Événement de Heinrich

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Heinrich.
Chronologie approximative des événements de Heinrich par rapport aux événements de Dansgaard-Oeschger et aux maxima isotopiques d'Antarctique. Ligne violet clair: d18O de la carotte de glace de NGRIP (Groenland), pourmille[1]. Pointillés oranges: température reconstituée pour le site de forage de NGRIP[2]. Ligne violet foncé: d18O de la carotte de glace de EDML (Antarctique), pourmille[3]. Rectangles gris: événements de Heinrich majeurs d'origine laurentidienne (H1, H2, H4, H5). Hachuré gris: événements de Heinrich majeurs d'origine européenne (H3, H6). Hachuré gris clair et numéros C-14 à C-25: couches mineures d'IRD enregistrées dans l'Atlantique Nord[4]. Numéros HS-1 à HS-10: stadiaire de Heinrich (en anglais Heinrich Stadial, HS) [5], [6], [7]. Numéros GS-2 à GS-24: stadiaire groenlandais (en anglais Greenland Stadial, GS) [8]. Numéros AIM-1 à AIM-24: maximum isotopique d'Antarctique (en anglais Antarctic Isotope Maximum, AIM)[3]. Les enregistrements des carottes de glace du Groenland et d'Antarctique sont présentés sur leur échelle d'âge commune AICC2012 [9], [10].

Les événements de Heinrich doivent leur nom au géologue allemand Hartmut Heinrich. Il s'agit de débâcles massives d'icebergs (et probablement aussi d'eau douce) dans l'Océan Atlantique Nord qui ont eu lieu pendant les périodes de glaciation. Ces débâcles étaient dues à une instabilité des calottes polaires et des glaciers qui couvraient alors une partie des continents de l'hémisphère Nord, et tout particulièrement de la calotte Laurentide qui recouvrait l'Amérique du Nord. En fondant, les icebergs ont délivré les sédiments qu'ils contenaient, ce qui a formé des couches de sédiments spécifiques sur le plancher océanique, les IRD (de l'anglais Ice Rafted Debris). La définition stricte d'un événement de Heinrich est la présence d'une telle couche d'IRD observée dans les carottes marines de l'Atlantique Nord. Par abus de langage on peut aussi parler d'événement de Heinrich pour les conséquences climatiques associées mais ceci peur parfois porter à confusion. La conséquence directe de ces débâcles d'icebergs est un ralentissement marqué de la circulation thermohaline, un refroidissement climatique dans l'Hémisphère Nord, ainsi qu'une migration vers des latitudes plus au sud de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT).

Identification dans les carottes de sédiment marin[modifier | modifier le code]

Le géologue allemand Hartmut Heinrich est le premier à avoir décrit ces événements dans les années 1980. Historiquement, les IRD ont d'abord été observés dans des carottes prélevées entre 40°N et 50°N dans l'Atlantique Nord[11]. Cette zone est aussi connue sous le nom de bande de Ruddiman. Les couches d'IRD contiennent principalement des grains de taille grossière (en général supérieure à 150 microns de diamètre) et à bords non poli. Ces grains sont trop lourds pour être transportés par les courants marins et ont donc été attribués à la fonte d'icebergs: les icebergs délivrés par les glaciers ont au préalable érodé la surface sur laquelle ils se sont déplacés; au moment d'être délivrés dans l'océan, ils contenaient donc une certaine quantité de sédiment, qui s'est progressivement déposée sur le plancher océanique au cours de la fonte.

L'étude des carottes marines de l'Atlantique Nord permet l'identification précise de 6 événements de Heinrich majeurs lors de la dernière glaciation, numérotés H1 (le plus récent) à H6 (le plus ancien). D'autres événements moins importants ont été également identifiés, et numérotés avec différentes nomenclatures [6],[7],[4]. L'étude de carottes plus anciennes révèle que ces événements ont aussi eu lieu pendant les glaciations précédentes, mais pas pendant les périodes interglaciaires [6],[12]. L'épisode de refroidissement climatique connu sous le nom de Dryas récent est parfois considéré comme l'événement H0[13].

