Le groupe PALEO reconstruit les paléoenvironnements et explore leurs diversités spatio-temporelles, à partir de méthodes, d’objets et proxies variés (fossiles, sédiments, matière organique, traceurs géochimiques et isotopiques, modélisations numériques) appliqués à différentes périodes de l’histoire de la Terre.
Participant.e.s: E. Nardin (coord.), M. Aretz, V. Chavagnac, G. Dera, Y. Goddéris, T. Laville, C. Lézin, M. de Rafélis, et D. Chardon, F. Christophoul, Y. Denèle, A. Maillard, D. Rouby, en collaboration.
Les projets PALEO explorent la dynamique des enveloppes externes (atmosphère-océan-biosphère) de la Terre aux échelles des temps géologiques en s’appuyant sur des approches pluridisciplinaires faisant intervenir la paléontologie, la géochimie, la sédimentologie, la stratigraphie et la modélisation numérique. La complémentarité de nos approches nous permet d’aborder non seulement les reconstructions factuelles des environnements, biodiversités et géographies, mais également d’identifier les processus naturels sous-jacents sur les 800 derniers millions d’années de l’histoire de la Terre
Axe 1 : Géographies et calibrations temporelles de l’architecture sédimentaire des bassins
L’étude de l’évolution des enveloppes superficielles nécessite une connaissance du temps très fine, à la fois en âge et en durée. On se heurte aux difficultés de corréler stratigraphiquement plusieurs observations spatiales à différentes échelles, et de contraindre le temps écoulé qui est enregistré ou non dans les sédiments.
Nous calibrons temporellement l’architecture sédimentaire, à partir de données de bio-, chimio- et cyclo-stratigraphie. Ce cadre temporel permet l’exploration de la cinétique des processus géologiques (e.g., altération continentale et océanique, subsidence, taux de sédimentation) et biologiques (e.g., taux d’évolution, vitesse de migration), au Paléozoïque, Mésozoïque et Paléogène.
Notre expertise s’élargit vers la reconstruction de paléogéographies, locales à régionales, établies à partir de la spatialisation des paléoenvironnements continentaux et marins, de l’évolution du niveau marin relatif et du modèle tectonique des architectures sédimentaires des bassins en contextes oro- et anoro-géniques.
Enfin, nos projets ont pour ancrage les lectures du temps et de l’espace (échelles régionale à globale), qui sont deux éléments fondamentaux permettant la compréhension de l’histoire des enveloppes externes du système Terre et de leur dynamique. La compilation et la spatialisation des données est intrinsèque aux reconstructions environnementales régionales et aux reconstructions paléogéographiques régionales à globales. Ces projets contribuent à la calibration du temps géologique. Ils aboutissent à des corrélations stratigraphiques utiles pour mieux appréhender les processus à l’échelle régionale à globale.
Axe 2 : Enregistrement sédimentaire du climat et de la dynamique océanique
La compréhension des cycles bio-géochimiques nous permet d’explorer les rétroactions climatiques et géodynamiques à travers les échanges permanents d’éléments et d’énergies entre les différentes enveloppes superficielles de la Terre.
Les océans et leurs couvertures sédimentaires archivent les conditions climatiques, biologiques et hydrogéochimiques passées. La compréhension générale du système océanique et des rétroactions climatiques nous amène à nous intéresser aux mécanismes et contraintes des dérèglements du système. Nous étudions les enregistrements et les causes des grands bouleversements climatiques et océanographiques phanérozoïques à partir de l’exploration des hétérogénéités spatiales actuelles et passées des signaux biologiques et environnementaux, et de leurs réponses aux perturbations. Nos approches couplent la sédimentologie, la paléoécologie, la géochimie sédimentaire, isotopique et organique, et la modélisation numérique. Cette démarche contraint les liens entre cycle du carbone, événements anoxiques océaniques, perturbations climatiques et géodynamiques, et permettra de discriminer les forçages locaux et globaux. Nous travaillons à calibrer certains marqueurs de la circulation océanique, la salinité, l’altération continentale, et l’oxygénation des masses d’eau (REE, Sr, Nd), et à réévaluer leur temps de résidence océanique.
