Changements paléoenvironnementaux et paléoclimatiques enregistrés dans les faciès continentaux et lagunaires de la limite Paléocène-Eocène des bassins de Paris et de Dieppe-Hampshire. Apports de l'étude de la matière organique. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Palaeoenvironmental and palaeoclimatic changes recorded in the continental and lagoon facies of the Palaeocene-Eocene boundary of the Paris and Dieppe-Hampshire basins. Contributions from the study of organic matter.

Changements paléoenvironnementaux et paléoclimatiques enregistrés dans les faciès continentaux et lagunaires de la limite Paléocène-Eocène des bassins de Paris et de Dieppe-Hampshire. Apports de l'étude de la matière organique.

Résumé

The Paleocene-Eocene (P/E) boundary is associated with the most abrupt and extreme warming of the Cenozoic, the Paleocene-Eocene Thermal Maximum, which is characterized by a negative Carbon Isotope Excursion (CIE). In Northwestern Europe, this event is recorded in the continental and lagoonal deposits of the ‘’Sparnacian’’. This PhD thesis focuses on the organic matter (OM) of four sparnacian series characterized by a high variability of depositional environments in the Noyonnais (Paris Basin) and Cap d’Ailly (Dieppe-Hampshire Basin) areas in order to determine environmental and climatic changes associated to the P/E boundary. The selected OM analyses to fulfill these objectives were: analyses of elemental carbon, Rock- Eval pyrolysis, molecular biomarkers and compound-specific carbon and hydrogen isotopic compositions, along with the study of palynofacies. Stable carbon isotopic composition of bulk OM and higher plant leaf wax n-alkanes allowed to clarify the P/E boundary position in the studied areas and to establish a synthetic isotopic sequence used to correlate the Sparnacian series localities over northwestern Europe. Furthermore, the PETM and CIE stratigraphic extensions have been deciphered, although further analyses are required to determine the exact position of their uppermost limit. Palynofacies, relative abundance and isotopic composition of higher-plant biomarkers revealed two intervals of regional environmental and climatic changes: (i) the first one, coeval with the PETM initiation, is characterized by a stronger seasonality, eutrophication of aquatic ecosystems, and changes in vegetation composition and depositional environments which differ all along the area; (ii) a second one, coincident with carbon isotope anomalies, which corresponds to high-frequency hydrologic and floristic changes followed by the setup of a moister climate associated with a stronger seasonality. This caused algal and dinoflagellate blooms, respectively on land and in lagoon. Between these intervals, and from the end of the PETM initiation, a relative stability of the regional climate is noticed, however marked by local environmental changes. The comparison of these results with published data from other European and worldwide P/E sites shows that, if the PETM had climatic and environmental consequences everywhere on Earth, the nature of these consequences were highly variable between the different regions of the globe. As an example, except for equatorial regions, the PETM consequences show no clear latitudinal trend. This suggests that the regional consequences of an abrupt climatic crisis obey to a complex pattern depending on local characteristics.
La limite Paléocène-Eocène (P/E) est associée au plus fort et rapide réchauffement climatique du Cénozoïque, le Maximum Thermique de la limite Paléocène-Eocène (PETM = Paleocene Eocene Thermal Maximum), caractérisé par une excursion isotopique négative du carbone (CIE = Carbon Isotope Excursion). En Europe du Nord-Ouest, cet évènement est enregistré dans les sédiments continentaux et lagunaires sparnaciens. Cette thèse se consacre à l’étude de la matière organique (MO) de quatre coupes et forages sparnaciens du Noyonnais (bassin de Paris) et de la zone du Cap d’Ailly (Bassin de Dieppe-Hampshire) afin de déterminer les changements environnementaux et climatiques qui s’y sont produits autour de la limite P/E. Les analyses de la MO sélectionnées pour mener à bien ces objectifs sont : les analyses élémentaires du carbone, Rock-Eval, de biomarqueurs moléculaires, d’isotopie du carbone et de l’hydrogène, ainsi que l’étude des palynofaciès. L’isotopie du carbone de la MO totale et des n-alcanes a permis de préciser la position de la limite P/E dans les zones étudiées et d’établir une séquence isotopique synthétique utilisable pour corréler les sites sparnaciens d’Europe du Nord-Ouest. A partir de ces analyses isotopiques, les extensions stratigraphiques du PETM et de la CIE ont pu être précisées, même si des analyses complémentaires sont nécessaires pour en positionner la limite supérieure. L’étude des palynofaciès, ainsi que de l’abondance relative et de la composition isotopique en hydrogène des biomarqueurs moléculaires de végétaux supérieurs ont révélé deux intervalles de changements environnementaux et climatiques régionaux: (i) le premier, coïncidant avec le début du PETM, est marqué par la mise en place d’un climat aux saisons contrastées, l’eutrophisation des environnements et des changements de végétation et de milieu de dépôt dont la nature diffère d’une zone à l’autre; (ii) le deuxième, qui coïncide avec des anomalies isotopiques du carbone, correspond à des changements hydrologiques et floristiques haute fréquence suivis par la mise en place d’un climat aux fortes variations saisonnières entraînant des proliférations algaires sur le continent et de dinoflagellés en mer. Entre ces deux intervalles et dès la fin de l’initiation du PETM, une relative stabilité climatique régionale est constatée, toutefois marquée par des changements environnementaux locaux. La comparaison de ces sites avec des données publiées d’autres sites européens puis mondiaux montre que, si le PETM a bien eu des conséquences climatiques et environnementales partout dans le monde, la nature de ces conséquences est très variable entre deux parties du globe, même lorsqu’elles sont situées à la même latitude. Ceci indique que les effets régionaux d’une brusque crise climatique obéissent à un schéma complexe dépendant de caractéristiques locales.
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Citer

Sylvain Garel. Changements paléoenvironnementaux et paléoclimatiques enregistrés dans les faciès continentaux et lagunaires de la limite Paléocène-Eocène des bassins de Paris et de Dieppe-Hampshire. Apports de l'étude de la matière organique.. Sciences de la Terre. Université Pierre et Marie Curie, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03049135⟩
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