Reconstruction paléoclimatique et paléoenvironnementale au Quaternaire supérieur des sédiments du lac Urmia (Iran) à partir des enregistrements minéralogiques et géochimiques

Late Quaternary climate and environmental reconstruction of Lake Urmia sediments (Iran) inferred from mineralogical and geochemical records

• Auteur / Autrice : Ting Kong
• Direction : Élisabeth Gibert-Brunet, Alina Tudryn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
• Date : Soutenance le 08/12/2022
• 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-....)
• 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 : Pascal Sailhac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Williamson, Morteza Djamali, Seyed Hani Motavallianbaran, Françoise Chalié, Piotr Tucholka
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Williamson, Morteza Djamali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quaternaire supérieur (ère géologique)

Paléoenvironnement

Isotopes stables

Sédimentologie

Minéralogie

Lacs salés

Mots clés libres

Lac salé

Mineralogie

Sédimentologie

Isotopes stables

Paléoenvironnement

Quaternaire supérieur

Salt lake

Mineralogy

Sedimentology

Stable isotopes

Paleoenvironment

Late Quaternary

Résumé

Au cours des dernières décennies, les lacs salés ont connu et connaissent encore des diminutions spectaculaires, principalement dans les zones arides. Situé dans le nord-ouest de l'Iran, le lac Urmia a subi le même sort avec une baisse significative de 8 m au cours des 20 dernières années. Afin d'étudier les causes de cette baisse et de développer une gestion durable des ressources hydro-écologiques, des enregistrements détaillés des environnements modernes et passés sont nécessaires pour comprendre les processus qui déterminent l'état actuel et l'évolution future du bassin du lac Urmia. Les objectifs sont (i) de déchiffrer les sources de matériaux détritiques et la dynamique de transport vers le lac en relation avec l'altération physique et chimique dans le bassin versant, la diagenèse précoce dans les sédiments du fond du lac et la sédimentation authigène dans le lac lui-même, et (ii) de comprendre la réponse des fluctuations du niveau d'eau et de la salinité aux forçages externes tels que les masses d'air précipitantes et le rapport P/E dans le bassin. Dans le cadre du programme Gundishapur en 2016-2017, plusieurs carottes, des eaux de surface et souterraines ainsi que des échantillons géologiques de captage ont été échantillonnés sur la rive sud-ouest du lac dans le bassin de la rivière Shahr Chay. Sur la base de paramètres multidisciplinaires (susceptibilité magnétique, minéralogie, sédimentologie, éléments XRF, isotopes stables sur fractions authigènes), une carotte composite de 12,5 m de long a été définie et datée par AMS-¹⁴C.Les dépôts du lac Urmia, qui s'étendent sur une période allant de 30 à environ 2 cal kBP, peuvent être divisés en 8 phases environnementales. À environ 30 cal kBP, un bas niveau du lac associé à un paléosol sur le site de carottage, a été suivi par l'établissement de conditions lacustres pendant l'intervalle 29,9-20,2 cal kBP. Cette phase humide du Pléistocène tardif est en bon accord avec l'évolution des autres lacs à l'échelle régionale. Une régression lacustre caractérise la phase 20.2-15.3 cal kBP et est suivie par des conditions de haut niveau du lac entre 15.3 et 13.3 cal kBP qui correspondent au réchauffement du Bölling/Alleröd. Des conditions lacustres régressives sont mises en évidence pendant la période 13.3-11.8 cal kBP en accord avec le refroidissement du Dryas Récent. Pendant l'Holocène (11.8- 2.3 cal kBP), un environnement lacustre clair est reconnu, seulement interrompu par une période sèche de 5.6 à 4.1 cal kBP, probablement en phase avec l'événement de sécheresse reconnu dans beaucoup de sites sur la Méditerranée orientale et l'Asie.

In recent decades, saline lakes have faced and are still facing dramatic shrinkages, mainly in arid area. Located in northwestern Iran, Lake Urmia has suffered the same fate with a significant drop of 8 m over the past 20 years. In order to investigate the causes of this drop and develop a sustainable management of hydro- and ecological resources, detailed records of modern and past environments are required to understand the processes that determine both the current state and the future evolution of Lake Urmia basin. The objectives are to decipher detrital material sources and transport dynamic to the lake in relation with physical versus chemical weathering in the catchment and with early diagenesis at the lake bottom sediment, and thus to understand the response of water level and salinity fluctuations to external forcing such as precipitating air masses and Precipitation/Evaporation balances over the basin. Within the Gundishapur program in 2016-2017, several cores, surface and groundwater as well as catchment geological samples were sampled on the northwestern shore of the lake in the Sahar Chay River. Based on multidisciplinary parameters (magnetic susceptibility, mineralogy, sedimentology, XRF elements, stables isotopes on authigenic fractions), a 12.5-m long composite core was defined and dated by AMS- ¹⁴C ages. Lake Urmia deposits, which spans a period from 30 to about 2 cal kBP, can be divided into 8 environmental phases. At about 30 cal kBP, a low lake level associated with a paleo-soil at the coring site, was followed by the establishment of lacustrine conditions during the 29.9-20.2 cal kBP interval. This Late Pleistocene humid phase is in good agreement with the evolution of surrounding waterbodies at a regional scale. Regressive lake conditions reappear during the 20.2-15.3 cal kBP phase. Lacustrine conditions were restored between 15.3 and 13.3 cal kBP, corresponding to the Bölling/Alleröd warming, and were followed by regressive limnological conditions during the 13.3-11.8 cal kBP in agreement with the Younger Dryas period. During the Holocene (11.8-2.3 cal kBP), a clear lacustrine environment is recognized, only interrupted by a dry spell from 5.6 to 4.1 cal kBP, likely in phase with the drought event in many sites over the eastern Mediterranean and Asia.