Evolution sédimentaire et biotique des environnements de haut de pente du Golfe de Gascogne et implications sur la dynamique océan-cryosphère : fenêtre sur les derniers 36 000 ans

Sedimentary and biotic evolution of the upper slope environments of the Bay of Biscay over the last 36,000 years and implications on the ocean-cryosphere dynamics

• Auteur / Autrice : Pauline Depuydt
• Direction : Meryem Mojtahid, Christine Barras, Samuel Toucanne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences Marines
• Date : Soutenance le 15/02/2023
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal, Animal, Aliment, Mer, Environnement (Angers ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes) - LPG
• Jury : Président / Présidente : Hélène Howa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria-Angela Bassetti, Bernard Dennielou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Colin, Taniel Danelian

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gascogne, Golfe de

Circulation océanique

Cryosphère

Événements de Heinrich

Holocène

Paléo-océanographie

Foraminifères benthiques

Mots clés libres

Gebc

Branche supérieure de l’AMOC

Dernière période glaciaire

Terminaison 1

Stadiaires d’Heinrich

Benthic foraminifera

Gebc

Upper branch of AMOC

Bay of Biscay

Paleoceanography

Last glacial period

Termination 1

Holocene

Heinrich Stadials

Résumé

La compréhension des facteurs déclenchant les évènements climatiques passés est encore aujourd’hui un enjeu majeur. La circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC), pouvant être perturbée par certains changements climatiques, entretient des rétroactions avec l’atmosphère et la cryosphère dont les processus restent à ce jour sujets de discussion. L’objectif principal de cette thèse est d’apporter de nouvelles données sur les environnements benthiques profonds de haut de pente de l’Atlantique Nord Est (encore peu étudiés) et sur l’évolution d’une des branches supérieures de l’AMOC (à travers le courant de pente européen) au cours des derniers 36 000 ans (couvrant la fin de la dernière période glaciaire, la dernière déglaciation et l’Holocène). Ces reconstitutions ont été mises en lien avec les instabilités des grands inlandsis de l’hémisphère nord, permettant ainsi de documenter le couplage océan/cryosphère dans cette zone. Pour ce faire, deux carottes sédimentaires, localisées à 1 000 m de profondeur le long d’un transect N-S dans le Golfe de Gascogne, ont été étudiées en utilisant principalement deux outils : i) les assemblages des foraminifères benthiques et la signature géochimique de leur coquille et ii) les caractéristiques granulométriques des sédiments. Les principaux résultats de cette thèse montrent une évolution généralement synchrone entre les données biotiques et abiotiques du nord et du sud du Golfe de Gascogne, ce qui indique un forçage climatique/océanique commun. En effet, lors des stadiaires d’Heinrich (HSs), un ralentissement systématique du courant de pente se produisant avant les événements d’Heinrich sensu stricto. Ceci indique une perturbation de la branche supérieure de l’AMOC avant l’arrivée des armadas d’icebergs de la calotte Laurentidienne, et qui serait certainement en lien avec les instabilités de la calotte européenne relarguant de larges quantités d’eaux de fonte. Les résultats montrent également une diminution progressive de la vigueur du courant de pente au cours de l’Holocène due certainement à une réduction du gradient de densité entre les hautes et les basses latitudes pouvant être liée à l’insolation et/ou à la dynamique de la gyre subpolaire. Bien que les foraminifères benthiques ne soient pas des marqueurs directs des masses d’eaux, les résultats montrent que l’apparition des uvigerinidés dans le sud Golfe de Gascogne vers 15 ka cal BP peut témoigner de l’arrivée des eaux méditerranéennes. Enfin, cette thèse utilise des approches méthodologique (influence du choix de la fraction de taille sur les reconstitutions environnementales) et expérimentale (calibration du Sr/Ca comme outil retraçant la chimie des carbonates des masses d’eaux) permettant d’améliorer l’utilisation des foraminifères benthiques comme outils paléocéanographiques.

Understanding the factors that trigger past climate events is still a major challenge. The Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), which may be disturbed by certain climate changes, maintains feedbacks with the atmosphere and cryosphere, the processes of which are still under discussion. The main objective of this thesis is to providenew data on the deep benthic upper slope environments of the Northeast Atlantic (still poorly studied) and on the evolution of one of the upper branches of the AMOC (through the European Slope Current) over the last 36,000 years (covering the end of the last glacial period, the last deglaciation and the Holocene). These reconstructions were linked to the instabilities of the large ice sheets in the Northern Hemisphere, thus documenting the ocean/cryosphere coupling in this area. To do so, two sediment cores, located at 1000 m depth along a N-S transect in the Bay of Biscay, have been studied using mainly two tools: i) benthic foraminiferal assemblages and the geochemical signature of their shells and ii) the grain size characteristics of the sediments The main results of this thesis show a generally synchronous evolution between biotic and abiotic data from the northern and southern Bay of Biscay, indicating a common climatic/oceanic forcing. Indeed, during Heinrich stadials (HSs), a systematic slowing of the slope current occurs before Heinrich events sensu stricto. This indicates a disturbance of the upper limb of the AMOC before the arrival of the armadas of icebergs from the Laurentide Ice Sheet, which was certainly related to the instabilities of the European Ice Sheet releasing large quantities of meltwaters. The results also show a progressive decrease in the strength of the slope current during the Holocene, certainly due to a reduction in the density gradient between high and low latitudes, which may be related to insolation and/or the dynamics of the subpolar gyre. Although benthic foraminifera are not direct markers of water masses, the results show that the appearance of uvigerinids in the southern Bay of Biscay around 15 ka cal BP may reflect the arrival of Mediterranean waters. Finally, this thesis uses methodological (influence of the choice of size fraction on environmental reconstructions) and experimental (Sr/Ca calibration as a tool to trace the carbonate chemistry of water masses) approaches to improve the use of benthic foraminifera as paleoceanographic proxies.