Signature climatique et anthropique dans les sédiments holocènes des lacs du Bourget et d'Anterne (NO des Alpes) – paléohydrologie et contamination au plomb - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

Climatic and anthropic fingerprints in Holocene sediments of lakes Le Bourget and Anterne (NW French Alps) - palaeohydrology and lead contamination

Signature climatique et anthropique dans les sédiments holocènes des lacs du Bourget et d'Anterne (NO des Alpes) – paléohydrologie et contamination au plomb

Résumé

The Holocene is the youngest Geologic period. It is an interglacial one, beginning 11500 years ago. The interest in studying this period is strengthened in the context of present-day human-triggered global warming. This period is also the one during which organised human societies have emerged and deeply modified the natural environment through agriculture and industrial activities. This thesis present a sedimentological and geochemical study of lake sediment cores (up to 13m-long) taken in two alpine lakes: Le Bourget and Anterne. Two distinct topics have been developed: the record of Rhône river floods in Lake Le Bourget and the record of human-induced lead contamination in both lakes. The particular setting of Lake Le Bourget, alternatively tributary and emissary of Rhône river makes it highly sensible to major outburst floods. The silicate sedimentary load of the Rhône presents a particular magnetic and geochemical fingerprint allowing to distinguish it from the carbonaceous autochthonous background sedimentation. In core LDB 01-I, covering the last 7200 years, the autochthonous vs. river-borne ratio in sediment has thus been measured using major elements and and magnetic properties following a sampling-step a les than 150 and 8 years, respectively. During the last 3000 years, the phases of enhanced detritism hence evidenced are in agreement with previous knowledge about the Upper Rhône hydrological activity (Bravard et al., 1992 ; Bravard, 1996). Before 2700 cal. BP, detrital fluxes are particularly weak and the detrital signal is made more complex to the influence of numerous levels of sand reworked from the surrounding sandy shores. Those episodes may be related to phases of higher lake-levels elsewhere identified (Magny, 2004). Finally, the detrital signal allows to evidence a long-term trend toward increasing frequency and/or intensity of floods. This trend should reflect the long-term Holocene trend enhanced moisture-carrying westerlies in response to increasing low-latitude insolation (Rimbu et al., 2003). The role the humankind and its increasing pressure onto soil stability is still difficult to assess. Nevertheless, mineralogical evidences should indicate an increasing part of freshly eroded material all along the Holocene rather than an increasing part of soil-derived material. Centennial- to millennial-scale oscillation are superimposed onto the long-term trend of the detrital signal and follows the changes in solar activity. This study hence confirms that the Holocene climate is paced by orbital parameters at a pluri-millenial scale and by solar activity at a pluri-centennial one (Bradley, 2003). Lake Antern is an high elevation lake located nearby the Mont Blanc Massif. The deep study a short core allowed to evidence a particular sedimentary behaviour made of annual laminas and thick instantaneous deposits interbedded within. Two different types of such deposits have been identified and associated to flood events and earthquakes, respectively (Arnaud et al., 2002). Lead-210 dating of these levels allowed to link the last one to historically-know earthquakes. Lead and thorium concentrations as well as lead isotopic compositon have been measured in short cores from both lakes. The acquisition of long cores from the same sites allowed to measure the “preanthropic” composition of the sediment and downstream to compute the concentration and isotopic composition of the contaminant lead. The signals hence obtained agree together whereas the lakes are distant and located in different settings. The comparison with a series from an ice-core taken on the Mont Blanc confirms the regional significance of these signals until the 80s'. Since that date, corresponding to a drop in the use of leaded-gasoline, two distinct source of lead are encountered at low and high elevations, suggesting different pathways of contamination. The long core taken in Lake Anterne allowed to obtain a 1800 years-long series of lead contamination. This series notably evidences a contamination peak during the Roman period, more intense than the one measured during the 1970s'. This peak is probably due to local mining activities.
