Quelle variabilité climatique à venir ? Enseignement des archives sédimentaires de l'Eocène moyen du Bassin de Paris

par Loïc Marlot

Projet de thèse en Géosciences et géoingénierie

Sous la direction de Vincent Lagneau et de Damien Huyghe.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris) , en partenariat avec Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne) (laboratoire) , Géosciences - Fontainebleau (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Le climat actuel évolue vers une plus grande variabilité dans un contexte de réchauffement global. Les séries sédimentaires constituent des archives uniques pour comprendre les interactions entre les différents processus qui contrôlent les dynamiques hydriques et sédimentaires (ruissellement, cours d'eau) ainsi que des régimes thermiques et leur influence sur la biosphère. La restitution des paramètres saisonniers (température, précipitation) constitue un moyen d'accéder à la dynamique des cours d'eau et offre une possibilité de projection dans les conditions du climat actuel et futur. Parmi les périodes de forte transition climatique, l'Eocène constitue une archive privilégiée durant laquelle les sédiments ont enregistré le passage entre l'intervalle le plus chaud du Cénozoïque (53-50 Ma) vers le refroidissement brutal de la limite Eocène – Oligocène (34 Ma) qui marque le basculement vers une période glaciaire pérenne. Les données climatiques indiquent que ce refroidissement a été interrompu il y a 40 Ma par un réchauffement global de 4 à 6°C des eaux de fond des océans en 500 000 ans et correspondant à l'optimum climatique de l'Eocène moyen (MECO). Cet événement est lié à une forte augmentation de la pCO2, ce qui en fait un analogue du réchauffement climatique actuel. Cependant, les données actuellement disponibles ne présentent qu'une vision moyennée et globale de cet événement et son impact sur la dynamique fluviatile et sédimentaire n'a jamais été étudié. Les objectifs de la thèse sont de documenter autour du MECO, par des données sédimentologiques et biologiques du Bassin de Paris : (1) l'évolution des températures moyennes annuelles et du gradient saisonnier de température en domaine littoral, (2) la réponse sédimentaire associée à un tel réchauffement. La reconstitution des paléotempératures sera effectuée à partir de l'analyse géochimique (δ18O, δ13C; Mines ParisTech) et ∆47 (LSCE) de coquilles de mollusques. Des échantillonnages seront réalisés notamment sur les coupes historiques du Bartonien du Bassin de Paris. Dans un second temps, une analyse sédimentologique fine sera menée sur ces mêmes coupes afin d'appréhender la réponse sédimentaire lors d'un tel événement climatique. Les résultats de ces travaux auront des implications majeures dans le domaine de la paléoclimatologie et dans la compréhension du réchauffement climatique actuel. Ils pourront être utilisés pour incrémenter les modèles climatiques. Ces données pourront également être utilisées dans le développement de modèles sédimentologiques tels que Flumy afin de mieux appréhender la réponse sédimentaire lors d'événements extrêmes. Ce projet se fera en partenariat avec le LSCE de Gif/Yvette (M. Daëron), le MNHN (D. Merle) et le BRGM (Justine Briais et Christine Fléhoc).

  • Titre traduit

    What climate variability to come? Teaching sedimentary archives of the Middle Eocene of the Paris Basin


  • Résumé

    The modern climate is evolving towards greater variability in a context of global warming. The sedimentary record constitute a unique archive to understand the interactions between the different processes that control hydrous and sedimentary dynamics (runoff, streams) as well as thermal regimes and their influence on the biosphere. Reconstructing the seasonal parameters (temperature, precipitation) is a way to access the dynamics of rivers and offers a possibility of projection in the current and future climate conditions. Among the periods of strong climatic transition, the Eocene constitutes a privileged archive during which sediments recorded the transition between the warmest interval of the Cenozoic (53-50 Ma) towards the abrupt cooling of the Eocene-Oligocene limit (34 Ma) which marks the shift to a perennial ice age. Climatic data indicate that this cooling was interrupted 40 Ma ago by a global warming of 4 to 6 ° C of the ocean bottom waters in 500 000 years and corresponding to the Middle Eocene Climatic Optimum (MECO). This event is linked to a sharp increase in pCO2, which makes it an analogue of the modern global warming. However, the data currently available only present an averaged and global view of this event and its impact on fluvial and sedimentary dynamics has never been studied. The objectives of the thesis are to document around the MECO, by sedimentological and biological data, in the Paris Basin: (1) the evolution of the annual average temperatures and the seasonal temperature gradient in the littoral domain, (2) the associated sedimentary response to such warming. Paleotemperature reconstruction will be performed from geochemical analysis (δ18O, δ13C; Mines-ParisTech) and Δ47 (LSCE) of mollusc shells. Sampling will be carried out in particular on the historical sections of the Bartonien of the Paris Basin. In a second step, a high-resolution sedimentological analysis will be conducted on these same sections in order to understand the sedimentary response during such a climatic event. The results of this work will have major implications in the field of paleoclimatology and in understanding current global warming. They can be used to increment climate models. These data can also be used in the development of sedimentological models such as Flumy to better understand the sediment response during extreme events. This project will be done in partnership with the LSCE of Gif / Yvette (Mr. Daëron), the MNHN (D. Merle) and the BRGM (Justine Briais and Christine Fléhoc).