La pire extinction massive de l’Histoire serait bien liée au volcanisme

Du mercure prisonnier de sédiments datés de plus de 250 millions d’années fournit une nouvelle preuve de l’implication d’un volcanisme soutenu dans l’extinction du Permien-Trias, la pire crise biologique enregistrée depuis que la vie s’épanouit sur Terre.

Moins populaire que la crise Crétacé-Tertiaire marquant la fin du règne des dinosaures il y a 65 millions d’années (Ma), l’extinction massive du Permien-Trias il y a 252 millions d’années (Ma) est cependant la plus grave de tous les temps, ayant rasé 95 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres en 10.000 à 100.000 ans. Des chercheurs chinois et américains, menés par Jun Shen de l’université des Géosciences de Chine, apportent une preuve convaincante en faveur de la théorie la plus largement acceptée pour expliquer cette hécatombe, celle d’un volcanisme prolongé et intense à l’origine des trapps de Sibérie.

Dans des roches sédimentaires datées de la frontière Permien-Trias réparties un peu partout à travers tout l’hémisphère Nord, les chercheurs ont observé un pic de mercure, avec des taux 3 à 8 fois plus élevés par rapport aux niveaux précédant la crise. Il a d’abord été injecté sous forme de vapeur dans les airs, à très haute altitude, ce qui suggère un lien avec l’activité volcanique d’ampleur qui a formé à cette époque les trapps de Sibérie. L’étude a été publiée dans Nature Communications.

Des preuves géologiques d’un lien entre les trapps de Sibérie et l’extinction Permien-Trias, certes pas inexistantes, restaient jusque-là sporadiques. Des recherches précédentes ont déjà fait état d’un pic de mercure sur quelques sites en Chine et au Canada. Pour cette nouvelle étude, Jun Shen et ses collègues montent d’un cran en analysant 391 échantillons de sédiments prélevés sur une dizaine de sites en Hongrie, aux États-Unis, au Japon, en Chine. Le pic de mercure se reproduit sur l’ensemble de ces lieux, témoignant du caractère global des retombées du volcanisme des trapps de Sibérie.

Extinstion Permien Trias volcans

L’extinction massive du Permien-Trias il y a 252 millions d’années s’inscrit comme la plus grande catastrophe biologique de notre planète. Le volcanisme à l’origine de la formation des trapps de Sibérie est accusé d’avoir mis le feu aux poudres (Source : Margaret Weiner/UC Creative Services).

Les sédiments étudiés ont été datés à l’aide des dents fossiles de conodontes, des animaux marins ressemblant à des lamproies disparus en masse lors de l’extinction Permien-Trias, et des microfossiles de radiolaires, qui font partie du zooplancton. Comme l’indiquent ces restes fossiles, les sédiments proviennent d’anciens milieux marins, allant du plateau continental peu profond (moins de 100 mètres) aux abysses (plus de 2.000 mètres), en passant par la région intermédiaire, le talus continental. Les chercheurs ont constaté que dans les sédiments les plus profonds, le pic de mercure précède la limite Permien-Trias de 50.000 à 100.000 ans, tandis qu’il survient presque simultanément dans les sédiments plus proches de la surface.

Le mercure a pu arriver dans les sédiments marins par deux voies : les airs ou le ruissellement de surface. Une analyse isotopique des quantités de mercure 202 et de mercure 199 réalisée sur trois des dix sites étudiés a permis de trancher, indiquant qu’il est plutôt d’origine atmosphérique. Les chercheurs estiment qu’il a été propulsé dans l’atmosphère par des éruptions volcaniques et/ou par la combustion de sédiments riches en matière organique, telle que le charbon. Il serait ensuite retombé en pluie dans les océans avant d’être rapidement capté par les sédiments.

Carte Permien Trias

Carte du monde au commencement du Trias (250 millions d’années), peu après la crise permienne (252 millions d’années). Les trapps de Sibérie figurent en rose, au nord de la Pangée à l’époque. Les triangles bleus, mauves et verts représentent les dix sites échantillonnés pour cette étude. Les différentes couleurs indiquent qu’ils proviennent de milieux ou de lieux géographiques différents, le bleu étant utilisé par exemple pour les sédiments issus des profondeurs abyssales de l’océan global Panthalassa entourant le supercontinent. Les points noirs marquent des sites analysés dans des recherches antérieures. Le pic de mercure aux environs de la limite Permien-Trias est observé pour tous ces sites. (Source : Jun Shen et al./Nature Communications)

Les éruptions qui ont donné naissance aux trapps de Sibérie il y a environ 252 Ma se sont échelonnées sur des centaines de milliers d’années avant et après l’extinction Permien-Trias. En s’épanchant horizontalement dans le sous-sol, formant ce que l’on appelle des sills (ou couches filon en français), les magmas ont pu rencontrer de vastes réserves de matière organique, en l’occurrence de charbon, dont la combustion a rejeté de grandes quantités de mercure, selon les chercheurs.

En plus des vapeurs de mercure, du dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre ont été émis dans l’atmosphère avec près de trois millions de kilomètres cubes de cendres, provoquant un réchauffement de 10 °C, une acidification des océans ou encore leur appauvrissement en oxygène dissous. Un scénario qui donne des frissons dans le dos puisqu’il rappelle ce que vit la Terre actuellement, à l’heure du réchauffement climatique d’origine anthropique et à l’aube de ce que l’on décrit parfois comme la sixième extinction de masse.

D’après les chercheurs, cette étude encourage à désigner le manque d’oxygène dans les océans comme principal responsable de la disparition des espèces. Elle indique que le pic de mercure, et donc d’intensité du volcanisme au niveau des trapps de Sibérie, apparaît jusqu’à 100.000 ans avant la crise Permien-Trias. La diminution des taux d’oxygène aurait en effet pris des milliers ou des dizaines de milliers d’années pour se mettre en place après que les éruptions volcaniques aient atteint leur paroxysme, expliquent les chercheurs. L’extinction des espèces marines aurait été plus immédiate si la hausse des températures en avait été la première cause.

Source : Futura-Sciences

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, les expositions « La machine Terre » et « Le volcanisme« , ainsi que la page Risques majeurs.

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