Traceurs isotopiques, minéralogiques et magnétiques de l’érosion continentale et l’apport sédimentaire : deux études dans l’Océan Indien pendant les derniers 200 ka

Résumé L’objectif de cette thèse est d’étudier les signaux enregistrés dans les sédiments marins de différents bassins dans l’Océan Indien déposés pendant le Quaternaire. Ces signaux permettent de reconstruire le régime de l’érosion continentale dans la région qui a pu subir des modifications liées à l’intensité de la mousson Indienne ou à des variations d’autres conditions environnementales. L’étude simultanée de nombreux paramètres a permis d’identifier l’influence de différents processus tels que le transport, la diagenèse et la circulation océanique ; et d’isoler le signal attribuable à l’érosion. Les paramètres utilisés incluent la composition minéralogique totale et des argiles, la granulométrie, la géochimie isotopique du Sr et du Nd et la susceptibilité magnétique. L‘étude a été divisée en deux parties selon la situation géographique des carottes et régime sédimentaire. La première étude porte sur deux carottes sédimentaires situées dans la Mer Rouge et le Golfe d’ Aden enregistrant la dernière transition glaciaire-interglaciaire. Cette zone est caractérisée par un climat très aride et par une prédominance du transport éolien des sédiments. Elle présente aussi des types de lithologies très variés propices aux études de provenance sédimentaire. Les résultats ont permis de déterminer deux sources sédimentaires pour ces bassins : les roches volcaniques de la région d’Afar et les terrains de l’Arabie, et ils ont suggéré que les sédiments ont été transportés par les vents du Nord-Ouest. La contribution des Afar est plus importante pendant la période glaciaire et elle a diminué pendant l’Holocène dans les deux bassins. Cette diminution peut être liée à une expansion des lacs et de végétation dans les Plateaux d’Ethiopie produite par l’intensification de la mousson du sud-ouest pendant l’Holocène, qui a empêché l’érosion de cette zone. En Mer Rouge, la réduction du caractère volcanique pendant la déglaciation suggère une remobilisation du matériel éolien déposé dans les marges produite par la montée du niveau marin. La deuxième étude a été conduite sur une carotte située dans la zone proximale de la Baie du Bengale enregistrant les derniers 160 ka. Les sources sédimentaires ont été identifiées comme les chaînes himalayennes drainées par les rivières Ganges et Brahmapoutre et les chaines Indo-Birmanes. Pendant les périodes interglaciaires, les précipitations ont augmenté à cause de l’intensification de la mousson d’été et ceci a produit un plus fort apport des sédiments du Ganges-Brahmapoutre. Les valeurs ?Nd de la phase carbonatée des sédiments enregistrent la composition l’eau de mer profonde. Celle-ci peut être expliquée par des apports de différentes masses d’eau, notamment MNADW et AABW, et par la libération du Nd des particules qui se déposent. Pendant les périodes glaciaires, l’influence de l’apport du Nd libéré des particules a diminué et les valeurs de ?Nd sont devenues principalement dépendantes de la circulation océanique. Abstract The aim of this work is to study the signals recorded in marine sediments from different basins in the Indian Ocean, deposited during the Quaternary. These signals allow the reconstruction of the continental erosional regime in the region, which could have been subjected to modifications linked to the Indian monsoon intensity or to variations of other environmental conditions. The simultaneous study of several parameters enables the identification of different processes such as transport, diagenesis and oceanic circulation; and the discrimination of the signal attributed to erosion. The parameters that we used include bulk and clay mineralogical composition, gran-size distribution, Sr and Nd isotope geochemistry and magnetic susceptibility. This study has been divided into two main parts according to the geographic location of the cores and their sedimentological regime. The first study focuses on two sedimentary cores located in the Red Sea and the Gulf of Aden, recording the last glacial-interglacial transition. This zone is characterized by an arid climate and by the predominance of aeolian sedimentary transport. It also displays a variety of lithologies, which facilitates the identification of sediment provenance. The results indicated two sedimentary sources for these basins: the Afar volcanic rocks and the Arabian terrains, and suggested that sediments were transported by Northwesterly winds. The Afar contribution was more important during the last glacial period and diminished during the Holocene in both basins. This diminution could be linked to an increase in lake extensions and vegetation cover over the Ethiopian Highlands, which prevented the erosion of this area. In the Red Sea, the reduction of the volcanic character during the deglaciation suggests a mobilization of the aeolian material previously deposited in the margins due to the sea level rise. The second study was performed on a sedimentary core located in the proximal Bay of Bengal, recording the last 160 ka. Sedimentary sources were identified as the Himalayan ranges, drained by the Ganges-Brahmaputra system, and the Indo-Burman ranges. During glacial periods, precipitations increased due to the intensification of the summer monsoon and this generated a higher sediment supply from the Ganges-Brahmaputra system. ?Nd values from the carbonate fraction in the sediments recorded the bottom seawater composition. These values can be explained by the contribution of different water masses, mainly MNADW and AABW, and by a release of Nd from settling detrital particles. During glacial periods, influence from particle-released Nd diminished and the ?Nd values became mainly dependent on bottom water circulation.