Origine du carbone inorganique dissous dans les rivières des zones volcaniques : le point de vue des isotopes du carbone

Origin of dissolved inorganic carbon in the rivers of volcanic zones : the delta13C point of view : case of West Indies, Réunion, Iceland and French Massif Central

• Auteur / Autrice : Karine Rivé
• Direction : Pierre Agrinier, Jérôme Gaillardet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Islande

Antilles

Auvergne (France)

La Réunion (France ; île)

Roches volcaniques

Carbone -- Isotopes

Géochimie isotopique

Résumé

Sur Terre, l'altération chimique des roches silicatées est l'un des mécanismes qui consomme du CO2. L'ensemble de ces processus pourrait faire partie d'une boucle de rétroaction négative exercée sur le climat terrestre, qui permettrait sa régulation au cours des temps géologiques. Les roches volcaniques ont un rôle important puisqu'elles sont responsables de 30 % de la consommation totale de CO₂ par l'altération. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse, dont l'enjeu principal est d'identifier l'origine du CO₂ impliqué dans les réactions d'altération des roches de quatre zones volcaniques actives : les Antilles, la Réunion, l'Islande et le Massif Central. C'est dans cette optique que le delta C du carbone inorganique dissous (DIC) et les ions majeurs des rivières ont été combinés. Dans un premier temps, une méthode fiable de prélèvement et d'analyse du delta¹³C du DIC a été mise au point. Le prélèvement de près de 200 échantillons de rivières, solutions de sols et sources hydrothermales a permis de conclure que le CO₂ d'origine magmatique contribue significativement à l'altération des roches volcaniques, voire qu'il représente la majeure partie du CO₂ consommé lors de ces réactions en Islande et à la Réunion, l'autre réservoir principal de CO2 étant la matière organique. Par ailleurs, le CO₂ magmatique semble contribuer à l'altération sous différentes formes : soit à travers les contributions hydrothermales, soit sous forme de CO₂ magmatique diffus. Ces deux types de CO₂ seraient associés à des régimes d'altération différents : le régime sols, à basse température, et le régime hydrothermal. La conséquence de ces observations est une surestimation des taux de consommation de CO2 atmosphérique précédemment calculés par le biais des rapports d'éléments majeurs au niveau des zones actives. D'autre part, il semble exister un lien entre la proportion de CO₂ magmatique et les taux d'altération chimique des roches, qui indiquerait un contrôle de l'altération des zones actives par le CO₂ magmatique. Ces conclusions soulignent la nécessité des mesures de delta¹³CDiC à l'échelle globale, en particulier au niveau des zones volcaniques.

On Earth, chemical weathering of silicate rocks is one of the mechanisms which consumes CO₂. All of these processes could be part of a negative feedback loop exerted on the Earth's climate, which would allow its regulation over geological time. Volcanic rocks have an important role since they are responsible for 30 pourcents of total CO₂ by weathering. The main challenge of this study is to identify the origin of CO₂ involved in the reactions of weathering of rocks of four active volcanic areas: the West Indies, Reunion, the Iceland and the Massif Central. In this aim, the delta13C of dissolved inorganic carbon (DIC) and riverine major ions were combined. In a first step, a reliable method of sampling and analysis of delta¹³C DIC has been developed. The analyse of nearly 200 samples from rivers, soil and solutions hydrothermal springs has highlighted that the magmatic CO₂ contributes significantly to the weathering of volcanic rocks, or even that it represents most of the CO₂ consumed by weathering in Iceland and Reunion, the other main reservoir of CO2 being biogenic CO₂. In addition, magmatic CO₂ appears to contribute to the weathering in different ways: either through hydrothermal contributions, or as diffuse magmatic CO₂. Both types of CO₂ would be associated with different schemes of weathering: soil type regime at low temperature, and the hydrothermal regime. The consequence of these observations is an overstatement of the rate of atmospheric CO₂ previously calculated by the mean of major ions in active zones. There seem to be a link between the proportion of CO₂ magmatic and rates of chemical weathering of rocks, which would indicate a control of weathering of active volcanic areas by magmatic CO₂. This underlines the need for measures of delta¹³CDic on a global scale, particularly in volcanic areas.