Utilisation des isotopes stables de l’azote de la matière organique fossile terrestre comme nouveau marqueur paléoclimatique dans des séries sédimentaires pré-quaternaires

OBJECTIFS ET QUESTIONS SCIENTIFIQUES Ce projet se propose de tester l’utilisation des isotopes stables de l’azote (¹⁵N/¹⁴N) comme marqueur paléoclimatique dans les matières organiques sédimentaires terrestres de séries géologiques pré-quaternaires. Est-ce un outil valable pour les reconstituer les climats passés ? Quelles sont ses limites et les biais méthodologiques éventuels ? La validité de ce potentiel marqueur varie-t-elle au cours du temps, pour différentes périodes géologiques? Enregistre-t-il de la même manière des pulses climatiques de court terme ou de plus long terme ?

CONTEXTE Les sources de variation des rapports isotopiques de l'azote dans la matière organique sont multiples, et les rapports isotopiques de l'azote sont susceptibles d'être affectés par la diagenèse. En domaine marin, l’utilisation des rapports isotopes de l’azote sur des matières organique marines à des fins de reconstitutions paléoenvironnementales s’est révélée complexe. Cependant, des études isotopiques récentes sur des matières organiques terrestres modernes montrent un contrôle des valeurs des rapports ¹⁵N/¹⁴N par des fluctuations de température et de précipitations, des valeurs décroissantes de la composition isotopique de l'azote ( δ¹⁵N )  pouvant refléter une augmentation des précipitations et une diminution de températures ambiantes.

METHODOLOGIE Ce projet s’appuie sur des tests sur une série de coupes-cibles en environnement continental (ou littoral), pour lesquelles des changements climatiques de grande ampleur sont bien documentés. Ces coupes enregistrent des fluctuations climatiques d’ampleur globale ou régionales de court terme et/ou de moyen/long terme. Les coupes sélectionnées sont : (1) les coupes de Peniche (Portugal) et Taskomirsai (SW du Kazakhstan) au Toarcien (vers 183 M.a), (2) la coupe de Durlston Bay (Dorset, Angleterre) au passage Jurassique-Crétacé (145.5 M.a), et (3) la coupe de Vasterival (Normandie, France) au passage Paléocène-Eocène (55.8 M.a). Les rapports isotopiques de l’azote sont mesurés sur des fragments de bois fossiles isolés ou sur des matières organiques sédimentaires continentales dispersées dans les sédiments. Pour estimer les effets de la diagenèse sur le signal isotopique du bois, des expériences de diagenèse contrôlée sont menées au laboratoire (cf. photo).  Afin de maitriser en amont les éventuels effets de variations des sources de la matière organique et des paléoenvionnements locaux, une analyse fine du contenu organique du sédiment est menée conjointement par pyrolyse Rock-Eval, caractérisation des palynofaciès et analyses géochimiques moléculaires. Cette comparaison permettra d‘évaluer 1) la pertinence de l’approche isotopique, 2) la finesse de l’enregistrement paléoclimatique par l’outil isotopique, 3) les éventuels problèmes et limitations de la méthode.

Doctorant : Romain Tramoy
Partenaires :  Johann Schnyder, Romain Tramoy, François Baudin (UMR 7193 ISTeP)
            Thanh Thuy Nguyen Tu, Sylvie Derenne (UMR 7619 METIS )
            Mathieu Sebilo(UMR 7618 iEES Paris)
            Jérémy Jacob (UMR 7327 ISTO)
            Johan Yans (Département de géologie de l’Université de Namur )