Reconstitution paléoclimatique et paléoenvironnementale au Valanginien (~135 Ma, Crétacé inférieur) : vers une meilleure compréhension des processus locaux versus globaux

Palaeoclimatic and palaeoenvironmental reconstruction of the Valanginian (~135 Ma, Lower Cretaceous) : towards a better understanding local versus global process

• Auteur / Autrice : Guillaume Charbonnier
• Direction : Christophe Colin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 10/12/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Giuseppe Siani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Colin, Giuseppe Siani, Jean-François Deconinck, Annachiara Bartolini, Stéphanie Duchamp-Alphonse, Bruno Galbrun, Karl Föllmi, Guillaume Dera
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Deconinck, Annachiara Bartolini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Milankovitch, Cycles de

Activité volcanique

Zones climatiques

Mots clés libres

Episode Weissert

Flux terrigène/de nutriments

Ceinture climatique

Forçage tectonique

Forçage orbital

Processus locaux versus globaux

Weissert Episode

Terrigenous/nutrient influxes

Palaeoclimatic belt

Tectonic forcing

Orbital forcing

Local vs global processes

Résumé

L’étage Valanginien est caractérisé dans le registre sédimentaire par une excursion positive des isotopes du carbone (amplitude 1,5-2‰), appelée « Episode Weissert ». Cet événement coïncide avec des changements paléoenvironnementaux et paléoclimatiques majeurs. La formation de la province volcanique ignée du Paraná-Etendeka a été proposée comme principal facteur forçant contrôlant ces changements. Cependant, de récentes études démontrent que l’Episode Weissert précède systématiquement l’activité volcanique. Ainsi, les facteurs déclenchant qui contrôlent ces changements sont encore source de débat. Dans cette étude des analyses cyclostratigraphique, biostratigraphique, minéralogique et géochimique ont été réalisés sur des sites de moyennes et hautes latitudes (coupes d’Orpierre et de La Charce/Arnayon dans le Bassin Vocontien, site 765C dans la plaine abyssale Argo) dans le but (i) d’explorer la dynamique des changements paléoenvironnementaux à l’échelle locale versus globale et (ii) de discuter des possibles facteurs forçant contrôlant l’épisode Weissert. Les processus diagénétiques et sédimentologiques locaux, qui pouvaient modifier le signal paléoclimatique, ont été discuté avant des interprétations paléoenvironnementales. La calibration astronomique de l’épisode Weissert, réalisée sur la coupe d’Orpierre, a permis pour la première fois le calcul de flux détritiques et de nutriments dans le Bassin Vocontien. Ces résultats indiquent de rapides changements climatiques aux moyennes latitudes, marqués par des conditions plus humides pendant l’Episode Weissert et des conditions plus sèches au Valanginien supérieur. En parallèle de nouvelles données géochimiques et minéralogiques, réalisés sur le site ODP 765C, ont été intégrées à une compilation globale de données géochimique et minéralogique sur 23 coupes répartie dans cinq grands environnements. Trois ceintures climatiques latitudinales majeures ont été identifié durant le Valanginien : (i) une ceinture aride dans l’océan proto Nord Atlantique (~15-17°N), (ii) une ceinture climatique subtropical dans la marge NW téthysienne (~25-30°N), et (iii) une ceinture climatique chaude et tempéré aux sites de hautes latitudes (~53°S et ~40 à ~70°N). Il apparaît que durant cette période, des facteurs orbitaux et tectoniques peuvent avoir contrôlé la distribution de ces ceintures et les principaux changements durant l’Episode Weissert.

The Valanginian stage witnesses a positive carbon isotope excursion (amplitude 1.5-2‰) in the sedimentary records, the so-called « Weissert Episode ». This event coincides with major palaeoenvironmental and palaeoclimatic changes. The formation of the Paraná-Etendeka large igneous province has widely been proposed as the major driving force behind these changes. However recent investigations demonstrate that the Weissert Episode precedes the volcanic activity. Thus the driving force(s) behind these changes are still under debate. In the herein study, cyclostratigraphic, biostratigraphic, mineralogical and geochemical analyses have been performed on mid- and high latitudes sites (the Orpierre and Arnayon/La Charce sections in the Vocontian Basin, and the ODP hole 765C in the Argo abyssal plain) in order (i) to explore the dynamic of the local versus global processes in the palaeoenvironmental changes and (ii) to discuss the possible forcing factors behind the Weissert Episode. Local diagenetic and sedimentological processes that might bias the palaeoclimatic signals are highlighted and discussed before any palaeoenvironmental interpretation. The astronomical calibration of the Weissert Episode performed at Orpierre, allowed for the first time, the calculation of detrital and nutrient influxes into the Vocontian basin. They highlight rapid climate changes at mid latitudes, characterized by pronounced humid conditions during the Weissert Event (Early–Late Valanginian transition) and drier conditions in the Late Valanginian. In parallel, new geochemical and mineralogical analyses performed on the ODP hole 765C have been integrated to a global compilation of published geochemical and mineralogical data from 23 sections, located in five depositional environments. Three latitudinal belts have been recognized during the Valanginian : (i) an arid palaeolatitudinal belt in the Proto North Atlantic Ocean (~15–17°N), (ii) a subtropical climatic belt in the Northwestern Tethyan margin (~25–30°N) ; and (iii) a warm temperate palaeoclimatic belt in the high latitudes site (~53°S and ~40 to 70°N). It appears that during this period, both tectonic and orbital factors might have controlled the distribution of the palaeoclimatic belts and the major palaeoenvironmental changes during the Weissert Episode.