Les études de l’évolution temporelle et spatiale de l’état chimique des océans et de l’atmosphère (en contact direct) doivent intégrer la reconstruction des apports continentaux (interface continent-océan) et des apports de l’hydrothermalisme (interface lithosphère-océan) sur la chimie élémentaire et les systèmes isotopiques (Sr, Nd, O, C, Li) des eaux et sédiments océaniques, à la fois pour les environnements de plate-forme et pour les bassins profonds.
La compréhension des cycles biogéochimiques globaux des océans nous permet de distinguer l’impact relatif des flux hydrothermaux ou fluviatiles, de discriminer les apports issus de l’érosion physique ou de l’altération chimique des continents, et de réévaluer le rôle de la biominéralisation sur la chimie océanique passée. Nous quantifions la variabilité latitudinale de la chimie océanique passée et moderne. Nous reconstruisons l’extension des zones climatiques en périodes greenhouse et icehouse et la saisonnalité climatique au Cénozoïque. Nous poursuivons nos travaux aux temps modernes via le développement de nouveaux traceurs géochimiques/isotopiques (Li, Cr), les couplages de modèles numériques et l’instrumentation de monitoring in-situ.
Reconstruction des conditions environnementales associées à l’événement océanique anoxique Cénomano-Turonien
Axe 3 : De la paléobiologie évolutive vers les écosystèmes
Les écosystèmes incluent les communautés biologiques et leurs liens (actifs ou passifs) avec l’environnement, à travers la disponibilité des nutriments, ou encore le cycle du carbone. Une première étape consiste à discriminer les facteurs intrinsèques des facteurs abiotiques agissant sur les organismes et communautés, pour pouvoir étudier leurs liens avec les processus externes.
Notre analyse de la dynamique de chaque crise écosystémique repose sur l’acquisition de données de terrain paléontologiques et sédimentaires intégrées à l’échelle régionale et globale. Elle nous permet de décrire l’histoire évolutive, migratoire ou paléoécologique des échinodermes, coraux, céphalopodes et foraminifères, lors de périodes de stabilité ou de crises. Nous examinons les tolérances écologiques de certains taxons (par la géochimie des fossiles) et la modélisation numérique des contraintes physico-chimiques.
Nous caractérisons l’évolution des formes biologiques au cours du temps, et quantifierons les amplitudes et temporalités des crises biologiques. Nous abordons les questions de la sélectivité biologique (e.g., taxons, morphologies, comportements) et/ou écologique (e.g., stabilité du réseau trophique des biomes) des extinctions pour des périodes ciblées du Phanérozoïque.
Notre second objectif concerne les interactions entre les composantes abiotiques des cycles géochimiques globaux, et la structuration des écosystèmes marins du passé, à travers la modélisation numérique, les études naturalistes de la biodiversité ancienne et actuelle. Un enjeu majeur est l’incorporation de la complexité biologique dans les modèles numériques couplés climat/cycles géochimiques pour étudier le comportement intrinsèque du vivant lors des crises, les couplages locaux entre les processus biotiques/abiotiques et les rétroactions du vivant sur le fonctionnement du système Terre.
Liste des projets
AMINO Assessment of deep-sea Mining on Ocean health.
Coordinatrice du projet scientifique V. Chavagnac (LOA); Institut Carnot ISIFoR, Appel d’offre Actions de Ressourcement scientifique; 2020 – 2021
Le Boda Event: renouvellement faunique lié à un changement climatique ou océanographique?
CoordinatriceE. Nardin; AO Tellus Interrvie; 2020
Evolution sédimentaire et paléoenvironnementale au Crétacé inférieur du bassin de Saint-Paul-de-Fenouillet
CoordinatriceE. Nardin; AO Axe Scientifique Transverse Pyrénées OMP; 2019
SWINGS Section GEOTRACES Sud Ouest Indien.
Coordinatrice : C. Jeandel (LEGOS), Co-Investigateurs : H. Planquette (LEMAR), S. Jacquet (MIO), M. Roy-Barman (LSCE), D. Cardinal (LOCEAN), S. Blain (LOMIC), V. Chavagnac (GET-LOA); ANR Appel à projet générique, AAP Terre fluide et solide; 2019 – 2023
TONGA Apports d’éléments traces issus de sources hydrothermales peu profondes: impact potentiel sur la productivité marine et la pompe biologique à carbone.
