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Le Paléoclimat de la Dernière Période Glaciaire en Europe de l’Ouest : approfondir nos connaissances des Signaux Magnétiques des Dépôts de Loess et de Paléosols

Début : 01 octobre 2011

Fin : 24 février 2015

Equipe(s) liée(s) :
Paléomagnétisme

Statut : Soutenue

Thèse de Samuel Taylor

 

Les dépôts de loess-paléosols sont des archives terrestres importantes des changements  paléoclimatiques et paléoenvironnementaux. Un outil majeur utilisé pour extraire cette information est le magnétisme des roches, un domaine de recherche qui a considérablement progressé au cours des 30 dernières années. Les dépôts de loess-paléosols à Nussloch (Allemagne), fournissent l’un des enregistrements clés du paléoclimat en Europe de l’Ouest. Il a été démontré qu’ils ont enregistré les variations climatiques à l’ échelle du millénaire, qui induisent des liens entre le climat N. Atlantique et le continent Européen. Le premier objectif de cette thèse est de caractériser la réponse magnétique minérale des dépôts à Nussloch, un ensemble de séquences Weichseliennes bien étudiées, aux changements environnementaux et climatiques se produisant en Europe de l’Ouest. Une attention particulière est apportée à l’influence des processus d’oxydo-réduction associés au pergélisol sur l’assemblage des minéraux magnétiques. Un second objectif est de contraindre leur histoire sédimentaire et post-sédimentaire, qui est fondamentalement importante pour toute séquence sédimentaire et donnera une meilleure interprétation des proxies climatiques magnétiques et non magnétiques obtenues à Nussloch. Comment est affectée la fabrique magnétique par le développement de toundra gley ? Peut-on récupérer des directions de vents des fabriques magnétiques primaires ? 

Préparation de la section P8, Nussloch (oct 2012), Samuel à la droite avec la pelle, à gauche Pierre Antoine (photo: F. Lagroix)

Troisièmement, de mieux quantifier les variations des composantes minérales individuelles en décomposant l’assemblage magnétique par des expériences de rémanence à basse température. Ainsi les composantes minéralogiques responsables des variations observées dans les enregistrements seront identifiées permettant de préciser les liens entre leurs concentrations relatives et leurs interprétations paléoclimatiques.

Les horizons de toundra gley marquent de courtes périodes d’amélioration du climat au cours du dernier Pléniglaciaire, où il y a dégradation du permafrost et augmentation d’eau disponible (fonte des neiges et/ou précipitations). Dans ces horizons, des processus d’oxydo-réductions induits par l’engorgement en eau du loess (i.e. gleyification) altèrent l’assemblage minéralogique magnétique. Si ces altérations ne sont pas prises en compte lors de l’interprétation des enregistrements de susceptibilité magnétique suivant les modèles actuels dit de Chine lorsque la composante pédogénique domine le signal ou d’Alaska lorsque la composante détritique domine le signal, l’interprétation peut être erronée. L’anisotropie de la susceptibilité magnétique a pu identifier des intervalles ayant subit une remobilisation des particules post-déposition. Ces intervalles sont pour la moitié associés aux horizons de toundra gley. Les autres sont situés a proximité de loess laminés. Dans tout les cas l’origine des fabriques magnétiques secondaires est liée au pergélisol. Celui-ci rend le loess imperméable produisant une surface sur laquelle l’eau infiltrée peux s’accumuler ou ruisseler provoquant une remobilisation des particules altérant la fabrique magnétique initiale acquise lors du dépot par les vents. Les intervalles ayant conservés la fabriques magnétique de dépot ont une linéation magnétique très faible par rapport à la foliation magnétique. Ceci couplé aux très faibles concentrations de particules ferrimagnétiques (inférieure à 0.03 % par masse) ne permet pas de déduire avec confiance les directions de vents de déposition.

Les variations en concentration des composantes minéralogiques principales ont été quantifiées par le biais d’expérience thermomagnétique à basse température d’acquisition et de désaimantation de rémanence isotherme. La magnétite contribue à environ 70% de la rémanence totale qui se traduit à un pourcentage par masse de 0.003-0.077. Une magnétite oxydé est également présente tout au long de la séquence en petite quantité (approximativement 0.016 % par masse) et contribue à environ 20% de la rémanence totale. La dernière composante principale identifiée est la goethite. Celle-ci contribue le moins à la rémanence totale (< 10%) compte tenu de sa faible aimantation mais en pourcentage par masse la goethite domine toute les autres composantes avec une concentration calculée de 0.27-0.57 % par masse.

  • Taylor, S.N. and Lagroix, F., 2015. Magnetic anisotropy reveals the depositional and postdepositional history of a loess-paleosol sequence at Nussloch (Germany). Journal of Geophysical Research B: Solid Earth. doi: 10.1002/2014JB011803           HAL
  • Taylor, S.N., Lagroix, F., Rousseau, D.D. and Antoine, P., 2014. Mineral magnetic characterization of the upper pleniglacial nussloch loess sequence (Germany): An insight into local environmental processes. Geophysical Journal International, 199(3): 1463-1480. doi: 10.1093/gji/ggu331          HAL
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