Relations entre dynamique sédimentaire et altération dans les grands fleuves: exemple de l’Amazone

Devant le Jury composé de:i Marc BENEDETTI (Université Paris Diderot) ...... Président du Jury Bruno HAMELIN (Université Aix-Marseille) ....... Rapporteur Niels HOVIUS (University of Cambridge) ......... Rapporteur Christian FRANCE-LANORD (CNRS - CRPG Nancy) .... Examinateur Jérôme VIERS (Université de Toulouse) .......... Examinateur Jérôme GAILLARDET (Université Paris Diderot) ... Directeur de thèse Résumé: Les produits solides de l'altération de la croûte continentale, et donc le matériel sédimentaire transporté par les fleuves, s'étalent sur un large spectre de taille de grains, de minéralogie et de chimie. Il en résulte un tri granulométrique des sédiments dans le fleuve. Les principaux affluents du bassin de l'Amazone, le plus grand fleuve du monde, ont été échantillonnés à plusieurs profondeurs d'eau et à différentes positions latérales. Concernant la phase dissoute, des hétérogénéités latérales de concentration en éléments majeurs et en composition isotopique du strontium, couplées à des arguments hydrodynamiques sur le mélange turbulent, suggèrent que la plupart des grands fleuves ne sont pas bien mélangés. La concentration en matières en suspension, ainsi que les compositions chimique et isotopique (strontium et néodyme) de la phase particulaire évoluent de façon importante avec la profondeur. Une nouvelle classification des éléments chimiques est établie au regard de leur comportement vis-à-vis du tri granulométrique et de l'altération. La comparaison de la chimie des sédiments de l'Amazone, sur toute la gamme de taille de grains, entre la sortie de la chaîne andine et l'embouchure, suggère des intensités d'altération des silicates relativement faibles durant le transport des sédiments à travers la plaine d'inondation. Enfin, les analyses de contenu en carbone organique particulaire et de son activité en carbone 14, montrent que l'oxydation du carbone fossile au cours du transport sédimentaire représente une source significative de CO2 atmosphérique, comparable avec l'altération des silicates à l'échelle du bassin. Abstract: Rivers transport the residual products of continental weathering, that display a large range of grain size, mineralogical and chemical compositions. These grains are sorted within the river channel during transport to the ocean. The Amazon Basin main tributaries have been sampled along depth-profiles, at various lateral positions. In the dissolved phase, lateral heterogeneities of major species and strontium isotopic composition, along with constraints on turbulent mixing, suggest that most large rivers are not well-mixed with respect to their different tributaries. At all sites, suspended matter concentration significantly increases with depth. Chemical and isotopic compositions of suspended matter also vary greatly with depth. A new classification of chemical elements, following their behaviour with respect to sorting and weathering, is proposed. Comparison of the chemical compositon, along the whole grain size range, of Amazon sediments between the outlet of the Andes and the river mouths, suggests relatively low weathering intensities during transfer of sediments through the floodplain. Finally, using organic carbon content and 14C activity measurements, we demonstrate that fossil organic carbon oxidation during transfer through the floodplain results in a significant input of CO2 in the atmosphere, nearly countering silicate weathering at the basin scale.