Comprendre la dynamique atmosphérique pour mieux reconstituer l'altitude passée des chaînes de montagnes

Comprendre la dynamique de soulèvement d'une chaîne de montagne nécessite d'en estimer l'altitude passée. C'est le but de la paléoaltimétrie. La méthode la plus répandue utilise la composition isotopique en oxygène des roches carbonatées formées dans les sols et à partir des sédiments lacustres. Celle-ci reflète la composition de la pluie passée qui, dans le monde actuel et dans la plupart des chaînes de montagnes, s'appauvrit progressivement en isotopes lourds avec l'altitude. En supposant que cet appauvrissement reste valide dans le passé, l'altitude du plateau tibétain à l'Éocène (il y a environ 42 millions d'années) est estimée à 4 000 m environ. Mais d'autres marqueurs de l'altitude passée indiquent au contraire des altitudes inférieures à 2 000 m. La relation entre composition isotopique des pluies et altitude observée aujourd'hui s'applique-t-elle à l'Éocène ? C'est ce que nous avons essayé de vérifier en utilisant un modèle de circulation générale atmosphérique, LMDZ-iso. On trouve qu'à l'Éocène la circulation atmosphérique et les processus hydrologiques étaient tellement différents de l'actuel que les observations isotopiques dans les roches carbonatées se trouvent finalement être cohérentes avec des altitudes relativement faibles. Les différentes méthodes de paléo-altimétrie se retrouvent ainsi réconciliées et en accord avec un soulèvement récent (post-Éocène) du plateau tibétain. Understanding the uplift dynamics of a mountain range requires estimating past altitude. This is the purpose of the paleo-altimetry. The most commonly applied paleo-altimetry method is based on the isotopic oxygen composition of the carbonate archives. It reflects the composition of past rain, which at present-day and in the most mountain ranges becomes progressively more depleted in heavy isotopes with altitude. Assuming that this depletion remains valid in the past, the elevation of the Tibetan Plateau in the Eocene (about 42 millions years ago) is estimated to be about 4 000 m. However, other proxy data indicate on the contrary low altitudes. Is the relationship between the rain isotopic composition and the altitude that is observed today applicable to the Eocene? This is what we tried to verify using an atmospheric general circulation model, LMDZ-iso. We find that in the Eocene, the atmospheric circulation and hydrological processes were so different to the present-day that the isotopic observations in the Eocene carbonates are actually consistent with relatively low altitudes of the Plateau. This allows us to reconcile different methods of paleo-altimetry in agreement with more recent (post-Eocene) uplift of the Tibetan Plateau.

Les isotopes du carbone et de l’oxygène dans les mers post-glaciaires du Québec

Les analyses préliminaires des compositions isotopiques du carbone et de l’oxygène des faunes, sédiments et concrétions calcaires ont permis de définir les domaines respectifs de composition de chacune des mers post-glaciaires du Québec. Si les mers de Goldthwait, d’lberville et de Tyrrell ont des compositions voisines de celles des mers arctiques actuelles, les bassins fermés, telle la mer de Champlain, s’en écartent considérablement. La contribution des eaux de fonte de la glace, et plus généralement des eaux continentales, engendre des compositions isotopiques très négatives. Les variations de composition dues à ce facteur masquent, par leur amplitude, celles que l’on pourrait attribuer à d’éventuelles variations des températures moyennes des eaux. Des écarts de composition isotopique apparaissent systématiquement entre les faunes très littorales et celles d’eaux plus profondes. Ils traduisent l’existence des couches d’eaux de salinité et de température différentes. Une parenté de composition isotopique d’ensemble apparaît entre la mer de Champlain et l’actuelle baie de James. On peut donc y supposer des conditions hydrologiques voisines. Enfin, l’existence de compositions isotopiques homogènes dans les concrétions calcaires de chacun des bassins démontre que la plupart des concrétions sont diagénétiques hâtives. L’ensemble de ces données nous conduit à envisager également l’existence, au moins en profondeur, d’eaux plus ou moins déficitaires en14C dans la plupart des bassins marins. Par conséquent des âges14C coquilles trop grands, par rapport à ceux obtenus sur des végétaux continentaux en équilibre isotopique direct avec le14C atmosphérique, pourront en découler.

Paléoenvironnement d’une plage tardiglaciaire de 10 580 ans BP dans la région de Charlevoix, Québec

RÉSUMÉ Vers 10 580 ans BP, la Mer de Goldthwait dépose 2,50 m de vase fossilifère dans une anse sur la rive nord de l'estuaire du Saint-Laurent. Le dépôt a été soulevé à 120 m d'altitude. Il s'observe aux Éboulements, dans la région de Charlevoix, à 60 km au nord-est de la ville de Québec. Emboîté dans une série de cordons de plages, il résulte d'un épisode de sédimentation intertidale au niveau d'une basse slikke. La flore diatomifère (17 taxons et 27 genres) est représentée par des éléments benthiques, surtout Diploneis smithii. La faune littorale (3 taxons et 6 genres) est dominée par Hiatella arctica et Musculus niger. La composition isotopique des coquilles de mollusques fossiles indique des eaux littorales légèrement plus chaudes et moins salées que celles qui caractérisent aujourd'hui l'ensemble des eaux du golfe du Saint-Laurent. La côte était bordée d'une toundra herbacée où croissaient des espèces arctiques-alpines, dont Dryas integrifolia, Salix herbacea, Armeria labradorica, Silène acaulis et des saxifrages. L'intérieur des terres était couvert d'une toundra arbustive. Des fentes de gel fossiles dans des dépôts littoraux corrélatifs indiquent la présence d'un pergélisol.