Datations paléomagnétiques d'évènements climatiques dans des sédiments tardi-quarternaires du Lac Baïkal (Sibérie)

Paleomagnetic dating of climatic events in late quaternary sediments of Lake Baikal (Siberia)

• Auteur / Autrice : François Demory
• Direction : Nicolas Tribovillard, Roland Oberhänsli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique et environnement sédimentaires
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Universität Potsdam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pléistocène supérieur

Datation -- Méthode du carbone 14

Magnétostratigraphie

Diagenèse

Glaciations

Roches détritiques

Paléoclimatologie

Paléomagnétisme

Quaternaire (ère géologique)

Baïkal, Lac (Russie ; lac)

Sédiments (géologie)

Mots clés libres

Granulométrie laser

Résumé

Le lac intracontinental Baïkal, éloigné des influences maritimes, constitue une excellente archive des variations climatiques globales. Nous avons effectué une étude magnétique et paléomagnétique continue sur des séquences hémipélagiques issues de quatre hauts géomorphologiques ennoyés et couvrant les derniers 300 ka, et une analyse granulométrique continue (448 échantillons) sur la séquence sédimentaire la plus complète couvrant les derniers 150 ka. L'étude magnétique combinée à des observations au MET, à de la diffraction X et à de la fluorescence X ainsi qu'à des analyses géochimiques montre qu'une magnétite d'origine détritique domine le signal dans les sédiments glaciaires, alors que les sédiments interglaciaires sont affectés par de la diagenèse précoce. Dans ces derniers, un assemblage biomagnétite-greigite domine lorsque l'enfouissement est rapide tandis que la magnétite est dissoute lorsque l'enfouissement est lent. Les échantillons affectés par la dissolution de magnétite et ceux contenant de la greigite sont exclus des interprétations paléomagnétiques. L'HIRM, qui quantifie l'hématite et la goethite, reste le meilleur estimateur de l'apport détritique. L'enregistrement des paléointensités relatives du champ magnétique terrestre montre un schéma reproductible qui permet des corrélations avec les courbes de références bien datées.

L'analyse granulométrique au laser de la fraction détritique a fait apparaître trois faciès types : (1) un faciès caractéristique des périodes glaciaires, riche en argiles probablement éoliennes, avec présence de sables transportés par les vents locaux sur la glace couvrant le lac Baïkal. Cette fraction indique un climat aride avec peu ou pas de neige ; (2) un faciès riche en silts, corrélé à l'augmentation de l'humidité et à une dynamique sédimentaire plus forte. Cette fraction résulte partiellement de la fonte des glaciers et de l'apport accru par les rivières mais aussi du transport éolien et d'un piégeage des particules éoliennes dans la neige présente sur le lac Baikal ; (3) un faciès caractérisé par la taille et la quantité minimales de silt est typique de l'optimum climatique de l'Eemien et résulte d'un recouvrement des sources sédimentaires par la végétation. Les téléconnections à l'échelle de l'hémisphère nord sont évidentes. Des décharges de sable et d'hématite sont contemporaines des poussières piégées dans les glaces groenlandaises. Elles correspondent à des épisodes froids et arides en Sibérie et en Asie Centrale. Les téléconnections sont également visibles aux Terminaisons I et II, lorsque les vents d'ouest apportent plus l'humidité dans la région du Lac Baïkal. Ceci indique probablement de nouvelles circulations atmosphériques liées à une réorganisation des pressions atmosphériques lorsque l'insolation augmente.

De fait, il fournit un modèle d'âge pour les sédiments du Lac Baïkal, ancré par datations 14C pour les derniers 15 ka et par des excursions paléomagnétiques : Laschamp à ~ 42 ka et Iceland Basin à ~ 185 ka. Celles-ci sont respectivement enregistrées par une importante déviation géomagnétique et une inversion complète. Selon notre modèle d'age, les enregistrements paléomagnétiques ont des résolutions de 120 à 800 ans dépendantes des taux de sédimentation de 2,9 cm ka-1 et 19,4 cm ka-1 en fonction de leur proximité au rivage, et par conséquent, de l'apport détritique. Le modèle d'âge révèle des hiatus de sédimentation locaux non corrélés d'un site à l'autre. Sur la base du modèle d'âge paléomagnétique, le refroidissement dans la région du lac Baïkal et le refroidissement de la surface de l'océan Atlantique Nord (révélé par le ð18O des foraminifères planctoniques) sont simultanés. Comparé au ð18O planctonique, le ð18O benthique enregistre préférentiellement les changements de volume de glace qui surviennent plus tard que le refroidissement des eaux de surface. Ceci montre l'erreur de datation qu'implique une corrélation directe entre des enregistrements sédimentaires du lac Baïkal et les courbes de variation du ð18O benthique. La compilation des courbes paléomagnétiques issue des différents sites étudiés permet de proposer une nouvelle courbe de paléointensité relative "Baïkal 200" couvrant les derniers 200 ka et constituant une nouvelle courbe de référence pour l'Asie Centrale.