L'Holocène est la période géologique la plus récente. Il s'agit d'une période interglaciare qui a débuté il y a 11000 ans et dans laquelle nous vivons aujourd'hui. Lintérêt pour l'étude de sa varibilité climatique est exacerbé dans le contexte actuel de réchauffement global attribué à l'Homme. Mais cette période a également vu le développement des sociétés humaines organisées qui ont très tôt interagi avec leur milieu, en s'adaptant aux variations naturelles de l'environnnement, mais aussi en perturbant le système naturel par leurs activités agricoles et industrielles. Cette thèse présente une étude sédimentologique et géochimique de carottes sédimentaires longues (9 à 13m) prélevées dans deux lacs alpins : les lacs du Bourget (Savoie) et d'Anterne (Haute Savoie). Deux thématiques distinctes ont été développées : l'enreigstrement de la variabilité des débordements de crue du Rhône dans le Lac du Bourget et celui de la contamination anthropique par le plomb dans les deux lacs. La position particulière du Lac du Bourget, tour à tour affluent et tributaire du Rhône, lui confère une sensibilité particulière aux débordement de crues de ce dernier. La charge sédimentaire silicatée du Rhône présente une signature magnétique et géochimique qui tranche avec la sédimentation carbonatée autochtone du Lac du Bourget. Sur la carotte LDB 01- I, couvrant les 7200 dernières années, le rapport entre les phases détritique et autochtone a ainsi pu être tracé par l'étude des éléments majeurs et des propriétés magnétiques des minéraux avec des pas de temps respectivement inférieurs à 150 et 8 ans. Pour les 3000 dernières années, les phases de détritisme accru ainsi définies concordent avec les périodes d'activité accrue du Haut Rhône identifiée au sein de la plaine alluviale par l'étude géomorphologique de sites archéologiques bine datés (Bravard et al., 1992 ; Bravard, 1996). Avant 2700 cal. BP, les flux détritiques sont particulièrement faibles et le signal détritique est affecté par l'occurrence de sables issus du démantélement des plages surplombant le site de carottage. Ces épisodes peuvent être reliés à des périodes de hausse du niveau du lac concordantes avec celles identifiées par Magny (2004) dans le Jura. Finalement, le signal détritique permet de mettre en évidence une tendance à long terme vers l'augmentation de la fréquence et/ou de l'intensité des débordements du Rhône dans le Lac du Bourget. Cette tendance pourrait retranscrire la tendance à long terme du climat holocène vers une accentuation des vent d'ouest, porteurs d'humidité, aux moyenne latitudes de l'Europe de l'ouest en réponse à l'augmentation de l'insolation hivernale dans les zone tropicales de l'hémisphère nord (Rimbu et al., 2003). Le rôle de l'Homme et de son action déstabilisatrice des sols, qui présente également une tendance croissante sur l'ensemble de l'Holocène, demeure difficile à quantifier. Des indices minéralogiques semblent toutfois indiquer que l'augmentation des flux détritiques au court de l'Holocène final soit à relier avec des apports accrus de roches fraîchement érodées plutôt que de matériaux issus des sols. Surimposées à la tendance à long terme, des ocsillations de rythme pluriséculaire suivent les variations de l'activité solaire. Le signal détritique du Lac du Bourget confirme ainsi que la variabilité climatiqe holocène est influencée par les paramètres orbitaux de la Terre à l'échelle plurimillénaire et par les variations de l'activité solaire à l'échelle pluriséculaire (Bradley, 2003). Le Lac d'Anterne est un lac d'altitude situé à proximité du Massif du Mont Blanc. L'étude approfondie d'une carotte courte a permis de mettre en évidence un mode de sédimentation particulier constitué de l'alternance annuelle de lamines inframillimétriques dans lesquelles s'intercalent des niveaux de sédimentation instantannée. Ces dépôts instantannés sont de deux types : des niveaux de crue et des glissements de terrain déclenchés par des séismes (Arnaud et al., 2002). La datation de ces niveaux par le 210Pb et leur mise en relation avec des séismes historiques connus permis d'obtenir un modèle d'âge précis. Des mesures de concentrations en Pb et Th et de rapports isotopiques du plomb ont été réalisées sur cette carotte ainsi que sur la carotte courte B16 prélevée précédemment dans le Lac du Bourget. L'obtention de carottes longues sur les mêmes sites a permis de mesurer la composition « pré-anthropique » du sédiment et ainsi de calucler en chaque point de mesure la concentration et la composition isotopique du plomb contaminant. Les signaux ainsi obtenu sont relativement concordants dans les deux lacs pourtant situés déns des environnements différents. La comparaison avec une série de plomb issue d'une carotte de glace prélevée sur le Mont Blanc confirme le caractère etmaosphérique et régional de cette contamination jusque dans les années 1980. A partir de cette date, qui marque un net recul de l'utilisation d'essence plombée, deux sources se distinguent en haute et basse altitude suggérant des modes d'apports différents dans le site de vallée et dans les sites d'altitude. La carotte longue prélevée à Anterne a permis d'obtenir une série de concentration en plomb couvrant les derniers 1800 ans. Cette série met notamment en évidence un pic de contamination majeur durant la période romaine qui dépasse en intensité celui causé par le maximum d'utilisation d'essence plombée dans les années 1970. Ce pic de contamination est certainement lié à l'exploitation de filons de plomb argentifère à proximité du Lac d'Anterne.
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Dates et versions

tel-00007606 , version 1 (02-12-2004)

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  • HAL Id : tel-00007606 , version 1

Citer

Fabien Arnaud. Signature climatique et anthropique dans les sédiments holocènes des lacs du Bourget et d'Anterne (NO des Alpes) – paléohydrologie et contamination au plomb. Géochimie. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007606⟩

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