Étude des périodes humides Africaines enregistrées au cours des deux derniers cycles climatiques à partir de la caractérisation de poussières Sahariennes déposées en Méditerranée Occidentale et dans l’océan Atlantique Tropical Nord-Est

Study of African humid periods recorded through the last two climatic cycles from the characterization of Saharan dust deposited in the Western Mediterranean and the Northeastern Atlantic Tropical ocean

• Auteur / Autrice : Maxime Leblanc
• Direction : Christophe Colin, Charlotte Skonieczny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
• Date : Soutenance le 17/02/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....) - Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....) - Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....) - Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Géosciences, climat, environnement et planètes (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Guillemette Menot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Malaizé, Marie Revel, Viviane Bout-Roumazeilles
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Malaizé, Marie Revel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poussières minérales

Déserts

Afrique du Nord

Paléohydrologie

Quaternaire supérieur (ère géologique)

Changements climatiques

Mots clés libres

Paléoclimatologie

Quaternaire

Périodes humides Africaines

Poussières minérales

Minéralogie des argiles

Granulométrie

Paleoclimatology

Quaternary

African humid periods

Mineral dust

Clay mineralogy

Grain-size

Résumé

Le continent Nord-Africain représente la plus grande source de poussières minérales à l’actuel. Ces aérosols désertiques sont majoritairement transportés vers l'océan Atlantique Tropical Nord-Est (ATNE) et le bassin Méditerranéen. L'étude de leurs dépôts dans les archives sédimentaires de ces régions permet de reconstituer de façon continue les changements passés du cycle hydrologique du Sahara et du Sahel au cours du temps. Notamment, la caractérisation granulométrique, minéralogique et géochimique de ces particules détritiques terrigènes, en plus de fournir des informations sur la circulation atmosphérique, renseignent les conditions environnementales tel que l’état d’aridité régnant au niveau des zones sources. Au cours du Quaternaire, les variations d’insolation reçues au niveau du continent Africain ont régi la dynamique de la mousson dans cette région engendrant la récurrence de périodes humides africaines (AHP). Bien que grandement étudiée, la dernière AHP qui s’est produite au début de l’Holocène est encore mal comprise. Un facteur compliquant sa compréhension réside possiblement dans le fait qu’elle corresponde à une période où l’obliquité et l’insolation locale gouvernée par la précession atteignent leurs maxima de façon relativement synchrone, ne permettant ainsi pas de clairement distinguer leurs rôles respectifs. Dans ce contexte, ce travail de thèse apporte de nouveaux éléments de discussion concernant les AHP et leur étude au travers des dépôts de poussières Sahariennes. Tout d’abord, ce travail comprend une partie d’approfondissement analytique incluant la présentation du logiciel "JaHDe" développé dans le cadre de cette étude afin d’améliorer la caractérisation de la minéralogie des argiles. Dans un second temps, la compréhension de l’AHP Holocène est poursuivie à partir (1) d’une synthèse bibliographique de données multi-traceurs et multi-archives incluant plus de 140 références et couvrant l’ensemble du continent Nord-Africain, son pourtour ainsi que le bassin Méditerranéen et (2) de l’étude du signal éolien enregistré dans l’archive sédimentaire BAS15-MC (42°03’N, 09°08’E) prélevée dans le lac de Bastani en Corse et couvrant les derniers 12 ka. Finalement, de plus anciennes AHP correspondant à des configurations orbitales différentes de celle caractérisant l’AHP Holocène sont explorées à partir l’étude du signal éolien enregistré dans l’archive sédimentaire MD03-2705 (18°05’N, 21°09’W) prélevée en ATNE. L’ensemble de ce travail de thèse (1) souligne l’importance de prendre en considération la fraction granulométrique représentée par le terme "poussières minérales" dans les reconstructions paléoclimatiques et (2) contribue à renseigner les temporalités, forçages, mécanismes et réponses environnementales associés aux 8 dernières AHP qu’incluent les deux derniers cycles climatiques correspondant aux derniers 240 ka.

North Africa represents the world largest dust source at present. Mineral dust originating from the Sahara and Sahel regions are transported, for the most part, over the Northeastern Atlantic Tropical Ocean (NEATO) and the Mediterranean Basin. The study of their deposits in marine and continental archives in these areas represents a distinctive way to reconstruct past changes in the Saharan hydrological cycle through the time. Specifically, the grain-size distribution, clay mineralogy and geochemical compositions of these terrigenous detrital particles, in addition to informing on the atmospheric circulation, provide information on environmental conditions prevailing in the source areas such as the state of aridity. Throughout the Quaternary, variations of insolation received over Africa have governed the monsoon dynamics in this region, generating the recurrence of African humid periods (AHP). Although widely studied, the last AHP that occurred in the early Holocene is still poorly understood. A factor that may complicate its understanding may reside in the fact that this AHP relates to a period when the obliquity and the local insolation (governed by the precession) reach their maxima at a relatively synchronous time thus not allowing to clearly distinguish their respective roles. In this context, this work brings new elements of discussion concerning AHP and their study from Saharan dust deposits. On the first part, this manuscript includes an in-depth analytical study, including the presentation of the "JaHDe" software developed in the framework of this PhD work in order to improve the clay mineralogy characterization. On the second part, the Holocene AHP is investigated from (1) a multi-tracer and multi-archive bibliographic data synthesis integrating more than 140 references and covering the entire North Africa continent and surroundings as well as the Mediterranean basin and (2) the study of the eolian signal recorded in the BAS15-MC sedimentary archive (42°03'N, 09°08'E) taken from Lake Bastani in Corsica and covering the last 12 ka. Finally, older AHP corresponding to different orbital configurations than the Holocene AHP are explored from the study of the eolian signal recorded in the MD03-2705 core (18°05'N, 21°09'W) retrieved from the NEATO. This PhD work (1) underlines the importance of taking into consideration the grain-size fraction represented by the term "mineral dust" in the paleoclimatic reconstructions and (2) contributes to improve our understanding of the temporalities, forcings, mechanisms as well as environmental responses associated with the 8 AHP of the last two climatic cycles corresponding to the last 240 ka.