L'Himalaya, un maillon essentiel dans le cycle du carbone à l'échelle planétaire

À partir du bilan géochimique de l'ensemble du bassin de l'Himalaya, les chercheurs du CNRS ont observé que ce type de montagnes jeunes en zone tropicale subissait une érosion intense qui tendait à appauvrir l'atmosphère en dioxyde de carbone.
 

Au niveau planétaire, la composition de l'atmosphère en dioxyde de carbone est naturellement contrôlée par l'équilibre entre un apport continu de CO2 lié à l'activité volcanique et une consommation de CO2 par le cycle biochimique. L'érosion continentale est une des voies qui influent directement sur ce cycle biochimique en transférant vers les océans des éléments minéraux mais également des débris organiques qui s'accumuleront dans les sédiments marins. Ces accumulations sédimentaires de matières organiques sont par exemple à l'origine des dépôts d'hydrocarbures utilisés à l'heure actuelle comme carburant. Ainsi, sur une échelle de temps importante, l'érosion continentale joue un rôle prépondérant dans la consommation de CO2 atmosphérique à travers les débris organiques et participe à la régulation du climat de la Terre.

Si les principes de ces processus et leur effet sur le cycle du carbone sont connus depuis le XIXe siècle, les flux mis en jeu et l'efficacité des processus restent largement méconnus. Les premières études se sont concentrées sur le fleuve Amazone mais elles n'étaient pas suffisamment complètes pour comprendre tous les phénomènes. C'est pourquoi, des scientifiques français issus du Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), de l'Institut national des sciences de l'univers (INSU), du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG) accompagnés et appuyés par l'institut Allemand des Géosciences et des ressources naturelles (BGR) ont décidé de mener leurs recherches à l'échelle des bassins continentaux. Les bassins montagneux en particulier jouent un rôle prépondérant dans le cycle du carbone car ils concentrent sur une surface continentale modeste l'essentiel du flux continent-océan. L'équipe de chercheurs a donc décidé d'étudier le plus représentatif, celui de l'Himalaya. Selon les scientifiques, les flux d'érosion qui en proviennent depuis une trentaine de millions d'années sont tellement importants qu'ils pourraient être à l'origine de grandes variations climatiques comme les ères glacières.

Afin de mieux comprendre les mécanismes de consommation de CO2 atmosphérique par l'enfouissement de carbone organique en Himalaya, les chercheurs ont pris en compte l'ensemble du cycle d'érosion : depuis la source, les roches himalayennes, jusqu'au puits ultime, les sédiments de la baie du Bengale. Les études ont donc porté sur la composition des roches érodées qui peuvent contenir du carbone fossile, sur la caractérisation des sédiments transportés par les rivières et enfin sur la description des accumulations sédimentaires à l'exutoire du bassin. Même si la mesure des flux sédimentaires fut difficile au regard de la taille des fleuves tropicaux (10 km de large, vitesse de courant supérieure à 2 m/s), des analyses ont été effectuées au Népal, en Inde et au Bangladesh ainsi qu'en Baie du Bengale. Résultats, certains fleuves peuvent déplacer plus d'1 milliard de tonnes de particules par an soit l'équivalent d'un convoi annuel de camions de sable qui s'étendrait sur une fois et demi la distance Terre-Lune. Ces flux sédimentaires transportent également des débits organiques représentant une importante quantité de carbone. D'ailleurs, les échantillonnages détaillés font apparaître une forte relation entre la teneur en matière organique et les propriétés chimiques et minéralogiques des sédiments. Les sédiments de surface, fins et argileux concentrant plus de matière organique que les sédiments grossiers et siliceux de la profondeur.
Des analyses des sédiments océaniques ont confirmé la présence de matière organique jusque dans la Baie du Bengale. Les données obtenues montrent que la teneur en carbone organique est multipliée par 10 de la roche source himalayenne moyenne au sédiment moyen délivré à l'océan Indien. Cette nouvelle matière organique est composée de débris végétaux « piégés » lors du dépôt des sédiments dans la plaine d'inondation ainsi que de matière organique contenue dans les sols de la plaine. Plus surprenant, la teneur en matière organique est la même que celle des sédiments de rivière. Cela implique une préservation quasi totale de la matière organique transportée. Sur ce point, l'exemple himalayen diverge radicalement du modèle amazonien pour lequel environ 70% de la matière organique est oxydée dans l'océan. Les causes de cette différence majeure restent à préciser mais les scientifiques supposent que la vitesse d'enfouissement très élevée due l'intensité du flux particulaire, la géométrie fermée de la baie du Bengale et le mode d'association de la matière organique aux phases minérales concourent à la préservation exceptionnelle du carbone organique dans le système himalayen.

Publiée dans Nature le 15 novembre, cette étude démontre ainsi la spécificité des bassins montagneux à forte érosion physique vis-à-vis du cycle du carbone. Par l'intensité du flux particulaire, ces bassins favorisent l'exportation et l'enfouissement de matière organique des sols et contribuent ainsi à « pomper » le CO2 de l'atmosphère. Ainsi, le CNRS n'hésite pas à expliquer qu'à travers cette boucle organique du cycle du carbone, la tectonique qui engendre les chaînes de montagne et leur érosion tend, sur des périodes qui s'étendent sur plusieurs dizaines de millions d'années, à appauvrir l'atmosphère en CO2 et donc à refroidir le climat.

F.ROUSSEL-LABY

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