Origine des IRD[modifier | modifier le code]

Les analyses géochimiques réalisées sur les couches d'IRD permettent d'en estimer la provenance et ainsi d'identifier quelle calotte polaire a provoqué l'événement de Heinrich. Il s'agit de déterminer les minéraux constituant les grains détritiques et de mesurer l'abondance isotopique de certains éléments prélevés dans les couches d'IRD. Ces analyses ont révélé que H1, H2, H4 et H5 étaient principalement causés par des icebergs de la calotte Laurentide, tandis que les événements H3 et H6 étaient principalement dus aux calottes européennes (Scandinavie, Îles Britanniques et Islande)[14],[15],[16],[17],[18].

De plus, la distribution géographique de l'épaisseur de la couche d'IRD peut aussi renseigner sur sa provenance. Ainsi, pour les événements H1, H2, H4 et H5, la couche est plus épaisse au large du Québec et se rétrécit en direction de l'Europe, indiquant donc une source nord-américaine. L'inverse est observé pour H3 et H6, suggérant une source européenne [19].

Chronologie et durée des événements[modifier | modifier le code]

Dater les événements de débâcle glaciaire permet de quantifier la durée de la débâcle mais également, par comparaison à d'autres archives climatiques également datées, de déterminer les conditions climatiques existantes avant, pendant et après la débâcle, et ainsi de mieux comprendre les mécanismes climatiques en jeux. Il existe plusieurs méthodes pour dater les événements de Heinrich, décrites ci-après. La comparaison de tous ces résultats permet d'estimer une incertitude sur la datation des événements de Heinrich.

L'âge des événements de Heinrich, identifiés dans des carottes de sédiments marins, a tout d'abord été déterminé par datation au carbone 14 de ces archives. Cette technique peut être utilisée pour des sédiments jusqu'à environ 50 000 ans. Pour des sédiments plus âgés, le contenu en carbone 14 est trop faible pour être analysé avec précision. Une large incertitude de cette méthode est l'estimation de l'âge réservoir du sédiment. Pour la période actuelle, cet âge est d'environ 400 ans dans l'Atlantique Nord. Lors des périodes glaciaires, cet âge était probablement plus grand et reste difficile à estimer. Enfin, lors des événements de Heinrich, cet âge réservoir a vraisemblablement été fortement perturbé par la débâcle d'icebergs elle-même, pouvant atteindre 2000 ans [20],[21]. Il est donc important de prendre en compte l'incertitude associée à la datation des événements de Heinrich basée sur la mesure du carbone 14.

Une autre méthode de datation pour les carottes de sédiment marin est de corréler les variations d'un indicateur de température (par exemple l'abondance des différentes espèces de foraminifères) à celles observées dans les carottes de glace du Groenland (par exemple le δ18O de l'eau ou bien la reconstruction de température basée sur le δ15N de l'air piégé dans la glace [2]). Cette méthode suppose que les variations de température enregistrées dans deux archives géographiquement distinctes sont synchrones, ce qui est parfois vérifiable de manière indépendante [22], [23] mais pas systématiquement [24], ce qui crée une incertitude supplémentaire sur la datation. Une fois l'échelle d'âge de la carotte marine construite, on peut proposer un âge approximatif pour les couches d'IRD qui y sont identifiées.

Enfin, une troisième méthode consite à identifier l'empreinte climatique des événements de Heinrich dans des archives présentant des chronologies précises, comme les carottes de glace [25], [26] ou encore les spéléothèmes des grottes qui présentent souvent les incertitudes de datation les plus petites[27]. L'inconvénient de cette méthode est que l'on ne peut habituellement pas vérifier si la débâcle d'iceberg enregistrée par les IRD dans les carottes marines était synchrone ou pas avec l'anomalie climatique enregistrée dans d'autres archives.


Événement Âges, en millier d'années
Hemming (2004) Bond & Lotti (1995) Vidal et al. (1999)
H0 ~12
H1 16.8 14
H2 24 23 22
H3 ~31 29
H4 38 37 35
H5 45 45
H6 ~60
H1 et 2 ont été datés par le C14, H3 à 6 par corrélation de GISP2.


