptor ) trouvé dans la formation Ischigualasto de l' Argentine remonte à 230,3 à 231,4 millions il y a des années. Cet âge est très proche de l'âge minimum calculé pour le CPE (≈ 230,9 millions d'années). Des comparaisons d' ichnofossiles de divers tétrapodes entre le temps avant, pendant et après le CPE suggèrent un rayonnement explosif des dinosaures en raison de la phase humide du Carnien.

Nanofossiles calcaires : les premiers calcifiants planctoniques sont apparus juste après le CPE et auraient pu être des dinocystes calcaires, c'est-à-dire des kystes calcaires de dinoflagellés .

  • Extinctions marines

  • Certains des principaux changements biologiques

  • Diversification des dinosaures

Effets sur les plates-formes carbonatées

Au début du CPE, un changement brutal dans la géométrie des plates-formes carbonatées est enregistré dans l'ouest de la Téthys . De petites plates-formes carbonatées à haut relief, principalement isolées, entourées de pentes raides, typiques du Carnien ancien, ont été remplacées par des plates-formes carbonatées à faible relief présentant des pentes à faible angle (c'est-à-dire des rampes). Ce renouvellement est lié à un changement majeur dans la communauté biologique responsable de la précipitation du carbonate de calcium (c'est-à-dire l'usine de carbonate). La communauté biologique hautement productive, principalement dominée par les bactéries (usine M) dont l'action a conduit à la production de carbonate sur des plates-formes à haut relief a été remplacée par une communauté à dominance mollusque-métazoaire moins productive (usines CT).

Dans le bloc de Chine méridionale , la disparition des plates-formes carbonatées s'accompagne du dépôt de sédiments typiques des milieux anoxiques ( schistes noirs ). Grâce aux faibles niveaux d'oxygène, les restes d'animaux étaient souvent bien conservés dans des dépôts sédimentaires appelés Lagerstätten . Ces Lagerstätten sont riches en crinoïdes et reptiles, comme les ichtyosaures .

Causes possibles

Éruption des basaltes d'inondation de Wrangellia

La découverte récente d'un important δ 13 Cun décalage négatif des n-alcanes des plantes supérieures suggère une injection massive de CO 2 dans le système atmosphère - océan à la base du CPE. L'âge radiométrique minimum du CPE (≈230,9 Ma) est similaire en âge aux basaltes de la grande province ignée de Wrangellia (LIP). Dans les archives géologiques, le volcanisme du PLI est souvent corrélé à des épisodes de changements climatiques majeurs et d'extinctions, qui peuvent être causés par la pollution des écosystèmes avec la libération massive de gaz volcaniques tels que le CO 2 et le SO 2 . L'important dégagement de CO 2 dans le système atmosphère-océan par Wrangellia peut expliquer l'apport accru de matériaux silicoclastiques dans les bassins, comme observé lors du CPE. L'augmentation du CO 2 dans l'atmosphère aurait pu entraîner un réchauffement climatique et une accélération conséquente du cycle hydrologique, renforçant ainsi fortement l' altération continentale . De plus, si elle était suffisamment rapide, une augmentation soudaine des niveaux de pCO 2 aurait pu entraîner une acidification de l'eau de mer avec pour conséquence une augmentation de la profondeur de compensation carbonatée (CCD) et une crise des précipitations carbonatées (par exemple, disparition des plates-formes carbonatées dans la Téthys occidentale ).

Soulèvement pendant l'orogenèse cimmérienne

Selon une hypothèse alternative, l'épisode pluvial du Carnien était une perturbation climatique régionale surtout visible dans la Téthys occidentale et liée au soulèvement d'une nouvelle chaîne de montagnes , l' orogène Cimmérien , qui résultait de la fermeture d'un bras nord téthysien, à l'est de la continent européen actuel.

La nouvelle chaîne de montagnes se formait du côté sud de la Laurasie , et agissait alors comme l' Himalaya et l' Asie le font aujourd'hui pour l' océan Indien , maintenant un fort gradient de pression entre l'océan et le continent, et générant ainsi une mousson . Les vents de mousson d'été ont ainsi été interceptés par la chaîne montagneuse cimmérienne et ont généré de fortes pluies, expliquant ainsi le passage à un climat humide reconnu dans les sédiments de l'ouest de la Téthys.

Les références