Caractérisation et fonctionnement géochimique des latérites du bouclier amazonien.

par Claire Ansart

Projet de thèse en Structure et évolution de la terre et des autres planètes

Sous la direction de Cécile Quantin et de Damien Calmels.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences , en partenariat avec GEOPS - Géosciences Paris Sud (laboratoire) , Relief, Bassin et Ressources (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 30-09-2018 .


  • Résumé

    Le travail de thèse proposé fait partie du projet ANR RECA (2017-2021) qui vise à coupler des proxies chronométriques, d'altération et climatiques afin de construire un scénario complet et prédictif de formation et d'évolution des latérites. Le projet se concentre sur les régions géodynamiquement stables du bouclier du Guyana et de l'Amazonie centrale, où les latérites se sont formées tout au long du Cénozoïque et peuvent être associées à des unités géomorphologiques majeures. Les latérites sont des couvertures d'altération profonde qui participent de manière significative au bilan géochimique mondial de l'altération et de l'érosion. Malgré leur importance à la surface de la Terre, le timing de leur formation et leur évolution en réponse au forçage climatique et géodynamique demeurent mal contraints. Le projet RECA propose d'effectuer une datation absolue des croutes latéritiques associées aux épisodes de pénéplénation du sous-continent sud-américain, en particulier la datation de populations d'oxydes de fer et d'argiles (kaolinites) bien identifiés sur le plan minéralogique. La complexité inhérente aux matériaux d'altération, qui peuvent contenir différentes populations d'un même minéral secondaire lié à des étapes distinctes de latéritisation, sera prise en compte. La paléogéographie du bassin amazonien est restée stable depuis le Crétacé. En conséquence, la région a été soumise à un climat relativement chaud et pluvieux pendant la majeure partie de cette période, avec des périodes contrastées. Néanmoins, des événements géodynamiques régionaux tels que l'orogenèse des Andes (Cénozoïque) ou la fermeture de l'isthme de Panama (2,5-3 Ma) pourraient avoir influencé le climat régional et devront donc être pris en compte. Les basses terres du bassin de l'Amazone sont structurées en une série de plateaux à altitude variable, disséqués par des rivières. Des deux principales périodes de latéritisation, la plus ancienne a formé une croute bauxitique et la plus jeune est responsable de la croûte latéritique ferrugineuse. Le schéma géomorphologique général, mais mal contraint, est que les cuirasses se situent sur les plateaux et l'interprétation paléoclimatique habituelle est que les cuirasses se sont formées à l'Éocène sous des climats tropicaux avec des saisons contrastées et ont ensuite été démantelées dans des conditions plus humides. Alors qu'une grande partie des études géochimiques et minéralogiques ont été réalisées sur des profils de sols tropicaux profonds, seules quelques études récentes ont cherché à mieux caractériser les processus et les taux d'altération dans ces contextes.

  • Titre traduit

    Characterization and geochemical functioning of the laterites of the Amazonian shield


  • Résumé

    The proposed PhD work is part of the ANR project RECA (2017-2021) that aims to combine chronometric, weathering and climatic proxies developed in the recent years in order to build a comprehensive and predictive scenario of laterite formation and evolution. The project focuses on the geodynamically stable Guyana Shield and Central Amazonia regions, where laterites formed through the whole Cenozoic and can be associated with major geomorphological units. Laterites are deep weathering covers that occupy 80% of the total soil-mantle volume of the Earth's landscape and significantly participate to the global geochemical budget of weathering and erosion. Despite their factual importance on Earth surface, the timing of their formation and evolution in response to climatic and geodynamic forcing remains unclear. The RECA project proposes to perform absolute dating of lateritic duricrusts associated to the episodes of planation in the South American subcontinent, particularly datation of mineralogically well-identified populations of iron oxides and clays (kaolinites). The inherent complexity of weathering materials, which may contain different populations of a same secondary mineral related to distinct stages of lateritization will be taken into account. The timing of duricrust formation will then be related to paleoclimatic conditions (temperature, rainfall) derived from a combination of geochemical or mineralogical indices and proxies : (i) at global scale, through, e.g., the known continental drainage curves; (ii) at a more regional scale through the intensity of weathering, the ratio hematite/goethite or O and H isotope systems of kaolinite and iron oxides. The paleogeography of the Amazon basin has remained stable since the Cretaceous period. Accordingly, the region was subjected to a relatively rainy climate during most of this period, with contrasted periods. Nevertheless, regional geodynamic events such as the Andes orogenesis (Cenozoic) or the closure of the Panama isthmus (2.5-3 Ma) could have impacted regional climate and will thus have to be considered. The Amazon Basin lowlands are structured in a series of plateaus with variable elevation, dissected by rivers. From the two main lateritization periods, the older one has formed bauxite duricrust and the younger one is responsible for ferruginous lateritic crust. The general geomorphologic scheme, yet underconstrained, is that cuirasses are located on the plateaus and the usual paleoclimatic interpretation is that duricrusts formed at the Eocene under tropical climates with contrasting seasons and were subsequently dismantled in more humid conditions. While much of seminal geochemical and mineralogical studies were performed on deep tropical soil profiles, only a handful of recent studies have aimed at a better characterization of weathering processes and rates in these contexts .