L’océan est-il traçable?

Présentation au sujet: "L’océan est-il traçable?"— Transcription de la présentation:

1 L’océan est-il traçable?
« Qu’est-ce que la (bio)géochimie marine? » Catherine Jeandel CNRS, LEGOS C. Jeandel, Brest-IUEM, 13 septembre 2014

2 La géochimie: un peu d’histoire
V.M. Goldschmidt ( ) Oslo, cristallographie minéraux rayons X 1930: Göttingen Distribution des éléments sur terre dépend de leur rayon ionique et charge « closest packing » 1940: Oslo, guerre, camps puis angleterre « Geochemistry » inachevé, posthume par Muir « Goldschmidt Conference » messe annuelle des géochimistes

3 Objectifs de la géochimie
Cycles (bio)géochimiques Distribution des éléments sur la planète Comprendre le pourquoi de cette distribution Etudier les réactions chimiques (partout) Assembler ces infos: cycles (bio)géochimiques quantifier les transferts entre deux réservoirs planète fonctionnements présents et passés pour prévoir le futur... Catherine Jeandel, CNRS

4 Catherine Jeandel, CNRS
Atmosphère chaleur, eau, gaz Continents Eléments (minéraux, organiques, dissous, particules) OCEAN 71% planète; 1,4 x1021 l Catherine Jeandel, CNRS

5 Océanographe: Décrire et quantifier...
La circulation océanique (toutes échelles) Les cycles bio-géo-chimiques (Cycle du C!) Présent, passé, futur... Rôle du géochimiste marin?

6 Circulation Thermohaline
Plongées d’eaux froides Nord Atlantique, circulation mondiale

7 Datation des eaux, ventilation: apport du 14C
1050 ans Vit.Verticale 3 m/an

8 Cycle Océanique du Carbone: Pompes thermodynamique et biologique
Dandonneau et Jeandel, 1998

9 La pompe biologique 10% de la PP exportée (0,5 mol/C/m2) induit
une diminution d’un facteur 2 de la concentration de CO2 atmosphérique par rapport à océan « abiotique » (400 vs 800 matm): bien que faible, la pompe biologique séquestre efficacement le C. N, P, Si, …

10 Phytoplanctons Taille entre 200 et 0.6 microns.
Concentration entre quelques dizaines de cellules par litre à plus de 100 millions pour le picoplancton.

11 Quelques espèces phytoplanctoniques I- Procaryote
Trichodesmium - Cyanobacteries - Chaines de plusieurs mm de long - « marées blanches » - Fixatrices d’azote atmosphérique: Besoin Fe

12 Sensibles acidification
Quelques espèces phytoplanctoniques Haptophyta Unicellulaires couverts d’écailles parfois calcifiées Coccolithophoridées (ex: Emiliania Huxleyi) Très abondantes dans eaux chaudes à tempérées Test calcaires Bloom spectaculaires Sensibles acidification Coccolithus Bloom étendu observé par SeaWiFS Golfe de Gascogne. Les régions en vert sur talus, plateau continental ou au large caractérisent des eaux de forte réflectance à toutes les longueurs d’onde. De telles propriétés optiques peuvent souvent être attribuées aux coccolithophoridés.

13 Quelques espèces phytoplanctoniques Haptophyta (suite)
Phaeocystis = genre d’algues nanoplanctoniques marines. Sous deux formes: soit cellules solitaires, soit colonies dans mucus dans milieu naturel  aspect gélatineux. Algues bien connues pour leur bloom spectaculaire à la surface de la mer au printemps, favorisé par un excès de nitrates dans l'eau. Répartition s'étend des côtes de la Mer du Nord  mers polaires; aussi observée à haute latitude dans Atlantique et Pacifique

14 La vie et la matière dans l’océan
Poussières Sahariennes (Îles Canaries) Amazone : 15 % apports eau douce La machine thermique est aussi un lieu de vie et un milieu chimique: « biogéochimie » Catherine Jeandel, CNRS

15 multi-processus: multi-traceurs
Pour tout mesurer: collecter eau de mer, particules, sédiment, biologie…

16 En bref… « Tracer » l’océan est essentiel:
âge, processus de transport, circulation Les traceurs sont aussi des outils à remonter le temps Subtilité: le bon traceur pour la bonne cause, et approche « multi-traceurs » (GEOTRACES)

17 Quels types de traceurs?
La composition chimique de l ’eau de mer est constante Tableau extrait de Roy-Barman et Jeandel, 2011 définition du temps de résidence: = Q/(dQ/dt) Intérêt des éléments en traces et isotopes: réactifs, hétérogènes, parfois instables: utiles pour tracer des transports et processus.

18 Composition chimique eau de mer Les majeurs
Roy-Barman & Jeandel, 2011

19 Nozaki’s periodic table

20 Boîte à outils: Elément trace  Isotopes
mmole/l ou moins (peut atteindre atomole/l) intérêt comme traceur si réactif (place dans Mendeleev) exemples : Al et Mn (profils) éléments naturels  artificiels Isotopes

21 Notion d ’Isotope Atome = Z + N = A (masse)
Z = nb protons (n°atomique); N= nb neutrons Isotope = Z constant et N variable 264 stables connus; bcp d ’instables isotopes naturels  artificiels Isotopes radioactifs vs radiogéniques tous les isotopes d ’un même élément ont le même comportement chimique

22 Catherine Jeandel, CNRS
Dans ce cours… Radionucleides: le Th, chronomètre Echange côte-large: les isotopes du Ra Traceurs de source: REE et Nd isotopes Une belle histoire… Catherine Jeandel, CNRS