Dynamique de la paléo-oxygénation dans le Pacifique : reconstitution par une approche morphométrique et micropaléontologique

Paleo-oxygenation dynamics in the Pacific ocean : reconstruction by a morphometric and micropaleontological approach

• Auteur / Autrice : Martin Tetard
• Direction : Luc Beaufort, Laëtitia Licari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 05/12/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEREGE Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Kazuyo Tachikawa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Bassinot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Helena Filipsson, Franciscus Jorissen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxygène

Paléo-océanographie

Pacifique (océan)

Paléoclimatologie

Sciences de la Terre

Mots clés libres

Paléoclimatologie

Paléocéanographie

Paléo-Oxygénation

Micropaléontologie

Océan Pacifique

Mer d'Arabie

Foraminifères

Morphométrie

Porosité.

Paleoclimatology

Paleoceanography

Paleo-Oxygenation

Micropaleontology

Pacific Ocean

Arabian Sea

Foraminifera

Morphometry

Porosity.

Résumé

Les zones à oxygène minimum (OMZs) sont des régions océaniques pratiquement dépourvues d'oxygène. Au cours des derniers milliers d'années, des changements climatiques globaux ont influencé l'intensité et l'extension spatiale de ces zones. Cette thèse propose de reconstruire les concentrations en oxygène dissous des eaux de fond au large de la marge Nord Est du Pacifique pour le Quaternaire supérieur à travers trois méthodes indépendantes, ayant pour dénominateur commun l'enregistrement fossile des foraminifères benthiques. Une première méthode dite micropaléontologique, basée sur l’abondance relative de trois assemblages, est développée dans un premier article. Un second article établit une relation entre l’oxygénation et la porosité de l'espèce Bolivina seminuda, caractérisée par une variation de couverture de pores de la [O₂]. Un troisième article est consacré à une méthode morphométrique, basée sur un indice prenant en compte la taille et la circularité des spécimens de chaque échantillon. Chacune de ces méthodes a pu être calibrée grâce aux foraminifères benthiques prélevés dans des sommets de carottes dont la teneur actuelle en oxygène dissous est connue. Ainsi, les estimations quantitatives montrent des valeurs d'oxygène faibles (∼ 0.05 mL.L⁻¹) durant les évènements climatiques chauds (évènements de Dansgaard-Oeschger) et plus élevées (∼ 0.5 mL.L⁻¹) pendant les évènements froids, pouvant atteindre ∼ 1 mL.L⁻¹ durant les stades associés aux évènements de Heinrich. Dans un dernier chapitre, ces trois méthodes sont appliquées à l'OMZ de la Mer d'Arabie, et un lien entre oxygénation, mousson indienne, et régime des vents est discuté.

Oxygen minimum zones (OMZs) are areas in the ocean that are almost completely devoid of dissolved oxygen. For several decades, global climate changes are known to be responsible for fluctuations in the intensity and spatial extent of these OMZs. In this thesis, three independent methods were developed for reconstructing the oxygen concentration of OMZ bottom waters during the late Quaternary. All these methods are based on benthic foraminifera preserved in the fossil record. A micropaleontological method is described in a first publication. This approach is based on the relative abundance of three benthic foraminiferal assemblages. A second publication explores the connection between oxygenation and porosity of the benthic foraminiferal species Bolivina seminuda, characterised by a pore surface area that depends on the [O₂]. A third article describes a morphometric approach to past oxygen reconstruction based on a semi-automatic method used to calculate an averaged size and roundness index for each sample. Recent benthic foraminifera, recovered from core-top sediments for which the modern bottom water dissolved oxygen content is known, are used to calibrate the three methods. It is found that warm interstadials (corresponding to Dansgaard-Oeschger events) exhibit conditions almost depleted in [O₂] (∼ 0.05 mL.L⁻¹) while cold stadials show higher values (∼ 0.5 mL.L⁻¹) reaching ∼ 1 mL.L⁻¹ during stadials associated with Heinrich events. In the final chapter, all three methods are successfully applied to the Arabian Sea OMZ, and a link between oxygenation, the indian monsoon, and the local wind regime is discussed.