A methane fuse for the Cambrian explosion: carbon cycles and true polar wander

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Abstract
La diversification dramatique des groupes animaux connus sous le nom d'Explosion cambrienne (le Big Bang de l'Évolution) demeure un puzzle non résolu dans le domaine des Sciences de la Terre. L'intervalle Cambrien–Vendien est caractérisé par des taux anormalement élevés de mouvements apparents de plaques, interprétés en tant que migration polaire « vraie » ( True Polar Wander , TPW), et par plus d'une douzaine de grandes perturbations à haute fréquence au niveau des isotopes du carbone, qui éclipsent par leur ampleur toutes celles observées au cours des derniers 65 millions d'années. Nous proposons que ces événements biologiques, tectoniques et géochimiques soient intimement reliés de la manière suivante. D'abord, les marges et les talus continentaux tropicaux formés pendant la fragmentation du supercontinent de Rodinia ont accumulé des quantités massives de carbone organique isotopiquement léger pendant le Néoprotérozoı̈que supérieur, comme l'indiquent les rapports isotopiques étonnamment lourds du carbone inorganique pendant les intervalles interglaciaires. En second lieu, une première phase vendienne de TPW a déplacé ces dépôts riches en matière organique à des latitudes élevées, où les conditions ont favorisé le piégeage de méthane biogénique dans des couches d'hydrates de gaz et, peut-être, de pergélisol. La sédimentation continue pendant le Vendien supérieur a ajouté un volume additionnel de stockage des hydrates de gaz et a stabilisé les unités sous-jacentes jusqu'à ce que le gradient géothermique les eût déplacées hors du champ de stabilité des clathrates, accumulant des réservoirs profonds de méthane à haute pression. Enfin, un événement rapide de TPW a de nouveau apporté ces dépôts aux tropiques, où ils se sont graduellement réchauffés et ont été soumis à des variations de turbulence à l'échelle régionale de la couche thermohaline et à des changements de régime de sédimentation. En réponse au caractère stochastique de tels changements, chaque réservoir a, indépendamment des autres, atteint un point critique, et ce tout au long du Cambrien. Par analogie avec l'événement maximum thermique de la fin du Paléocène (LPTM), ces gisements de méthane déclenchent des épisodes transitoires de réchauffement global par effet de serre lorsqu'ils entrent en éruption. La température est fortement corrélée avec la biodiversité ; la cinétique biochimique du métabolisme à température élevée diminue le temps de génération et maintient des populations invertébrées relativement riches et denses. Les impulsions thermiques répétées, suivies de rupture et changements progressifs dans les itinéraires de la circulation globale des océans dus au TPW, pourraient être la cause de l'augmentation de la diversité qui a accompagné la radiation des métazoaires. Nous proposons qu'une « mèche au méthane » ait provoqué la mise à feu de l'Explosion cambrienne.