Stratigraphie isotopique du Néodyme dans l’Océan Indien: Paléocirculation océanique et érosion continentale

devant le jury : C.J. ALLEGRE ....................... Co-directeur de thèse C. FRANCE-LANORD ................... Rapporteur F. GROUSSET ........................ Examinateur C. HILLAIRE-MARCEL ................. Rapporteur L. MEYNADIER ....................... Directeur de thèse P. TAPPONNIER ...................... Examinateur Résumé: La composition isotopique du Néodyme dans les sédiments marins est un outil potentiel pour étudier la circulation océanique dans le passé. Le temps de résidence du Nd dans l'océan étant court (200-1000 ans), la valeur du Nd de l'océan global est hétérogène. La composition isotopique en Nd de l'eau de mer varie ainsi en fonction de la paléocirculation, de la provenance des sources, de l'intensité de l'érosion continentale et volcanique. Nous avons mis en place une nouvelle technique afin de reconstruire l'évolution du signal de l'eau de mer profonde et de la fraction détritique dans l'Océan Indien. Notre technique chimique a été validée par comparaison avec les méthodes de Bayon et al., (2002) et Burton et Vance (2001). Avec celle-ci, nous avons étudié deux thématiques: la circulation équatorial Indienne et l'érosion continentale Himalayenne. Pour reconstruire l'évolution de la masse d'eau équatoriale allant de l'océan Pacifique à l'Océan Indien depuis le Miocène, quatre sites ODP de ces deux océans ont été étudiés. La coïncidence en Nd de l'eau de mer entre deux sites distants de 3000 km a permis d'établir, après une réorganisation de la circulation océanique dans l'Océan Indien, l'existence d'un fort courant océanique d'ouest (MIOJet) entre 13 et 3 Ma. La fermeture du passage indonésien se produit en 2 Ma, il y a 3-4 Ma. Nous avons de même analysé, sur les périodes glaciaires-interglaciaires, les compositions isotopiques en Nd de l'eau de mer et de la fraction détritique de sédiments marins provenant d'un site proche de la Baie du Bengale. Les résultats ont montré que les signaux en Nd et 18O variaient conjointement au cours de ces cycles et que les fluctuations en Nd n'étaient pas liées aux variations de l'intensité de la circulation thermohaline mais au régime d'érosion du système Himalaya-Tibet. Ces variations sont très probablement le reflet d'un stockage important de glace sur le système Himalaya-Tibet durant les périodes glaciaires. Abstract: Neodymium isotopic composition in marine sediment is a powerful proxy to investigate the past ocean circulation. Because Nd residence time is short (200-1000 yr), Nd is not isotopically homogenized in the global ocean. So, the Nd seawater isotopic composition is a function of changes in paleocirculation, source provenances and varies with the intensity of weathering of continents or volcanic arcs. We have applied a new technique using acetic acid for reconstructing the evolution of the deep seawater and the detritic signals in the Indian Ocean. The reliability of our technique has been assessed by comparison with techniques developed by Bayon et al., (2002) and by Burton and Vance (2001). With this technique, we have studied two thematics: the equatorial Indian Ocean circulation and the Himalayan continental erosion. To reconstruct the evolution of the oceanic flow from the Pacific to the equatorial Indian Oceans since the Miocene, four ODP sites were chosen on both oceans. Remarkable results were obtained. The coincidence in Nd of seawater of two ODP sites distant from 3000km establishes the existence of a strong broad westerly oceanic current (MIOJet) in the Indian Ocean from 13 to 3 Ma after a reorganization of the Indian Ocean paleocirculation and proves a rapid closure of the Indonesian seaway at 3-4 Ma in less than 2 Ma. We have also analyzed the seawater and the detritic Nd isotopic compositions of a site located near the Bengal fan on glacial-interglacial alternance. Results have shown that the Nd and 18O curves fluctuate in conjunction during these periods and that Nd fluctuations were linked to the erosion regime in the Himalaya-Tibet and were not linked to the variations of the intensity of the deep ocean conveyor belt. These variations most probably reflect a significant storage of ice in the Himalaya-Tibet Eighlands during glacial periods.