Rôle de la tectonique dans l’évolution du climat à travers l’altération continentale au cours du Crétacé supérieur: une nouvelle approche géochimique et minéralogique au sein d’un système source-to-sink

Début de thèse : octobre 2020

Financement : EU programme Marie Curie Actions, Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC) et université de Bourgogne (uB)

Encadrants : Emmanuelle Pucéat et Pierre Pellenard

Soutenance le 31 mai 2024

Résumé

La phase de surrection majeure subie par la marge sud de l’Afrique au cours du Crétacé supérieur a conduit à une augmentation drastique des taux de dénudation. Cet événement offre une opportunité unique pour explorer la réponse à long terme de l’altération continentale et de l’érosion à un soulèvement tectonique intense dans le contexte climatique du Crétacé tardif. L’importance respective de ces deux processus dans l’évolution et la distribution des flux détritiques et dans la formation des réservoirs est une question clé qui reste encore à élucider. L’objectif de cette thèse de doctorat est d’appliquer une approche géochimique novatrice, combinant des analyses minéralogiques des argiles avec des analyses isotopiques Hf-Nd (∆εHf) sur des fractions argileuses pour (1) identifier la contribution respective de la altération chimique et de l’érosion durant la surrection de de la marge sud-africaine au cours du Crétacé supérieur, (2) explorer les liens entre ces deux processus et l’évolution et la distribution des flux détritiques dans ce contexte tectonique, et (3) explorer l’impact potentiel de ce surrection dans l’évolution climatique du Crétacé supérieur, à travers la consommation de CO₂ par les réactions d’altération des silicates.

Trois sites (DSDP 361, carotte O-A1, carotte P-A1) situés au travers d’un transect proximal-distal le long du bassin du Cap ont été ciblés pour suivre l’évolution des processus de dénudation en appliquant une approche Source-to-Sink. L’évolution de processus de dénudation de ces sites montre une provenance cohérente des sédiments pour tous les trois sites provenant des régions sud-ouest-centrales du plateau sud-africain au cours du Crétacé supérieur. La minéralogie des argiles et le ∆εHf(80) indiquent une augmentation de l’altération chimique au cours du Crétacé supérieur, à partir du Cénomanien-Turonien (ca. 95 Ma), tandis qu’une augmentation de l’érosion physique est observée entre le Campanien et le Danien (ca. 77-62 Ma). Cette intensification de la dénudation survient alors que le climat global est en tendance de refroidissement depuis le Turonien (ca. 93 Ma), ce qui n’est pas favorable aux épisodes de dénudation accrue. Cette augmentation de la dénudation induite par la tectonique au Crétacé superieur, en particulier l’altération chimique, semble être l’un des principaux mécanismes responsables du début de la tendance au refroidissement climatique global au cours du Crétacé supérieur, non seulement par la diminution du CO₂ par des réactions minérales, mais aussi par l’augmentation potentielle de la productivité marine grâce à l’apport continu de nutriments continentaux dans les bassins adjacents à la marge sud-africaine.

Mots-clés

géochimie, Crétacé, paléoclimat, argiles, tectonique, altération chimique

Jury

Nathalie Fagel, université de Liège – rapporteure
Guillaume Suan, université Claude-Bernard Lyon – rapporteur
Marion Garçon, université Clermont-Auvergne – examinatrice
Aaron Bufe, université Ludwig Maximilian, Munich – examinateur
Marc De Rafelis, université Paul Sabatier, Toulouse – examinateur
Emmanuelle Pucéat, université de Bourgogne – directrice de thèse
Pierre Pellenard, université de Bourgogne – codirecteur de thèse
François Guillocheau, université de Rennes 1 – codirecteur de thèse

extrait:

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Rôle de la tectonique dans l’évolution du climat à travers l’altération continentale au cours du Crétacé supérieur: une nouvelle approche géochimique et minéralogique au sein d’un système source-to-sink

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octobre 2020

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Gaitan

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Rôle de la tectonique dans l’évolution du climat à travers l’altération continentale au cours du Crétacé supérieur: une nouvelle approche géochimique et minéralogique au sein d’un système source-to-sink

Début de thèse : octobre 2020

Financement : EU programme Marie Curie Actions, Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC) et université de Bourgogne (uB)

Encadrants : Emmanuelle Pucéat et Pierre Pellenard

Soutenance le 31 mai 2024

 

Résumé

La phase de surrection majeure subie par la marge sud de l’Afrique au cours du Crétacé supérieur a conduit à une augmentation drastique des taux de dénudation. Cet événement offre une opportunité unique pour explorer la réponse à long terme de l’altération continentale et de l’érosion à un soulèvement tectonique intense dans le contexte climatique du Crétacé tardif. L’importance respective de ces deux processus dans l’évolution et la distribution des flux détritiques et dans la formation des réservoirs est une question clé qui reste encore à élucider. L’objectif de cette thèse de doctorat est d’appliquer une approche géochimique novatrice, combinant des analyses minéralogiques des argiles avec des analyses isotopiques Hf-Nd (∆εHf) sur des fractions argileuses pour (1) identifier la contribution respective de la altération chimique et de l’érosion durant la surrection de de la marge sud-africaine au cours du Crétacé supérieur, (2) explorer les liens entre ces deux processus et l’évolution et la distribution des flux détritiques dans ce contexte tectonique, et (3) explorer l’impact potentiel de ce surrection dans l’évolution climatique du Crétacé supérieur, à travers la consommation de CO₂ par les réactions d’altération des silicates.

Trois sites (DSDP 361, carotte O-A1, carotte P-A1) situés au travers d’un transect proximal-distal le long du bassin du Cap ont été ciblés pour suivre l’évolution des processus de dénudation en appliquant une approche Source-to-Sink. L’évolution de processus de dénudation de ces sites montre une provenance cohérente des sédiments pour tous les trois sites provenant des régions sud-ouest-centrales du plateau sud-africain au cours du Crétacé supérieur. La minéralogie des argiles et le ∆εHf(80) indiquent une augmentation de l’altération chimique au cours du Crétacé supérieur, à partir du Cénomanien-Turonien (ca. 95 Ma), tandis qu’une augmentation de l’érosion physique est observée entre le Campanien et le Danien (ca. 77-62 Ma). Cette intensification de la dénudation survient alors que le climat global est en tendance de refroidissement depuis le Turonien (ca. 93 Ma), ce qui n’est pas favorable aux épisodes de dénudation accrue. Cette augmentation de la dénudation induite par la tectonique au Crétacé superieur, en particulier l’altération chimique, semble être l’un des principaux mécanismes responsables du début de la tendance au refroidissement climatique global au cours du Crétacé supérieur, non seulement par la diminution du CO₂ par des réactions minérales, mais aussi par l’augmentation potentielle de la productivité marine grâce à l’apport continu de nutriments continentaux dans les bassins adjacents à la marge sud-africaine.

 

Mots-clés

géochimie, Crétacé, paléoclimat, argiles, tectonique, altération chimique

 

Jury

Nathalie Fagel, université de Liège - rapporteure
Guillaume Suan, université Claude-Bernard Lyon - rapporteur
Marion Garçon, université Clermont-Auvergne - examinatrice
Aaron Bufe, université Ludwig Maximilian, Munich - examinateur
Marc De Rafelis, université Paul Sabatier, Toulouse - examinateur
Emmanuelle Pucéat, université de Bourgogne - directrice de thèse
Pierre Pellenard, université de Bourgogne - codirecteur de thèse
François Guillocheau, université de Rennes 1 - codirecteur de thèse