Pertinence et calibration d'un nouveau marqueur paléohydrologique : le rapport isotopique de l'hydrogène mesuré sur la miliacine

Relevancy and calibration of a new paleohydrological proxy based on the hydrogen isotope composition of miliacin

• Auteur / Autrice : Nicolas Bossard
• Direction : Elisabeth Lallier-Vergès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l’Univers
• Date : Soutenance le 20/12/2013
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la terre d'Orléans (2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Christian Di Giovanni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elisabeth Lallier-Vergès, Christian Di Giovanni, Jaleh Ghashghaie, Christine Hatté, Fabien Arnaud, Valery Terwilliger, Jérémy Jacob
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jaleh Ghashghaie, Christine Hatté

Mots clés

Mots clés contrôlés

Millet commun

Marqueurs géologiques

Hydrogène -- Isotopes

Paléohydrologie

Mots clés libres

Paléohydrologie

Isotopes de l’hydrogène

Broomcorn millet

Miliacine

Paleohydrology

Hydrogen isotopes

Broomcorn millet

Miliacin

Résumé

Ce travail a pour objectif de développer un nouvel indicateur quantitatif des conditions hydrologiques passées fondé sur la composition isotopique en hydrogène (δD) d’un biomarqueur sédimentaire spécifique du millet commun (Panicum miliaceum), la miliacine. L’étude de la pertinence spatio-temporelle de cet indicateur révèle que le δD miliacine de plants de millet dans un champ, bien que dispersé, suit une loi gaussienne. Le δD miliacine du sol correspond au δD miliacine des plantes cultivées l’année précédente. L’évolution interannuelle du δD miliacine est globallement parallèle à celle du δD des eaux météoriques, les différences pouvant être attribuées à des différences d’humidité. La comparaison des valeurs de δD miliacine dans des sédiments du même âge prélevés sur deux archives distinctes dans le Lac du Bourget témoigne que l’archivage de cet indicateur est intègre de manière homogène les conditions climatiques ayant régné dans le bassin versant. La culture de millet en chambre climatique démontre que, si le δD de l’eau de source est le principal facteur controlant le δD miliacine, ce dernier est très étroitement corrélé au δD de l’eau de la feuille. De légères différences de fractionnement biosynthétique net entre n-alcanes et miliacine sous deux conditions d’humidité laissent supposer que l’analyse combinée de biomarqueurs sédimentaires issus de voies synthétiques distinctes permettrait d’accéder à la fois aux variables paléoenvironnementales clé que sont le δD de l’eau de source et l’humidité.

This work aims at developing a new proxy of past hydrological conditions based on the hydrogen isotopic composition (δD) of a sedimentary biomarker that is specific for broomcorn millet (Panicum miliaceum), miliacin. Analysing the spatio-temporal relevancy of this proxy reveals that miliacin δD values of plants cultivated in the field, although dispersed, follow a Gaussian law. Soil miliacin δD values are the same as those found for plants grown the year before. Interannual variations in plant miliacin δD values roughly parallel those of precipitation δD values, slight differences being attributed to differences in relative humidity. The comparison of miliacin δD values in sediments deposited in two distinct settings at the same time in Lake le Bourget attests that this proxy homogeneously integrates climatic conditions over the whole catchment. Cultivation of millet plants in climatic chambers allowed demonstrating that, although source water δD is the principal controlling miliacin δD values, this later is closely correlated to leaf water δD. Slight differences in net biosynthetic fractionation between n-alcanes and miliacin under two relative humidity levels imply that the combined analysis of sedimentary biomarkers produced through distinct biosynthetic pathways could help discriminating between source water δD and relative humidity in paleoenvironmental studies.