Corrélations entre anomalies magnétiques, delta 18O et subduction

Le champ magnétique de la Terre s’inverse périodiquement et ces inversions peuvent être enregistrées dans les roches de la croute océanique (basalte, gabbro, serpentine). Ces inversions ont notamment permis l’élaboration de la tectonique des plaques grâce aux interprétations de Vine et Matthews. Ces inversions du champ magnétique sont à mettre, selon de nombreuses études, en lien avec la variation du flux thermique au niveau de la limite noyau manteau (CMB = Core Mantle Boundary), c’est à dire de la quantité de chaleur qui sort du noyau. Cette variation de chaleur sortante aurait une influence sur la convection dans le noyau externe et donc sur le champ magnétique.
Chen (http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2015.09.033) et ses collaborateurs se sont intéressés aux corrélations qui peuvent exister entre ces variations du champ magnétique et le climat étudié par l’intermédiaire du delta 18 O au cours du Cénozoïque.
Chen - EPSL - 2015 - The 13 million year Cenozoic pulse of the Earth_1Pour ceci, ils ont d’abord travaillé sur la courbe du delta 18 O au cours du Cénozoïque mesuré sur les foraminifères (pour un point sur le delta 18 O voir cet article que j’avais écrit) et ont soustrait à l’allure générale (courbe bleue) un modèle représentant la variation lissée (courbe rouge) afin de ne laisser apparaître que les variations de second ordre (courbe verte). Ces variations de second ordre rendent bien compte des événements climatiques ayant eu lieu durant cette période (MMCO –  mid Miocene climatic optimum, LOW – late Oligocene warming, EOT – Eocene–Oligocene transition, EECO – early Eocene climatic optimum, KT – K–T mass extinction, EAIS – east Antarctic ice sheet, AIS – Antarctic ice sheet). Ils trouvent alors qu’il existe une périodicité de 13Ma dans ces événements. Ecrit par Tristan FERROIR
Ces variations leur ont fait penser aux variations qui ont pu exister aussi sur les inversions du champ magnétique dont la périodicité est voisine.
En effet, sur la courbe ci-après, sont reportées en vert plein les variations du delta 18 O, en rouge la fréquence des inversions magnétiques.Les chercheurs constatent une bonne corrélation mais un décalage entre les deux de 3 millions d’années qu’ils ne peuvent pas encore expliquer.

Chen - EPSL - 2015 - The 13 million year Cenozoic pulse of the Earth_2
Cependant, ils poursuivent tout de même leur réflexion en essayant de faire un lien avec la tectonique des plaques et plus particulièrement la subduction. On sait en effet que c’est elle le moteur essentiel du déplacement des plaques lithosphériques. Les inversions du champ magnétique, nous l’avons rappelé plus haut,  sont liées au régime thermique du noyau et les chercheurs se sont intéressés à une éventuelle corrélation avec la subduction. La courbe présentée ci-dessus montre en noir le taux de subduction qui semble bien corréler avec les deux courbes du dessous. Les chercheurs avancent alors l’explication suivante : s’il y a beaucoup de subduction, alors de nombreuses plaques arriveront à la base du manteau perturbant ainsi la couche D » en en diminuant localement l’épaisseur (la lithosphère va pousser la couche D »). Par conséquent, si la couche D » est moins épaisse, davantage de chaleur sortira du noyau et cela peut donc être lié à une inversion du champ magnétique. Cette chaleur plus importante sera donc à l’origine de davantage de point chaud et donc en surface de volcanisme, de relargage de CO2 dans l’atmosphère et donc d’un réchauffement climatique (à l’échelle considérée) comme le montre la diminution du delta 18 O de la courbe (attention, l’échelle en vert est croissante vers le bas!).

En conclusion, sur les longues périodes de temps, il semble qu’il existe un forçage du climat en lien avec la dynamique du noyau.


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