Thèse soutenue

Etude à haute résolution de la circulation océanique profonde dans l'Océan Austral pendant le dernier cycle climatique à l'aide de traceurs géochimiques et minéralogiques dans les sédiments marins : implications pour le cycle du CO2

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Auteur / Autrice : François Beny
Direction : Viviane Bout-RoumazeillesGareth DaviesAloys Bory
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers
Date : Soutenance le 07/10/2020
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021) en cotutelle avec Vrije universiteit (Amsterdam)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)

Résumé

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Cette thèse apporte de nouvelles perspectives sur la circulation profonde de l’Océan Austral et sur le cycle du CO2. Elle se base sur la signature géochimique et minéralogique de la fraction terrigène des sédiments récupérés dans le secteur Atlantique Sud (carotte MD07-3076Q) et Indien Sud (MD12-3396Q) de l’Océan Austral.Une étude préliminaire des propriétés géologiques des sources potentielles de sédiments pour l’Océan Austral, ainsi que l’étude des processus de transports impliqués de l’émission d’une particule à son dépôt sur les fonds marins a été cruciale à la réalisation d’une étude de provenance dans cette zone complexe. Ces informations préliminaires ont démontré la nécessité de travailler sur plusieurs fractions granulométriques dans l’Atlantique Sud pour pouvoir retracer efficacement les différentes masses d’eau. Une telle approche a permis : (1) l’identification de la provenance de différentes fractions granulométriques ; (2) l’assignation de chaque fraction granulométrique à une masse d’eau spécifique ; (3) la reconstruction de l’évolution passée des principales masses d’eau profondes ; (4) de reconstruire les changements paléoenvironnementaux en Amérique du Sud pendant l’Holocène.De manière générale, nos données supportent les conclusions dessinées à l’aide d’autres proxys avec un Océan Atlantique Sud dominé par les masses d’eaux de l’hémisphère sud (i.e. AntArctic Bottom Water, AABW, et Circumpolar Deep Water, CDW) pendant la dernière période glaciaire, et un Océan Atlantique Sud dominé par les masses d’eau de l’Atlantique Nord (North Atlantic Deep Water, NADW) à partir du Bølling Allerød (B/A).De plus, cette thèse a permis de faire la distinction entre les AABW et l’ACC (Courant Circumpolaire Antarctique, qui comprend la CDW) dans les deux secteurs étudiés de l’Océan Austral. Cela a rendu possible la quantification de la contribution relative à la sédimentation des principales masses d’eau dans chaque secteur (i.e. AABW, CDW, et NADW dans le secteur Atlantique Sud ; ACC et AABW dans le secteur Indien Sud). Grâce à cette distinction, il a été possible de fournir des évidences d’activités encore inconnues de l’AABW au court du temps, et d’étudier les interactions dynamiques entre les AABW et la CDW dans le secteur Atlantique Sud de l’Océan Austral. Cette étude démontre que les évènements d’Heinrich (HE) 1, 2, et 3 sont précédés par une modification de la circulation profonde de l’Océan Austral. En particulier, ces modifications sont associées à une augmentation significative de la contribution de l’AABW à la sédimentation. De ce fait, ce travail met en lumière l’idée qu’un changement de la circulation profonde dans l’Océan Austral peut jouer un rôle, ou même déclencher les HE. Nos données indiquent également que, même si aucun changement dans le CO2 atmosphérique n’est observé pendant l’HE 2, la turbulence était plus forte pendant l’HE 2 que pendant l’HE 1. Cela suggère que les échanges entre l’océan profond et l’atmosphère pourraient avoir été coupés en raison de la présence d’une barrière dynamique/physique résultant de conditions prévalant en raison de la faible obliquité pendant la dernière période glaciaire. A la toute fin de cette dernière période glaciaire, nos données indiquent un « pulse » de la vitesse et de l’extension vers le Nord de la AABW dans le secteur Atlantique de l’Océan Austral. Ce "pulse" est concomitant de la première augmentation de la ventilation enregistrée dans la même carotte de sédiment et se termine avec le début du stadial d’Heinrich (HS) 1, une période d’augmentation du CO2 atmosphérique. Ces observations suggèrent que cette rapide incursion de la AABW dans l’Océan Atlantique Sud serait responsable de la rupture de la barrière physique/dynamique séparant l’océan profond, riche en CO2, et la surface, permettant ainsi l’échange entre ces eaux riches en CO2 et l’atmosphère pendant l’HS 1, et donc l’augmentation du CO2 atmosphérique pendant la dernière déglaciation.