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Le rôle des marges continentales: L'apport du Néodyme

Par LEGOS Dernière modification 04/02/2014 11:00

 

 


A la frontière entre les continents et l'océan, les marges continentales reçoivent d’importants flux de matière, liés à l'érosion des continents (éléments naturels mais aussi anthropiques), aux transports par les courants océaniques et à une production biologique intensifiée en surface due à la richesse de ces eaux en sels nutritifs. La présence de forts flux de particules sur les marges associée à l'adsorption d'éléments chimiques dissous sur ces particules, induit une soustraction préférentielle d'éléments réactifs aux frontières des bassins, classiquement nommée le "boundary scavenging", qui signifie que les marges agissent comme un puits d’éléments chimiques pour l’océan.


Les travaux récents de F. Lacan, au sein de l’équipe de géochimie marine du LEGOS, remettent cette notion en question. Les marges seraient non seulement un site privilégié pour la soustraction d’éléments réactifs mais aussi une source significative de ces mêmes éléments qui "repartiraient" depuis la zone de piège vers le large, introduisant ainsi la notion d’échange aux marges ("boundary exchange", Lacan et Jeandel, EPSL 2001, 2005). Pour mettre en évidence cet échange il a fallu avoir recours à la mesure de la composition isotopique d’un élément peu connu de la classification périodique : le néodyme. Les variations du rapport de deux masses de l’élément sont mesurées avec un spectromètre de masse et s’expriment à l’aide du paramètre εNd. En raison de leur histoire géologique, les terrains affleurant à la surface de la terre ont des valeurs d’εNd qui varient entre -40 (néodyme léger) et +13 (néodyme lourd). La Figure 1 illustre la manière dont une masse d’eau venant au contact d’une marge change de signature isotopique sans changer significativement de concentration. Cela signifie qu’elle reçoit du néodyme depuis la marge continentale, en même temps qu’elle en donne. Cet échange, non mesurable à partir de bilans de concentrations seuls, ne pouvait être quantifié qu’à l'aide de bilans isotopiques. A ce jour, F. Lacan a observé ce mécanisme d’échange sur 4 types de marges, caractérisées par des géologies, latitudes et activité biologique contrastées (Mer de Chine et du Labrador, Pacifique Ouest Equatorial et Océan Indien Est), ce qui suggère aux chercheurs que ce phénomène est significatif à l'échelle globale.


S’il paraît acquis que les marges jouent un rôle important dans le contrôle de la chimie de l’océan, on ne peut pas estimer à ce jour l’importance de ce rôle, ni évaluer quel a été l’impact des marges sur cette chimie dans le passé et quel sera celui-ci dans les années qui viennent. Or, les marges sont des lieux de vie et de pêche, principales ressources marines pour la population de la planète : elles sont précieuses mais très menacées car soumises à la pression anthropique (soit directement par l’influx de polluants ou les prélèvements de ressources, soit indirectement par le fait qu’elles sont les premières exposées aux variations du milieu marin). Il est donc fondamental de quantifier ces processus d'échanges aux marges pour mieux comprendre les interactions entre la chimie de l'océan et le climat.

C’est une des tâches que s’est fixée l’équipe de Géochimie Marine du LEGOS, dans le cadre de projets nationaux (ex : étude de l’impact de la marge des Kerguelen sur l’océan austral) et internationaux (ex : programme IMBER/GEOTRACES)

 

neodyme

Figure 1: Variations de composition isotopique (εNd) et de concentration de néodyme au sein d'une même masse d'eau océanique (Eau Antarctique Intermédiaire, identifiée par ses caractéristiques hydrographiques, température et salinité, qui ne varient pas au cours du trajet de la masse d'eau). Les variations importantes de composition isotopique, en l'absence de variation significative de concentration, contraignent l'existence de processus d'échange ("boundary exchange"), c'est-à-dire la coexistence de flux de la marge vers la masse d'eau et de la masse d'eau vers la marge, flux indétectables par des bilans de concentration seulement.

Lacan, F. and C. Jeandel (2001) Tracing Papua New Guinea imprint on the central Equatorial Pacific Ocean using neodymium isotopic compositions and Rare Earth Element patterns, Earth Planet. Sci. Lett., 186, 497-512.

Lacan, F. and C. Jeandel (2004a) Denmark Strait water circulation traced by heterogeneity in neodymium isotopic compositions, Deep Sea Res. I, 51, 71-82.

Lacan, F. and C. Jeandel (2004b) Neodymium isotopic composition and rare earth element concentrations in the deep and intermediate Nordic Seas: constraints on the Iceland Scotland Overflow Water signature, Geochem. Geophys. Geosyst., 5, Q11006, doi:10.1029/2004GC000742.

Lacan, F. and C. Jeandel (2004c) Subpolar Mode Water formation traced by neodymium isotopic composition, Geophys. Res. Lett., 31, doi:10.1029/2004GL019747.


Lacan, F. and C. Jeandel (2005) Neodymium isotopes as a new tool for quantifying exchange fluxes at the continent - ocean interface, Earth Planet. Sci. Lett., in press.

NOTA: Ces informations sont susceptibles de changer. Merci de citer les sources et les auteurs.

 

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