Une collaboration internationale menée par le LSCE montre que la plupart des calcites naturelles cristallisent hors équilibre. Ce résultat majeur ouvre la voie à une réinterprétation des mécanismes de la thermométrie 18O/16O, un outil essentiel de la paléoclimatologie.
La calcite se forme à partir d’ions carbonates dissous qui échangent des atomes d'oxygène avec les molécules d’eau. La composition en 18O des calcites reflète à la fois la teneur en 18O de l’eau environnante et la température de cristallisation.
Dans les années 1940, le chimiste américain Harold Urey avait prédit que la composition isotopique des carbonates devait être fortement influencée par leur température de cristallisation. Depuis ces travaux, aucun consensus n’existait sur les valeurs précises qui décrivent l’équilibre isotopique aux températures régnant à la surface de la Terre.
Les chercheurs ont analysé des calcites à croissance extrêmement lente, réputées les plus proches possibles de l’équilibre thermodynamique (stalagmites de Devils Hole, Nevada, et de la grotte Corchia, Italie). Les résultats montrent que cette calcite est enrichie de 1 à 2 ‰ en 18O par rapport aux valeurs communément admises pour une précipitation à l’équilibre.
Ces résultats incitent à reconsidérer les interprétations traditionnelles de la thermométrie 18O en termes d'équilibre thermodynamique et à développer de nouveaux modèles quantitatifs, tenant compte des facteurs susceptibles d’induire ces déséquilibres isotopiques, comme le pH par exemple.
Most Earth-surface calcites precipitate out of isotopic equilibrium. Nature Communications
https://doi.org/10.1038/s41467-019-08336-5
Contact : Mathieu Daëron (LSCE)
Légende de la photo : Various morphologies of Devils Hole calcite, including folia (subhorizontal wall deposits marking stands of the paleo-water table), and mammillary calcite coatings which precipitated very slowly over hundreds of thousands of years. NPS Photograph by Brett Seymour, SRC
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