Réduction du CO2 atmosphérique pendant le volcanisme de basalte de l’Emeishan

Quand les volcans refroidissent la planète

La plupart d’entre nous imaginent les éruptions volcaniques géantes comme des catastrophes réchauffant la planète, rejetant d’énormes quantités de dioxyde de carbone (CO2) dans l’air et participant aux extinctions de masse. Cette étude examine un de ces épisodes volcaniques anciens dans le sud‑ouest de la Chine et révèle une surprise : pendant la phase d’écoulement de lave la plus intense, le CO2 atmosphérique a en fait chuté fortement. Comprendre pourquoi apporte une nouvelle perspective sur la manière dont l’intérieur profond de la Terre, les paysages de surface, les océans et le climat interagissent sur des millions d’années.

Une éruption gigantesque au signal déroutant

Il y a environ 260 millions d’années, pendant le Permien, la vaste province ignée de l’Emeishan a émis d’énormes volumes de lave sur quelques millions d’années. Cet épisode coïncide avec une grave crise de la vie marine, en particulier pour les constructeurs de récifs et autres organismes d’eaux peu profondes. Le schéma classique veut que de telles éruptions libèrent de grandes quantités de CO2, réchauffant la planète et mettant en crise les écosystèmes. Pourtant, des preuves directes sur l’évolution du CO2 atmosphérique pendant le volcanisme de l’Emeishan faisaient défaut, laissant incertaine l’ampleur réelle de l’impact climatique.

Lire le CO2 ancien à partir de fossiles moléculaires

Pour reconstituer les niveaux passés de CO2, les auteurs ont échantillonné des roches marines dans la coupe de Shangsi en Chine du Sud qui couvrent l’intervalle avant, pendant et après les éruptions de l’Emeishan. Plutôt que de s’appuyer uniquement sur la chimie globale des roches, ils se sont concentrés sur de minuscules fossiles moléculaires dérivés de la chlorophylle — en particulier un composé appelé phytane. Le rapport entre le carbone léger et le carbone lourd dans le phytane, comparé à celui des minéraux carbonatés contemporains, enregistre la discrimination des algues anciennes contre le carbone lourd lors de la photosynthèse. Cette discrimination augmente quand le CO2 est abondant et diminue quand le CO2 est rare. En calibrant ces « empreintes » isotopiques avec les relations modernes et en tenant compte des effets de température et de nutriments, l’équipe a produit une courbe haute résolution du CO2 atmosphérique sur plusieurs millions d’années.

Une chute du CO2 pendant le maximum d’écoulement de lave

Le registre obtenu révèle un schéma inattendu. Dans la période précédant les éruptions principales, les niveaux de CO2 oscillaient autour de 700 parties par million (ppm). À partir d’environ 263,5 millions d’années — juste au moment où la province volcanique se développait — le CO2 a décliné régulièrement, atteignant des valeurs proches de 350 ppm vers la fin de la phase principale de basalte en flux. Fait remarquable, ce point bas chevauche de fortes pointes de mercure dans les sédiments, un signe indépendant d’une activité volcanique intense. Ce n’est que plus tard, lors d’éruptions plus petites mais plus explosives et riches en silice, que le CO2 atmosphérique remonta vers environ 1000 ppm avant de redescendre autour de 600 ppm après l’affaiblissement du volcanisme. Ainsi, la période de production de lave la plus élevée coïncida avec un important prélèvement de CO2 atmosphérique, l’inverse de ce que prédisent les modèles conventionnels.

Les roches de plancher océanique soulevées, une éponge géante à CO2

Pour expliquer ce paradoxe, les auteurs examinent ce qui se passe sous les laves, c’est‑à‑dire les fondations crustales de la province de l’Emeishan. Avant le début des éruptions majeures, un panache mantellique chaud remonta depuis les profondeurs terrestres et poussa la croûte sus‑jacente vers le haut, formant un large dôme de plusieurs centaines de kilomètres de diamètre et atteignant jusqu’à un kilomètre de hauteur. Ce soulèvement exposa d’épaisses séries de roches carbonatées — d’anciens calcaires de plancher océanique de la plateforme du Yangtze — à la pluie, aux rivières et à l’attaque chimique. En s’altérant, ces carbonates ont consommé du CO2 atmosphérique et l’ont transporté, sous forme dissoute, vers les océans. Des traceurs géochimiques de l’intensité de l’altération, comme les isotopes du lithium et un indice d’altération basé sur les argiles, culminent pendant le même intervalle que le déclin du CO2, soutenant cette interprétation. Des calculs suggèrent que l’érosion des carbonates soulevés pourrait avoir prélevé une quantité de CO2 comparable, voire supérieure, à celle de toute l’atmosphère, même après prise en compte du tampon partiel exercé par l’océan.

Pourquoi cette grande province ignée a‑t‑elle été différente

La lave d’Emeishan elle‑même semble aussi exceptionnellement pauvre en CO2 comparée à de nombreuses autres provinces volcaniques, ce qui signifie que les éruptions n’ont ajouté que des quantités relativement modestes de gaz à l’atmosphère. Contrairement aux Trapps de Sibérie, où le magma a intrudé des sédiments épais riches en matières organiques et libéré d’immenses volumes de carbone en « cuisant » ces roches, les intrusions de l’Emeishan étaient surtout confinées à des hôtes carbonatés et à une zone interne limitée. Par conséquent, l’histoire principale du carbone n’était pas une dégazéification massive mais plutôt une altération massive, amplifiée par le soulèvement dans une ceinture tropicale chaude et humide et par le tamponnement relativement lent des océans permien. Ensemble, ces facteurs ont permis à la capacité d’absorption de CO2 des calcaires fraîchement exposés de l’emporter sur les émissions volcaniques pendant plusieurs millions d’années.

Repenser les volcans et le climat

Pour les non‑spécialistes, le message principal est que les épisodes volcaniques géants ne poussent pas toujours le climat dans la même direction. Dans le cas de l’Emeishan, la chaleur provenant des profondeurs a remodelé le paysage de sorte que les roches exposées sont temporairement devenues une énorme éponge à CO2, alors même que la lave inondait la surface. Plus tard, des styles d’éruption différents rééquilibrèrent la balance en faveur du rejet de CO2. Cette complexité aide à expliquer pourquoi certaines grandes provinces ignées coïncident avec des extinctions catastrophiques tandis que d’autres n’y aboutissent pas, et elle souligne la nécessité de considérer l’ensemble de la chaîne, du panache mantellique au soulèvement montagneux, à l’érosion, à la chimie océanique et aux changements atmosphériques lorsqu’on interprète l’histoire climatique du temps profond de la Terre.

Citation: Shen, J., Zhang, Y.G., Yuan, DX. et al. Atmospheric CO₂ drawdown during the Emeishan flood basalt volcanism. Nat Commun 17, 1657 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69600-z

Mots-clés: climat ancien, grandes provinces ignées, dioxyde de carbone, altération des roches, extinction de masse