Pendant la majeure partie de l'histoire géologique de la Terre, son paléoclimat est resté hospitalier à la vie, en grande partie grâce à l'altération des silicates continentaux, qui agissent comme un thermostat planétaire à long terme.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Chen Jitao de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing de l'Académie chinoise des sciences (NIGPAS) a développé un enregistrement de 60 millions d'années de l'indice d'altération chimique (CIA) à partir d'une séquence de pentes déposées en continu du Carbonifère au Permien précoce dans le sud de la Chine.
L'étude, qui a utilisé des analyses géochimiques et de la composition minérale argileuse pour mesurer l'intensité régionale de l'altération chimique, est publiée dans Lettres de recherche géophysique.
L’altération des silicates est un processus critique dans l’évolution du système terrestre : elle modifie la composition atmosphérique en absorbant les gaz à effet de serre et en apportant des nutriments terrestres à l’eau de mer – effets qui modifient la chimie des océans et stimulent la productivité primaire marine. Pour cette raison, les scientifiques ont étudié de manière approfondie l'altération des silicates lors d'événements géologiques afin de comprendre son rôle dans la perturbation ou le maintien de l'équilibre du système terrestre.
La période glaciaire du Paléozoïque supérieur (LPIA) constitue l'événement climatique « glaciaire » le plus long et le plus extrême de l'éon phanérozoïque. Des recherches antérieures ont confirmé deux déclencheurs clés du LPIA : l’orogenèse hercynienne aux basses latitudes (événement de formation de montagnes) et l’expansion évolutive des plantes terrestres.
Les deux processus ont augmenté les flux d’altération des silicates continentaux, réduisant ainsi le dioxyde de carbone atmosphérique (pCO2) niveaux. Pourtant, il s’est avéré difficile de distinguer leurs contributions relatives, car les indicateurs mondiaux de l’altération ne peuvent pas facilement distinguer leur effet commun d’augmentation des flux d’altération.
Les chercheurs ont noté un contraste théorique entre les impacts des deux facteurs sur l'intensité des intempéries (WI). Dans des conditions de fond stables, l’orogenèse hercynienne réduirait probablement le WI moyen mondial en accélérant les taux de dénudation physique (érosion), en particulier pendant les nadirs climatiques LPIA froids et secs, où l’érosion physique dépasse l’altération chimique.
En revanche, des systèmes végétaux terrestres bien développés (par exemple, de vastes forêts tropicales) augmenteraient le WI : les plantes accélèrent l'altération chimique et ralentissent la dénudation grâce à leur effet de « bouclier » protecteur sur le sol et la roche.
Cette influence opposée crée une opportunité de démêler les rôles des facteurs, notamment en comparant les enregistrements climatiques régionaux (façonnés par le paléoclimat et l'évolution des plantes) avec des données à l'échelle mondiale.
La Chine du Sud, un bloc isolé près du paléoéquateur lors de l'étude LPIA, offrait des conditions d'étude idéales : elle restait tectoniquement stable, avec une exposition minimale au soulèvement hercynien et une faible sensibilité aux cycles glaciaires-interglaciaires. Associé aux ensembles de données isotopiques du strontium (Sr) et du lithium (Li) de l'eau de mer précédemment publiés, le contexte géologique de la région a permis à l'équipe d'isoler les impacts de l'évolution des plantes et du paléoclimat sur l'altération.
Les archives de la CIA de Chine méridionale ont révélé un schéma en quatre phases dans l'intensité des intempéries continentales régionales. Phase I (333-316 Ma) : l'intensité accrue des intempéries était principalement due à l'expansion rapide des forêts paléotropicales (probablement associée à davantage de précipitations), et non à la pCO atmosphérique.2 changements. Phases II à IV (316 à 275 Ma) : l'intensité des intempéries était fortement corrélée à la pCO2 atmosphérique, indiquant que le climat (plutôt que les plantes) est devenu le contrôle dominant.
En intégrant leurs données avec celles publiées précédemment 87Sr/86Sr et δ7Li, l'équipe a également établi une trajectoire en quatre étapes de l'altération continentale mondiale à la fin du Paléozoïque. Phase I : L'intensité des intempéries mondiales a suivi une tendance opposée à celle du sud de la Chine.
Cela suggère que le soulèvement orogénique hercynien est à l’origine de l’essentiel de l’augmentation des flux mondiaux d’altération des silicates, l’expansion des forêts tropicales y contribuant secondairement.
Phases II à III : les intensités d'altération mondiale et méridionale de la Chine ont évolué en parallèle, liées par pCO2 dynamique : altération accrue lors de la phase I, réduction de la pCO atmosphérique2déclenchant un refroidissement global. Phase IV : l'effondrement de l'orogène hercynien a réduit les taux de dénudation dans les régions paléotropiques, affaiblissant l'altération des silicates et diminuant leur efficacité à consommer du CO2.
Cette étude distingue pour la première fois les contributions relatives de l'orogenèse et de l'évolution des plantes à l'altération des silicates au cours de la période glaciaire du Paléozoïque supérieur, fournissant ainsi des preuves empiriques clés pour la recherche sur la dynamique paléoclimatique du système terrestre, ont noté les chercheurs.