Corrélations[modifier | modifier le code]

La fonte des icebergs et de la calotte glaciaire a causé la libération d'une grande quantité d'eau dans l'Atlantique Nord. L'arrivée d'une telle quantité d'eau non salée froide a provoqué une baisse de la densité de l'eau et une modification des courants de l'océan et correspond souvent à une modification générale du climat de la Terre. Ainsi, les événements de Heinrich sont corrélés à des événements géologiquement enregistrés en d'autres lieux :

  • dans les glaces polaires. On retrouve ces cycles dans les carottes de glace[13] ;
  • dans les terrasses de corail de la péninsule de Huon (Huon Peninsula ou HP pour les anglophones) dans la province Morobe, à l'est de la Papouasie-Nouvelle-Guinée. Pour des raisons tectoniques, cette région est l'une de celles qui s'élèvent le plus au monde, ce qui permet d'y observer le profil de terrasses côtières particulièrement bien conservées à Sialum. Ces terrasses témoignent de l'histoire géo-climatique de la région du Pacifique (et du monde) au cours des 300 000 dernières années. Elles sont considérées comme les plus belles séquences de terrasses de cette sorte au monde et à ce titre sont scientifiquement étudiées. Elles ont notamment conservé la trace de changements climatiques cycliques et marqués entre 30 000 ans) et 65 000 ans).
    On y distingue des cycles de 6000 à 7 000 ans) qui se sont tous conclus par une nette élévation du niveau de la mer (10-15 m durant 1000 à 2 000 ans), après une longue période de baisse de niveau[13]. La datation précise de ces événements a montré qu'ils correspondaient pour chacun à une arrivée massive d'icebergs et de roches transportées par la glace puis larguées par les icebergs dans les sédiments autour du pôle nord.
    La montée du niveau marin pourrait être l'élément déclencheur qui a forcé de manière quasi synchrone les lâchers de glace contenant des inclusions rocheuses du socle d'Amérique du Nord et de l'Est du Groenland[13].
  • dans les sédiments marins. Des cycles semblables à ceux observés dans les terrasses de la péninsule de Huon ont aussi été enregistrés dans les sédiments marins via des variations de teneurs du substrat en isotopes de l'oxygène benthique (étudiées en Atlantique nord). Ces variations sont trop importantes pour être uniquement expliquées en termes de volumes de glace[13]. L'analyse conjointe des niveaux marins et de ces enregistrements isotopiques suggère que les profondeurs du nord de l'océan Atlantique se sont refroidies quand le niveau de mer a baissé et se sont réchauffées quand le niveau de la mer a monté, à chaque cycle de 6 000 ans environ.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. NGRIP members, « High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period », Nature, vol. 431,‎ 2004, p. 147-151 (DOI 10.1038/nature02805, lire en ligne).
  2. a et b Kindler, P. et Guillevic, M., Baumgartner, M., Schwander, J., Landais, A., and Leuenberger, M., « Temperature reconstruction from 10 to 120 kyr b2k from the NGRIP ice core », Clim. Past, vol. 10,‎ 2014, p. 887–902 (DOI 10.5194/cp-10-887-2014, lire en ligne).
  3. a et b EPICA community members, « One-to-one coupling of glacial climate variability in Greenland and Antarctica », Nature, vol. 444,‎ 2006, p. 195-198 (DOI 10.1038/nature05301, lire en ligne).
  4. a et b Chapman, M.R. et Shackleton, N.J., « Global ice-volume fluctuations, North Atlantic ice-rafting events, and deep-ocean circulation changes between 130 and 70 ka », Geology, vol. 27,‎ 1999, p. 795-798 (DOI <0795:GIVFNA>?2.3.CO;2 10.1130/0091-7613(1999)?027<0795:GIVFNA>?2.3.CO;2, lire en ligne).
