Variations du  d18O des océans et variations du niveau marin

Dossier de l'INRP
Rédigé par J-M Greffion, Lycée A. Thierry, Blois et T.Lhuillier, Lycée Claude de France, Romorantin
Relu par : Gilles Delaygue, Université de Berne

Version simplifiée du calcul.

La fonte de glaces très pauvres en 18O aux pôles a pour conséquence une élévation du niveau marin, un appauvrissement corrélatif de l'eau de mer en H218O et donc une baisse du d 18O des océans.
Cherchons à établir la relation entre la variation Dh du niveau de la mer et la variation Dd du d18O des océans.

Soit :          C1 la concentration en 18O de l'océan et V1 son volume initial
                 Cg la concentration en 18O de la glace et Vg le volume de glace fondu
                 C2 sa concentration après fonte d'une certain volume de glace Vg et V2 son nouveau volume

 Exprimons la conservation de la quantité de 18O entre les deux états :

C2.V2 = C1.V1 + Cg.Vg (1)

La relation entre les d18O et les concentrations étant linéaire, on peut remplacer les concentrations par les deltas. 

d2 . V2 = d1 . V1 + dg . Vg  (2)
Supposons la variation de surface de l'océan comme négligeable (par rapport à S) à la suite de la fonte de Vg :
  • Vg= S.Dh où Dh correspond à la variation du niveau de la mer. 
  • V1= S.H où H correspond à la profondeur moyenne des océans. 
  • V2 = S.(H +Dh)
(2) devient :                                         d2 . (H +Dh) = d1 . H + dg . D h       (3) 
                                   équivalent à    (d2 - d1). H = (dg - d2) .Dh   (4)  Comme ¦dg¦ >>>> ¦d2¦       (4)
                                                             équivalent à     Dd . H = dg .Dh       (5) 
Soit : 
Dh = H . Dd / dg

Dans le cas d'une analyse du d18O des carbonates des foraminifères benthiques, la variation de celui-ci est égale à la variation du d18O des océans.