Le niveau de la mer sur Terre augmente et tombe depuis qu'il y avait de l'eau sur la planète. Les scientifiques étaient déjà en mesure d'utiliser des sédiments et des fossiles pour reconstruire à peu près la façon dont le niveau de la mer a changé au fil du temps d'un million d'années ou plus.
Maintenant, pour la première fois, des scientifiques d'Utrecht, du Royaume-Uni et des États-Unis ont pu déterminer comment le niveau de la mer doit avoir varié sur des délais de mille ans au cours des 540 dernières années. Cette nouvelle recherche a été publiée le 3 juillet dans Lettres de science de la Terre et planétaire.
«Il est important de prendre en compte ces variations rapides au niveau de la mer pour comprendre la structure du sous-sol et les applications aux ressources énergétiques vertes», explique le Dr Douwe van der Meer, chercheur invité à l'Université d'Utrecht et auteur principal de l'étude.
La hauteur ou le bas niveau de la mer dépend en grande partie de deux choses: la tectonique des plaques détermine la profondeur de la baignoire entre les continents, et la quantité de glace terrestre détermine la quantité d'eau dans cette baignoire.
« Dans un temps d'environ un million d'années, vous pouvez dériver un niveau moyen de la mer aussi loin que les fossiles, environ 540 millions d'années », explique le Dr Van Der Meer. « Cela variait jusqu'à 200 mètres. Nous soupçonnons que le niveau de la mer pourrait également monter et descendre dans des périodes beaucoup plus courtes, mais il n'y a pas suffisamment de données pour faire ces pas de temps plus courts. »
Anneaux d'arbres géologiques
Pour estimer les variations du niveau de la mer dans des périodes plus courtes, les scientifiques peuvent apprendre en regardant les rochers des derniers millions d'années. Comme les anneaux de croissance dans les arbres, ils lisent les dépôts sédimentaires de, par exemple, du grès et de l'argile. L'argile se forme principalement lorsqu'une zone est sous les eaux profondes et le grès lorsque la mer est plus proche de la côte.
« Nous voyons des alternances, surtout lorsque le climat mondial est froid, et il y a de la glace sur les poteaux. Ensuite, la vacillement rythmique de l'axe de spin de la Terre crée des âges de glace qui ne durent que des dizaines de milliers d'années, au cours de laquelle le niveau de la mer peut monter et descendre jusqu'à 100 mètres. »
Jusqu'à présent, les effets de ces changements de niveau de la mer ne pouvaient pas être déterminés dans le passé géologique lointain. Mais van der Meer et ses collègues ont conçu une astuce: les chercheurs ont calculé la relation entre le climat de la Terre et la taille des calottes glaciaires pour les dernières dizaines de millions d'années de bonnes données sont disponibles. « Cela nous a donné les informations les plus précises, où nous avons des périodes chaleureuses sans glace et des périodes froides avec de la glace – ainsi que des temps glaciaires. Nous avons utilisé cette relation pour déterminer la variabilité à court terme plus loin dans le temps, il y a 540 millions d'années. »
Les nouvelles variations de niveau de la mer que les chercheurs ont reconstruites se sont avérées beaucoup plus cohérentes avec les reconstructions fossiles. « C'est la première fois que nous sommes en mesure de quantifier le niveau de la mer de manière cohérente pour des échelles de temps aussi courtes », explique Van Der Meer.
Au cours des derniers millions d'années, nous avons vu l'âge des glaces et des changements de glace, avec des changements de niveau de la mer pouvant aller jusqu'à 100 mètres. Mais à l'époque des dinosaures du Jurassique et du Crétacé, le changement de niveau de la mer était beaucoup moins prononcé en raison d'un manque de glace terrestre. Au contraire, dans le carbonifère tardif, lorsque des libellules géantes ont survolé d'énormes marais aux Pays-Bas, il y avait de très grandes variations au niveau de la mer en raison d'une grande calotte glaciaire dans l'hémisphère sud.
Applications pour le stockage souterrain
Parce que nous savons maintenant beaucoup plus précisément ce qui est arrivé au niveau de la mer dans le passé, les chercheurs peuvent faire de meilleures cartes de la Terre pendant toutes les périodes. Ils peuvent les utiliser pour les modèles climatiques et d'évolution, et leur réponse au changement de niveau de la mer. « Un niveau élevé ou bas, tout s'est passé auparavant dans le passé géologique », explique Van Der Meer.
La connaissance du niveau de la mer dans le passé géologique a de nombreuses applications différentes. Aujourd'hui, nous recherchons des méthodes de CO souterrain2 et stockage d'hydrogène ou énergie géothermique. Le grès, déposé au niveau bas de la mer, est important ici car il peut être utilisé comme réservoir. L'argile, déposée au niveau élevé de la mer, agit comme un joint à travers lequel l'eau ou le CO2 ne peut pas facilement passer.
Actuellement, des sites appropriés pour le stockage des déchets radioactifs sont également recherchés dans ce type de strates. « Si nous savons qu'à un certain moment, le niveau mondial de la mer était élevé, nous savons également qu'une couche relativement continue d'argile aurait été déposée. Nous pouvons utiliser ces informations pour créer une carte de couche globale du sable et de l'argile, ce qui nous aide à utiliser en toute sécurité le sous-sol », explique Van der Meer.