  5. Heinrich, H., « Origin and consequences of cyclic ice rafting in the northeast Atlantic Ocean during the past 130,000 years », Quaternary Res., vol. 29,‎ 1988, p. 142-152 (DOI 10.1016/0033-5894(88)90057-9, lire en ligne).
  6. a, b et c Rasmussen, T.L. et Oppo, D., Thomsen, E., and Lehman, S., « Deep sea records from the southeast Labrador Sea: Ocean circulation changes and ice-rafting events during the last 160,000 years », Paleoceanography, vol. 18,‎ 2003, p. 1018 (DOI 10.1029/2001PA000736).
  7. a et b Rashid, H. et Hesse, R. and Piper, D.J.W., « Evidence for an additional Heinrich event between H5 and H6 in the Labrador Sea », Paleoceanography, vol. 18,‎ 2003, p. 1077 (DOI 10.1029/2003PA000913).
  8. Rasmussen, S.O. et Bigler, M., Blockley, S., Blunier, T., Buchardt, S. L., Clausen, H. B., Cvijanovic, I., Dahl-Jensen, D., Johnsen, S. J., Fischer, H., Gkinis, V., Guillevic, M., Hoek, W., Lowe, J. J., Pedro, J., Popp, T., Seierstad, I. E., Steffensen, J., Svensson, A. M., Vallelonga, P., Vinther, B. M., Walker, M. J., Wheatley, J., and Winstrup, M., « A stratigraphic framework for abrupt climatic changes during the Last Glacial period based on three synchronized Greenland ice-core records: refining and extending the INTIMATE event stratigraphy », Quaternary Science Reviews, vol. 106,‎ 2014, p. 14-28 (DOI 10.1016/j.quascirev.2014.09.007, lire en ligne).
  9. Bazin, L. et Landais, A., Lemieux-Dudon, B., Toyé Mahamadou Kele, H., Veres, D., Parrenin, F., Martinerie, P., Ritz, C., Capron, E., Lipenkov, V., Loutre, M.-F., Raynaud, D., Vinther, B., Svensson, A., Rasmussen, S. O., Severi, M., Blunier, T., Leuenberger, M., Fischer, H., Masson-Delmotte, V., Chappellaz, J. and Wolff, E., « An optimized multi-proxy, multi-site Antarctic ice and gas orbital chronology (AICC2012): 120-800 ka », Clim. Past, vol. 9,‎ 2013, p. 1715-1731 (DOI 10.5194/cp-9-1715-2013, lire en ligne).
  10. Veres, D. et Bazin, L., Landais, A., Kele, H. T. M., Lemieux-Dudon, B., Parrenin, F., Martinerie, P., Blayo, E., Blunier, T., Capron, E., Chappellaz, J., Rasmussen, S. O., Severi, M., Svensson, A., Vinther, B., , andWolff, E.W., « The Antarctic ice core chronology (AICC2012): an optimized multi-parameter and multi-site dating approach for the last 120 thousand years », Clim. Past, vol. 9,‎ 2013, p. 1733-1748 (DOI 10.5194/cp-9-1733-2013, lire en ligne).
  11. Ruddiman, W. F., « Late Quaternary deposition of ice-rafted sand in the subpolar North Atlantic (lat 40 to 65N) », Geol. Soc. Am. Bull., vol. 88,‎ 1977, p. 1813-1827.
  12. Channell, J.E.T. et Hodell, D.A., « Magnetic signatures of Heinrich-like detrital layers in the Quaternary of the North Atlantic », Earth and Planetary Science Letters, vol. 369-370,‎ 2013, p. 260-270 (DOI 10.1016/j.epsl.2013.03.034).
  13. a, b, c, d et e Chappell, J., « Sea level changes forced ice breakouts in the Last Glacial cycle: new results from coral terraces », Quaternary Science Reviews, vol. 21,‎ 2002, p. 1229-1240 (DOI 10.1016/S0277-3791(01)00141-X, lire en ligne).
  14. Grousset, F.E. et Pujol, C., Labeyrie, L., Auffret, G., and Boelaert, A., « Were the North Atlantic Heinrich events triggered by the behavior of the European ice sheets? », Geology, vol. 28,‎ 2000, p. 123-126 (DOI <123:WTNAHE>2.0.CO;2 10.1130/0091-7613(2000)28<123:WTNAHE>2.0.CO;2, lire en ligne).
  15. Gwiazda, R.H. et Hemming, S.R. and Broecker, W.S., « Provenance of icebergs during Heinrich Event 3 and the contrast to their sources during other Heinrich episodes », Paleoceanography, vol. 11,‎ 1996, p. 371-378 (DOI 10.1029/96PA01022, lire en ligne).
