Les carottes

Les carottes, Archives de l’environnement passé

Prélevées dans divers matériaux depuis le fond des océans jusqu’aux calottes glaciaires, les carottes permettent de retracer le débit d’un cours d’eau, les types de végétation autour d’un lac, le climat ou encore la composition de l’atmosphère sur plusieurs millénaires.

Les carottes de sédiments sont de véritables livres ouverts pour peu qu’on en connaisse le langage. D’ici quelques minutes, si une carotte croise votre chemin, vous saurez vous aussi en tirer toutes les merveilles qu’elle contient !

Stockées non pas dans des bibliothèques mais dans des carothèques, les carottes se lisent différemment selon le matériau dans lequel elles ont été prélevées. On ne lit pas de la même manière un roman policier, le programme télé ou la Critique de la raison pure…

Sédiments lacustres : les varves

« Varves » : avec un si joli nom, ces sédiments de lacs proglaciaires se doivent d’être remarquables ! On y retrouve des alternances régulières de couches claires et sombres, dont chaque paire représente une année, ni plus ni moins.

En hiver, le lac est généralement couvert de glace : la couche de sédiments foncée se formera dans un milieu dépourvu d’oxygène (anoxique). En été, des tas de particules viennent se déposer sur la surface du lac puis précipitent au fond, conférant à la strate estivale une couleur claire. Parmi les particules emprisonnées dans le sédiment figurent en grandes quantités des poussières et du pollen, à partir duquel on peut retrouver les espèces végétales présentes à une époque donnée. Une telle démarche permet de reconstituer le climat passé (plus de 13 000 ans en arrière) ou encore de dater des grandes perturbations comme les incendies, ces événements entraînant des successions de végétation particulières.

Sediment lacustres

Varves ou sédiments de lacs proglaciaires

Sédiments de lit de rivière

Une loi assez intuitive dit que plus le débit d’un cours d’eau est important, plus il pourra transporter de grosses particules.

Si on analyse la taille des particules qu’elle contient, une carotte de sédiments de rivière indiquera le débit passé du cours d’eau et ses périodes de crues, qu’on peut dater au carbone 14 (noté aussi 14C) sur les débris organiques, comme du bois ou du charbon. De telles informations ont notamment permis d’expliquer les déplacements de campements gallo-romains installés sur les rives du Rhin, ou encore le naufrage d’un bateau romain dans le Rhône. Les géomorphologues qui réalisent ce genre d’études ont bien du mérite : à l’ouverture, les carottes encore dégoulinantes (obligatoirement ‘dans leur jus‘ pour conserver la structure du sédiment) dégagent une forte odeur qui fait un peu penser à du goudron liquide…

Carottes de glace

Ces carottes-là permettent de reconstituer le climat passé (jusqu’à 800 000 ans pour la plus grande carotte jamais prélevée !). Changement d’échelle pour l’interprétation.

On appelle « isotopes » des atomes dont les noyaux ont la même charge (même nombre de protons) mais un nombre de neutrons différent. Parexemple, le 12C de tous les jours (le plus abondant sur Terre) a deux isotopes « lourds », le 13C et le fameux 14C. Nos carottes de glace font intervenir deux isotopes de l’oxygène : 16O le plus abondant et 18O assez rare (qui possèdent tous les deux 8 protons et respectivement 8 ou 10 neutrons). Ces deux frères atomiques ont les mêmes bandes de copains, c’est-à-dire qu’ils sont engagés dans les mêmes molécules. Ici justement, leurs copains sont des hydrogènes : les voilà devenus H2O. Malgré leurs similitudes, l’isotope lourd 18O (légèrement enrobé, pardon) aura un comportement différent de son frangin 16O svelte et athlétique.

Carotte eau gelée

Carotte de glace

Ces deux isotopes sont engagés dans un circuit de l’eau : au niveau de l’équateur, ils passent de l’océan à l’atmosphère par évaporation, puis sont transportés par les courants atmosphériques jusqu’aux pôles où ils précipitent en neige et sont stockés sous forme de glace. Comme ce cycle et le fractionnement isotopique de l’oxygène (proportions relatives du 18O et du 16O) varient légèrement selon la température, les mesures de ces isotopes dans la glace vont pouvoir être utilisées comme thermomètre du passé : plus il a fait chaud et plus il y aura de 18O dans les glaces. Les températures ainsi reconstituées sont ensuite datées grâce aux bulles d’air emprisonnées dans la glace. C’est donc en mesurant ces variations de proportions isotopiques que les paléoclimatologues parviennent à avoir une idée précise du climat passé et  de la composition en gaz de l’atmosphère avant l’époque actuelle.

Et voilà. Maintenant vous savez que les carottes ne sont pas uniquement pleines de vitamines, elles sont aussi une mine d’informations pour qui sait les décrypter !

V.D.

Sources :

  • Delta 18O : Site web : ENS Lyon <– La page en question ? pas trouvé…
  • Varves : Site web : paleolithique.free.fr et Wikipédia
  • Vella, maître de conférences
  • Bruneton H., Arnaud-Fassetta G., Provansal M., Sistach D., 2001. Geomorphological evidence for fluvial change during the Roman period in the lower Rhone valley, Catena (Elsevier)
  • Ollive V., Petit C., Garcia J.-P., Reddé M., 2006. Rhine flood deposits recorded in the gallo-roman site of Oedenburg (Haut-Rhin, France), Science Direct (Elsevier)
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