Volcanisme andin, fertilisation océanique, renouvellement des écosystèmes marins et refroidissement global à la fin du Miocène

Volcans, océans et un refroidissement ancien

La fin du Miocène, il y a environ 7 à 5 millions d’années, est une période où le climat terrestre s’est refroidi, où la vie océanique s’est réorganisée et où les grands cétacés ont amorcé leur progression vers des tailles gigantesques. Cette étude pose une question surprenante : les volcans le long des Andes, en répandant des cendres riches en nutriments sur les océans, auraient-ils pu stimuler la vie marine, extraire du dioxyde de carbone de l’atmosphère et pousser la planète vers des conditions plus froides ? En reliant fossiles, archives géochimiques et modèles numériques sophistiqués, les auteurs explorent comment des éruptions terrestres ont pu remodeler la vie et le climat en mer.

Des montagnes qui nourrissent la mer

Les Andes forment la plus longue chaîne volcanique active du monde, dominant l’Amérique du Sud et jouxtant certaines des régions océaniques les plus productives, notamment le courant de Humboldt et l’Océan Austral. Lorsque ces volcans entrent en éruption de façon explosive, ils projettent des cendres haut dans l’atmosphère, où les vents peuvent les transporter loin au‑dessus de la mer. Ces cendres ne sont pas que de la poussière : elles contiennent des nutriments clés comme le fer, le phosphore et le silicium, souvent limitants en surface. L’étude se concentre sur le Miocène supérieur, période d’intense activité volcanique andine. Simultanément, les archives mondiales montrent une hausse de la productivité océanique, des changements étendus dans les écosystèmes marins, une baisse du dioxyde de carbone atmosphérique et un refroidissement global. Les auteurs proposent que des retombées de cendres répétées depuis les Andes aient fertilisé l’océan, renforçant le lien entre la vie et le climat.

Indices tirés des fossiles et des boues océaniques

Pour tester cette idée, les chercheurs ont d’abord parcouru de nombreux enregistrements indépendants du monde entier. Les sédiments marins du littoral péruvien et chilien conservent des couches riches en cendres remplies d’algues microscopiques (diatomées), de restes d’éponges et d’un ensemble varié de fossiles de vertébrés, témoignant de mers côtières très productives et de réseaux trophiques complexes. Des compilations globales de restes de diatomées, de niveaux de phosphate en haute mer et de dépôts riches en silice montrent tous une augmentation marquée de la productivité au Miocène supérieur. Parallèlement, les archives des baleines et d’autres grands animaux marins racontent une histoire frappante : les mysticètes ont rapidement gagné en taille, tandis que les taux d’extinction parmi la mégafaune marine ont augmenté, surtout vers le Pliocène. Ces motifs suggèrent que des changements soutenus de la productivité océanique et des habitats — au moins en partie pilotés par l’apport de nutriments depuis les terres — ont exercé de fortes pressions sur la vie marine.

Suivre les cendres dans le vent et dans l’eau

L’équipe s’est ensuite tournée vers les modèles pour savoir si les cendres andines pouvaient raisonnablement fournir des nutriments en quantité significative. À l’aide d’un modèle de transport atmosphérique, ils ont simulé la manière dont les cendres du haut plateau andin central se déplaceraient sous des régimes de vent proches des actuels. La plupart des panaches de cendres étaient entraînés vers l’est au‑dessus de l’Atlantique Sud puis vers l’océan Indien méridional, tandis qu’une partie retombait directement dans le Pacifique au large du nord du Chili. Ensuite, ils ont injecté ce flux nutritif dérivé des cendres dans un modèle du système Terre qui suit la physique océanique, la biologie et les échanges de carbone. Lors d’impulsions brèves représentant des éruptions individuelles, le modèle a montré des poussées nettes de floraisons de diatomées et une absorption accrue de dioxyde de carbone par l’Océan Austral. Répétées tous les quelques décennies à siècles, ces impulsions ont généré un renforcement persistant de l’export de carbone vers les eaux profondes et les sédiments.

Mémoires longues dans l’océan profond

Parce que les profondeurs marines réagissent lentement, les auteurs ont également utilisé un second modèle plus idéal­isé, capable de fonctionner sur des dizaines de milliers d’années. Ce modèle suivait les nutriments et le carbone au fil de leur cycle dans l’océan et leur enfouissement dans les sédiments. Des impulsions uniques de cendres provoquaient seulement des baisses temporaires du dioxyde de carbone atmosphérique, la mer profonde finissant par restituer le carbone stocké à la surface. Mais lorsque les éruptions se répétaient fréquemment — surtout combinées à une augmentation du fond de poussières liée à l’expansion de régions arides — le modèle produisait des déclins soutenus d’environ 10 à 15 parties par million de dioxyde de carbone sur plusieurs milliers d’années. Bien que modestes isolément, de telles réductions peuvent devenir importantes lorsqu’elles s’ajoutent à d’autres processus actifs au Miocène supérieur, tels que l’édification des montagnes, les changements de circulation océanique et l’extension des calottes glaciaires.

Comment les cendres anciennes ont pu aider à refroidir la Terre

Au final, l’étude conclut que des éruptions andines répétées ont probablement fait plus qu’obscurcir les cieux anciens. En apportant en continu des cendres riches en fer et en phosphore à des eaux de l’Océan Austral pauvres en nutriments, elles ont contribué à alimenter les floraisons de diatomées, à renforcer la pompe biologique qui transfère le carbone vers l’océan profond et à abaisser subtilement le dioxyde de carbone atmosphérique. Cette fertilisation, conjuguée à l’augmentation des apports de poussières, aux déplacements des courants océaniques et aux rétroactions liées à l’évolution des populations de baleines, a pu contribuer au refroidissement global du Miocène supérieur et au remodelage des écosystèmes marins. Ce travail met en évidence combien les parties solides, liquides et vivantes de la Terre sont étroitement liées — et comment un « engrais » volcanique venu des montagnes peut résonner dans les océans et l’atmosphère pendant des millénaires.

Citation: Carrapa, B., Clementz, M.T., Cosentino, N.J. et al. Andean volcanism, ocean fertilization, marine ecosystem turnover, and global cooling in the Late Miocene. Commun Earth Environ 7, 335 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03457-4

Mots-clés: Volcanisme andin, fertilisation océanique, refroidissement du Miocène supérieur, productivité de l’Océan Austral, changement des écosystèmes marins