  16. Hemming, S.R. et Broecker, W.S., Sharp, W.D., Bond, G.C., Gwiazda, R.H., McManus, J.F., Klas, M. and Hajdas, I., « Provenance of the Heinrich layers in core V28-82, northeastern Atlantic, 40Ar-39Ar ages of ice-rafted hornblende, Pb isotopes in feldspar grains, and Nd-Sr-Pb isotopes in the fine sediment fraction », Earth Planet. Sc. Lett., vol. 164,‎ 1998, p. 317-333 (DOI 10.1016/S0012-821X(98)00224-6, lire en ligne).
  17. Snoeckx, H. et Grousset, F., Revel, M. and Boelaert A., « European contribution of ice-rafted sand to Heinrich layers H3 and H4 », Mar. Geol., vol. 158,‎ 1999, p. 197-208 (DOI 10.1016/S0025-3227(98)00168-6, lire en ligne).
  18. Jullien, E. et Grousset, F. E., Hemming, S. R., Peck, V. L., Hall, I. R., Jeantet, C., and Billy, I., « Contrasting conditions preceding MIS3 and MIS2 Heinrich events », Global Planet. Change, vol. 54,‎ 2006, p. 225-238 (DOI 10.1016/j.gloplacha.2006.06.021, lire en ligne).
  19. Grousset, F.E. et Labeyrie, L., Sinko, J.A., Cremer, M., Bond, G., Duprat, J., Cortijo, E. and Huon, S., « Patterns of ice-rafted detritus in the glacial North Atlantic (40-55°N) », Paleoceanography, vol. 8,‎ 1993, p. 175-192 (DOI 10.1029/92PA02923, lire en ligne).
  20. Olsen, J. et Rasmussen, T.L. and Reimer, P.J., « North Atlantic marine radiocarbon reservoir ages through Heinrich event H4: a new method for marine age model construction », Marine Tephrochronology, vol. 398,‎ 2014, p. 95-112 (DOI 10.1144/SP398.2, lire en ligne).
  21. Waelbroeck, C. et Duplessy, J.C., Michel, E., Labeyrie, L. Paillard, D. and Duprat, J., « The timing of the last deglaciation in North Atlantic climate records », Nature, vol. 412,‎ 2001, p. 724-727 (DOI 10.1038/35089060, lire en ligne).
  22. Austin, W.E.N. et Wilson, L.J. and Hunt, J.B., « The age and chronostratigraphical significance of North Atlantic Ash zone II », J. Quaternary Sci., vol. 19,‎ 2004, p. 137-146 (DOI 10.1002/jqs.821, lire en ligne).
  23. Austin, W.E.N. et Hibbert, F.D., « Tracing time in the ocean: a brief review of chronological constraints (60-8 kyr) on North Atlantic marine event-based stratigraphies », Quaternary Sci. Rev., vol. 36,‎ 2012, p. 28-37 (DOI 10.1016/j.quascirev.2012.01.015, lire en ligne).
  24. Blaauw, M., « Were last glacial climate events simultaneous between Greenland and France? A quantitative comparison using non-tuned chronologies », J. Quaternary Sci., vol. 25,‎ 2010, p. 387-394 (DOI 10.1002/jqs.1330).
  25. Guillevic, M. et Bazin, L. and Landais, A. and Stowasser, C. and Masson-Delmotte, V. and Blunier, T. and Eynaud, F. and Falourd, S. and Michel, E. and Minster, B. and Popp, T. and Prié, F. and Vinther, B. M., « Evidence for a three-phase sequence during Heinrich Stadial 4 using a multiproxy approach based on Greenland ice core records », Clim. Past, vol. 10,‎ 2014, p. 2115--2133 (DOI 10.5194/cp-10-2115-2014, lire en ligne).
  26. Seierstad, I. et Abbott, P.M., Bigler, M., Blunier, T., Bourne, A.J., Brook, E., Buchardt, S.L., Buizert, C., Clausen, H.B., Cook, E., Dahl-Jensen, D., Davies, S.M., Guillevic, M., Johnsen, S.J., Pedersen, D.S., Popp, T.J., Rasmussen, S.O., Severinghaus, J.P., Svensson, A. and Vinther, B.M., « Consistently dated records from the Greenland GRIP, GISP2 and NGRIP ice cores for the past 104 ka reveal regional millennial-scale isotope gradients with possible Heinrich Event imprint », Quaternary Sci. Rev., vol. 106,‎ 2014, p. 29-46 (DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.10.032, lire en ligne).
  27. Wang, Y.J. et Cheng, H., Edwards, R. L., An, Z. S., Wu, J. Y., Shen, C. C. and Dorale, J. A., « A high-resolution absolute-dated Late Pleistocene monsoon record from Hulu Cave, China », Science, vol. 294,‎ 2001, p. 2345-2348 (DOI 10.1126/science.1064618).