Apports continentaux versus upwellings dans le déclenchement de la crise océanique du Weissert Event (~137 Ma): contraintes micropaléontologiques et isotopiques

par Majd Homaidan Shmeit

Projet de thèse en Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement

Sous la direction de Fabienne Giraud et de Catherine Chauvel.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes en cotutelle avec l'Université libanaise , dans le cadre de Terre, Univers, Environnement , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre (laboratoire) depuis le 16-03-2018 .


  • Résumé

    De nombreuses crises océaniques anoxiques sont enregistrées dans les sédiments d'âge Crétacé (145,5 à 65 Ma) ; elles sont caractérisées par un enrichissement en matière organique et une perturbation du cycle du carbone. Au cours de ces crises, se produisent des phases de turnovers rapides dans les écosystèmes marins, des variations climatiques à long terme ou des perturbations courtes, des changements dans la dynamique océanique et dans les cycles d'érosion continentale et des flux de nutriments associés parvenant aux océans. Ces crises présentent un intérêt particulier à la fois pour la communauté universitaire, avec l'étude des changements environnementaux majeurs qui leur sont associés et leurs implications dans l'évolution de la biosphère, et pour l'industrie pétrolière, avec l'étude des dépôts riches en matière organique. Une augmentation de la fertilité des eaux marines de surface est généralement évoquée pour expliquer les perturbations positives du δ13C associées à ces crises. Deux scénarios sont possibles. (1) Une augmentation des nutriments via l'augmentation des apports continentaux fertilisation progressive) affectant principalement les environnements plutôt côtiers, et plutôt en période de bas niveau marin. (2) Une augmentation des nutriments via les upwellings (fertilisation rapide) pouvant affecter à la fois les domaines côtiers et de mer ouverte, et plutôt en période de haut niveau marin. Ces deux scénarios pourraient se dérouler sur des échelles de temps différentes, comme le montrent les durées variables des excursions positives de δ13C. Ce sujet de thèse se propose de tester cette hypothèse avec la crise océanique du Weissert Event (~137 Ma) pour lequel la question d'une fertilisation majeure de l'océan n'est pas encore résolue. L'objectif de ce sujet est double. Il s'agira 1) de quantifier la productivité primaire, engendrée par la fertilisation, par les flux de nannofossiles calcaires, et 2) de tracer les rôles respectifs des apports terrigènes et des upwellings dans le déclenchement du Weissert Event, grâce aux compositions isotopiques du Nd et du Pb. En effet, les compositions isotopiques de ces deux éléments à temps de résidence faible dans l'eau de mer, évoluent dans des directions différentes suivant l'origine, continentale ou non, des apports en nutriments. Les valeurs seront comparées entre périodes de haut et de bas niveau marin et permettront d'évaluer si oui ou non des sources continentales interviennent via des apports terrigènes en période de bas niveau marin.

  • Titre traduit

    Role of continental runoff versus upwelling in the triggering of the Weissert Event oceanic crisis (~137 My): micropaleontological and isotopic data


  • Résumé

    Many oceanic anoxic crises are recorded in Cretaceous marine sediments (145.5 – 65 My). They are characterized by extensive organic carbon deposition and associated perturbations in the global carbon cycle. During these crises, rapid turnovers in marine ecosystems, short- or long-term climatic variations, changes in oceanic dynamic and continental weathering cycles, and associated nutrient fluxes, are recorded. Crises are of particular interest both for the scientific community, with the study of paleoenvironmental changes affecting the biosphere evolution, and for oil companies with the study of organic-matter rich deposits. An increase in marine surface-waters fertility led to positive δ13C excursions associated with the crises. Two hypotheses are proposed for the fertilization of the ocean. 1) Enhanced continental runoff and associated nutrient fluxes to proximal part of the ocean (gradual fertilization) during low sea level. 2) An increase in nutrients within the ocean realm linked to upwelling (sharp fertilization) during high sea level. Variations in the timing of the marine fertility rise could explain the difference in duration of δ13C excursions. These two hypotheses will be tested for the Weissert Event oceanic crisis (~137 My). Thus, the aims of this PhD project are 1) to quantify the calcareous nannofossil primary productivity, triggered by fertilization, and 2) to trace the role of terrigeneous flux or upwelling in triggering the Weissert Event, using Nd and Pb isotopic compositions. These two elements have short residence times in seawater and their isotopic composition depends on their origin (continental vs non continental). Comparing results at periods of low and high sea levels will provide clues to the role of continental sources in delivering terrigeneous nutrients during low sea levels.