Potamologie chimique | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Potamologie chimique

 

La Terre est la planète du cycle de l'eau. L'altération chimique est la réaction chimique qui se produit lorsque l'eau et les gaz atmosphériques réagissent avec les roches qui affleurent à la surface des continents. Ce mécanisme géologique, qui conomme du gaz carbonique et libère les éléments solubles, est important car susceptible de jouer un rôle sur l’évolution de la composition chimique de l’atmosphère, des fleuves, de l’océan, des roches sédimentaires et au travers du recyclage, sur l’évolution de la croûte continentale et du manteau. La potamologie chimique est l'étude de la composition chimique et isotopique des fleuves. Notre équipe développe diverses approches géochimiques pour comprendre comment les fleuves et les rivières enregistrent les processus d’altération affectant la partie la plus superficielle de la planète sur laquelle nous vivons, qui est donc une zone critique pour la géodynamique planétaire et pour son futur.

 

L’étude conjointe de l’altération chimique, de l’érosion physique et du transport fluvial est un des points forts de notre groupe, rendu possible par la proximité thématique et géographique avec l’Équipe de Dynamique des Fluides Géologiques de l’IPGP, et en particulier sa composante géomorphologique.

 

Nous nous intéressons aux processus et flux d’altération sur des échelles spatiales allant de celle du petit bassin versant à celle de la planète dans son ensemble. Par conséquent, nos objets d’études sont des fleuves de différentes tailles, par des petits bassins versants surveillés par l’un des observatoires de l’IPGP, ObsErA (Observatoire de l’Eau et de l’éRosion aux Antilles) aux grands fleuves comme l’Amazone ou la Mackenzie (Canada).

Les Grands Fleuves et la compréhension des grands cycles géochimiques.

À travers la composition chimique et isotopique des produits d'érosion et d'altération des grands systèmes fluviaux, nous améliorons la compréhension des processus de tri géochimiques qui s'opèrent à grande échelle et sont responsable de la formation des sédiments, des apports à l'océan ou de la régulation du climat à l'échelle géologique. Nous couplons l’étude de ces processus chimique à la physique du transport, de l'eau ou des solides, dans le but de développer des modèles globaux d'altération.  Nous mettons en particulier l’accent sur l’étude conjointe entre les variations isotopiques des éléments bore, lithium et magnésium lors de l’altération chimique enregistrée dans les sédiments des fleuves et le rôle du recyclage sédimentaire (« cannibalisme » sédimentaire) sur la signature isotopique des produits d’érosion moderne. De plus, nous utilisons des systèmes isotopiques d’éléments traces (strontium, néodyme) afin de caractériser et quantifier les roches contribuant à la charge dissoute et particulaire des fleuves. Enfin, les isotopes des éléments métalliques (zinc, cuivre, plomb) fournissent des informations précieuses sur les sources de contamination anthropique et leur amplitude.

 

L'étude des rivières le long de gradients environnementaux.

Elle permet de simplifier la complexité naturelle et de s'intéresser au rôle d'un paramètre « isolé » (par exemple le type de roche), en maintenant les autres constants (climat, végétation, pente). Ce travail s’appuie en particulier sur des « observatoires », bassins versants instrumentés de taille relativement modeste,  et s’insère plus généralement dans les réseaux d'observatoires de la Zone Critique et développons des outils isotopiques permettant de tracer spécifiquement les grands processus à l'oeuvre dans cette zone, comme la dissolution des roches, la formation du sol, la précipitation de minéraux secondaires, l’utilisation des nutriments par la végétation, les apports atmosphériques, ou encore les apports d'eaux profonde. Nous étudions aussi la façon dont les couplages entre processus hydrologiques et chimiques dans les bassins versants influent sur la composition chimique des fleuves.

 

Les rivières en contexte volcanique, des hot spots du bilan d’altération global.

Les îles volcaniques représentent de faibles surfaces continentales, mais sont des hotspots de l'altération chimique et de l'érosion. Nous nous attachons à mieux contraindre le rôle des îles volcaniques dans les bilans géochimiques globaux (en particulier la consommation de gaz carbonique par l’altération continentale) et la composition chimique et isotopique de l'océan. L'obervatoire ObsERA a été crée aux Antilles pour permettre de mieux comprendre les processus d'altération et la variabilité de leurs flux en contexte volcanique actif. L’observatoire ObsErA est membre du réseau RBV (SOERE reconnu par Allenvi) et d’un consortium international sur l'étude de la zone critique. Nous développons également un chantier à la Réunion.