Coordinatrice : S. Bonnet (MIO), Co-Investigateurs : C. Guieu (LOV), V. Chavagnac (GET-LOA), G. Sarthou (LEMAR), K. Desboeufs (LISA), L. Garczarek (AD2M); ANR Appel à projets générique, AAP Fonctionnement Terre Vivante; 2018 – 2022
Fosilni spolecentva libenskeho a letenskeho souvrstvi (svrchni ordovik) – klic k pochopeni Fezouata a Tafilalt biotas z Maroka
CoordinateurO. Fatka (Charles University, CZK), Co-investigateurs: E. Nardin (GET-LOA), B. Lefebvre (Univ. Lyon 1), P. Budil (CGS); GACR, Rép. Tchèque; 2018-2021
PALEOMAR. Paleoenvironmental constraints on the marine biodiversity and ecosystem at the acmee of the Ordovician Biodiversification: Evidence from Czech Lagerstätten (Upper Ordovician, Prague Basin)
CoordinatriceE. Nardin, Co-investigateurs: B. Lefebvre, B. Pittet (Univ. Lyon 1), O. Fatka (Charles University), P. Budil (CGS); PICS 246099; 2018 – 2020
BIO-Lucky Conception, fabrication et déploiement de deux colonisateurs géo-microbiologiques pour les environnements extrêmes des systèmes hydrothermaux.
Coordinatrice : V. Chavagnac (LOA), collaboration avec l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (M.I.O., Marseille); Toulouse Tech Transfert Contrat d’investissement en maturation technologique; 12/2017 – 08/2018
ALIENOR. Carte géologique régionale d’Aquitaine 1/250000
CoordinatriceE. Nardin, Co-investigateurs: C. Lézin, M. Aretz, C. Majesté-Menjoulas (GET); BRGM-région Aquitaine; 2017 – 2019
MALACO Géochimie des mollusques et eaux côtières actuelles
Coordinateur : G. Dera, Co-Investigateurs: M. de Rafélis, V. Chavagnac; AO LEFE-INSU; 2017
CZ-TAF-6890. Examination of peculiar blastozoans to investigate the Early Palaeozoic echinoderm disparity
CoordinatriceE. Nardin; SYNTHESYS; 2017
RECIBASQUE Caractérisation paléoenvironnementale du Dévonien récifal du Pays Basque
Coordinateur M. Aretz, co-investigatrice: E. Nardin ; RGF-BRGM; 2017
SOLENO. Potentialité des solénopores pour les reconstructions paléoenvironnementales infra-annuelles
Coordinateur: M. de Rafélis, co-investigateurs: E. Nardin, C. Lézin, V. Chavagnac; AO Tellus Interrvie; 2017
PANORAMA Les régions paléobiogéographiques de la marge Nord-gondwanienne au Mississippien: l’Atlas oriental comme une unique fenêtre en AfriqueCoordinateur M. Aretz, co-investigatrice: E. Nardin ; AO Tellus Syster; 2016
PROSPECT. Evolution de la plate-forme mixte marocaine et de ses faunes à l’Ordovicien supérieur : changement climatique ou océanographique ?
CoordinatriceE. Nardin, Co-investigateur: M. Aretz; AO Tellus Syster; 2016
DEVSUPyr Evolutions temporelle, géographique et environnementale du Dévonien supérieur des Pyrénées centrales
CoordinatriceE. Nardin, Co-investigateur: M. Aretz; RGF-BRGM; 2015 – 2018
PROMETHEUS PROfiling METHane Emission in the Baltic Sea: Cryptophane as in-sitU chemical Sensor.
Coordinatrice du programme scientifique de recherche : V. Chavagnac (LOA), collaboration avec le LAAS et l’ENS Lyon (France) et Leibniz Institute for Baltic Sea Research (IOW, DE); ANR-DFG Blanc Accords Bilatéraux France – Allemagne, SIMI6; 2014 – 2018
LuckyScales De la chambre magmatique aux micro-habitats : dynamique des écosystèmes hydrothermaux marins profonds
Coordinatrice : M. Cannat (IPGP), Co-Investigateurs : P.M. Sarradin (IFREMER), V. Chavagnac (GET-LOA), G. Roullet (UBO); ANR Appel à projets générique, AAP Fonctionnement Terre Vivante; 2014 – 2018
DEVOPYR Evolution spatiale et temporelle des faciès de l’Eifélien au Frasnien (Dévonien) des Pyrénées Orientales
Coordinateur M. Aretz, co-investigatrice: E. Nardin ; RGF-BRGM; 2014