Etude de la fixation d’azote atmosphérique par les éclairs volcaniques

Les nitrates, molécules permettant au vivant d’assimiler de l’azote, sont produits via différents processus connus. L’activité biologique permet de produire ces espèces par l’oxydation de l’azote via l’eau et le dioxygène environnant, leur conférant une signature isotopique dépendante de la masse (Δ17O ≈ 0‰). Ces nitrates peuvent être également produits dans l’atmosphère par des processus abiotiques naturels (éclairs atmosphériques) ou anthropiques (industrie, moteur, …). Ces phénomènes de haute énergie vont permettre la libération d’atomes d’azote dans l’atmosphère, via la rupture des liaisons chimiques du N2, qui seront par la suite oxydés en NOx et en nitrates par l’ozone. Cette dernière molécule possède la plus grande anomalie en oxygène-17 terrestre (Δ17O ≈ 35‰) dont une partie sera transférée aux nitrates atmosphériques formés (Δ17O ≈ 25‰). Ces nitrates se déposent ensuite sur la surface terrestre et ce phénomène est connu sous le nom de « dépôt atmosphérique sur le long terme ».

La découverte récente de quantités importantes de nitrate à haute anomalie isotopique dans des dépôts volcaniques d’éruptions explosives par Aroskay et al. 2024, a mis en évidence une nouvelle source potentielle : les éclairs volcaniques, caractéristiques du panache volcanique. En effet, de telles concentrations ne peuvent pas être expliquées par un dépôt atmosphérique sur le long terme pour la plupart des échantillons. Malgré de fortes évidences (ignimbrites soudées, dépôts d’éruptions récentes en milieu non-aride), un dépôt atmosphérique sur le long terme ne peut pas être exclu pour tous les échantillons.

Mes travaux ont pour but de confirmer l’hypothèse émise sur les éclairs volcaniques en comparant les nitrates de dépôts de super éruptions intercalés dans des sédiments et préservés dans les mêmes conditions dans le Bassin de Tecopa en Californie (USA). L’observation d’une augmentation de la proportion de nitrates atmosphériques dans les dépôts volcaniques implique une production importante de ces molécules lors des éruptions explosives et donc via les éclairs volcaniques. Mes données récentes concernent le nitrates des dépôts de l’éruption Minoenne de Santorin (Grèce) qui a eu lieu il y a 3600 ans en milieu non-aride. Cette éruption s’est décomposée en 4 phases majeures, présentant toute une dynamique différente. L’étude de ces échantillons permettra de comprendre si la dynamique de l’éruption joue un rôle dans la fixation de l’azote et si la nature plus humide du milieu a un impact sur ce même phénomène.