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Constraining the controls on the incongruent release of hafnium: implications for long-term chemical weathering rates and long-term CO2

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L'altération chimique et le CO2 atmosphérique

Des scientifiques spécialistes des milieux marins ont étudié les processus qui régissent la libération d'isotopes d'hafnium (Hf) par les continents. Les résultats de cette étude donneront une idée de la nature et du niveau de l'altération des continents dans le passé et de son impact environnemental.

Changement climatique et Environnement

L'altération chimique des roches silicatées permet d'absorber du dioxyde de carbone (CO2) de l'atmosphère et de réguler le climat de la Terre sur des échelles de temps géologiques. L'augmentation des températures et un cycle hydrologique plus actif pendant les périodes chaudes aboutissent à des niveaux accrus d'altération chimique et à une baisse réelle des niveaux de CO2 dans l'atmosphère. Un certain nombre d'études ont montré que les précipitations et la température sont des facteurs qui ont un impact important sur les niveaux d'altération chimique. Cependant, il a également été observé que c'est l'intensité de l'altération physique qui a le plus gros impact. Au cours du Quaternaire, le recul des glaciers continentaux pourrait avoir abouti à des taux d'altération chimique plus élevés que dans un monde sans glace. L'oscillation entre les périodes glaciaires et interglaciaires au cours du Quaternaire pourrait ainsi avoir joué un rôle dans le maintien du faible niveau de CO2 dans l'atmosphère. Cela représente un mode de fonctionnement stable du système climatique à basses températures. L'objectif du projet HAFNIUMWEATHERING financé par l'UE était de mieux comprendre le processus de libération de l'élément Hf au cours de l'altération chimique. Cela a permis aux chercheurs d'interpréter la présence d'Hf dans les sédiments marins, qui constituent des enregistrements de la composition de l'eau de mer dans le passé. Ces enregistrements peuvent fournir des informations utiles sur les niveaux passés d'altération chimique et d'absorption du CO2, ainsi que sur le changement climatique sur le long terme. Les chercheurs ont étudié trois hypothèses différentes pour expliquer la nature inconsistante de l'altération d'Hf. L'explication classique est qu'elle est liée à la résistance des zircons (un minéral commun qui se présente sous forme de petit cristal) à l'altération. Cependant, il a été avancé que celle-ci est réduite lors des périodes d'altération chimique intense. Par conséquent, les isotopes d'Hf peuvent être utilisés pour reconstituer l'intensité de l'altération physique dans le passé. Plus récemment, il a été avancé que la libération privilégiée d'Hf par le lutécium et le silicate d'HF est à l'origine de l'inconsistance de l'altération d'Hf. Ce phénomène induit une évolution rapide des isotopes d'Hf libérés avec l'âge de la terre car ils sont facilement altérés et s'épuisent. Enfin, il a été observé que l'altération du carbone est également importante pour déterminer le niveau d'Hf dans l'océan. Les résultats du projet HAFNIUMWEATHERING permettront une interprétation plus solide des relevés des isotopes d'Hf dans l'eau de mer. Cela permettra de mieux comprendre la nature et le rythme de l'altération dans le passé ainsi que son effet sur le CO2 atmosphérique.

Mots‑clés

Altération chimique, hafnium, dioxyde de carbone atmosphérique, altération physique, Quaternaire, sédiments marins, changement climatique, zircons, altération du carbone, eau de mer, isotope Hf

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