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Etude de la variabilité du climat au large de la marge chilienne de Taitao (Patagonie Septentrionale) depuis la dernière période glaciaire : approche géochimique, sédimentologique et micropaléontologique

- Enseignants - Chercheurs de l’Équipe impliqués : G. Siani, S. Duchamp-Alphonse

Étudiant en thèse : Naoufel Haddam

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- La région chilienne des fjords d’Aysen, localisée entre l’archipel de Chonos au nord et la péninsule de Taitao au sud (44°S à 47°S), représente un complexe d’îles, de chenaux et de petites baies issus de l’érosion des glaciers Patagoniens qui couvraient cette région pendant les dernières glaciations.

-Photographie de la région des Fjords d’Aysen, prise à bord du N/O Marion Dufresne (mission PACHIDERME, février 2007)

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- C’est une zone de forte précipitation, en raison de la migration saisonnière du front atmosphérique sud-polaire entre 50°S (été) de latitude et 40°-45°S (hiver). La marge continentale chilienne méridionale constitue une zone clé pour mieux contraindre la variabilité des systèmes de circulation atmosphérique (vent d’ouest) et océaniques et élucider leurs rôles dans les changements climatiques à l’échelle régionale et globale. Dans cette région, la chaîne andine est aussi le siège d’une forte activité volcanique, liée à la subduction de la plaque de Nazca sous le continent sud-américain et marqué par treize grands centres volcaniques quaternaires, qui forment la zone volcanique méridionale SVZ (41°3 - 46°0 S). Plusieurs éruptions de large magnitude se sont produites depuis la période post glaciaire, principalement associées à l’activité du volcan Hudson.

- Carte d’Amérique du Sud, et du Sud-Est de l’Océan Pacifique, représentant : flèches bleues : les principaux courants océaniques (ACC : Courant Circumpolaire Arctique, CHC : Courant du CapHorn, PCC : Courant Pérou-Chili ; AAIW : Eaux Antarctiques intermédiaires, PDW : Eau Profonde Pacifique) ; flèches vertes : les vents d’ouest ; ainsi que la localisation de quelques carottes : MD07-3100, MD07-3088, MD07-3082, disposées sur un transect latitudinal.

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- Les objectifs sont :

1) de restituer les changements climatiques survenus à terre (dynamique des glaciers chiliens, intensité des vents d’ouest, paléo-précipitations) et les changements hydrologiques associés aux eaux de surface et intermédiaires à travers une approche sédimentologique, géochimique et micropaléontologique (foraminifères, coccolithes).

2) d’établir une chronologie précise de tels changements en utilisant le tephrochronologie marine et en déduire les âges réservoir de l’océan de surface
afin de mieux comparer les enregistrements climatiques marins, continentaux et cryospheriques.

3) de déterminer les éventuels déphasages inter-hémisphériques entre les changements climatiques établis.

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-Photographie de la carotte MD07-3088 (Kissel, 2007).

- L’étude de carottes à forts taux de sédimentation de type Calypso, collectées au large de la région chilienne des fjords d’Aysen lors de la campagne océanographique Pachiderme, à bord du navire Marion Dufresne (2007), permet de repondre à ces questions scientifiques.

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-Lithologie de la carotte MD07-3088 (les lits noirs représentent les tephras ; variations en fonction de la profondeur, des valeurs de d18O (‰ vs PDB), obtenues sur les foraminifères planctoniques Globigerina bulloides ; c) relation âge-profondeur de la carotte, basée sur des datations 14C et des tephras (d’après Carel et al., 2011).

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- Une démarche multi-traceurs repose sur des approches sédimentologiques (granularité des sédiments), minéralogiques (cortèges argileux), géochimiques (isotopies de l’oxygène et du carbone de foraminifères, analyses ponctuelles des éléments majeurs et traces d’esquilles de verres volcaniques et analyses par XRF Core Scanner de la fraction silico-clastique) et micropaléontologique (assemblages de foraminifères et coccolithes).

- De telles analyses permettront de déterminer les sources et les modalités de transport du sédiment et d’estimer les changements de la balance érosion physique/altération chimique affectant la chaîne andine afin de remonter à des informations paléoclimatiques (dynamique des glaciers et paléoprécipitations). L’étude géochimique de foraminifères et coccolithes permettra d’accéder à l’hydrologie des masses d’eau et à l’intensité des upwellings, et l’analyse des tephras permettra d’accéder à l’âge réservoir de ces masses d’eaux.
Les outils stratigraphiques classiques (isotopes de l’oxygène, datations AMS 14C sur foraminifères planctoniques) permettront d’établir une chronologie détaillée de ces carottes sédimentaires et de réaliser des corrélations avec des enregistrements à terre et d’établir les teleconnections inter hémisphériques. L’origine des niveaux de tephra marins est déterminée en comparant les compositions des éléments majeurs (analyses SEM-EDS), les âges et les caractéristiques morphologiques des fragments vitriques à ceux des dépôts pyroclastiques continentaux (lacs) (Carel et al., 2011).

-  Ex : photographie d’une esquille de verres volcaniques, étudiée pour l’approche téphrochronologique (Carel et al., 2011).

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- Collaborations
LSCE, CNRS/CEA/IPSL (E.Michel, C. Kissel, N. Nebout, V.Montade)
ISTO, Université d’Orleans (E.Chapron)
Alfred Wegener Institut – Bremehaven (F. Lamy)
Université de Conception (R.De Pol-Holz)

- Méthodologie mise en oeuvre :
Minéralogie
(Etudes du cortège argileux par DRX)
Sédimentologie marine
(ganulomètrie laser)
Géochimie sédimentaire
(éléments majeurs, traces, XRF)
Géochimie isotopique (18O/16O et 13C/12C)
Micropaléontologie (coccolithes et foraminifères)
Campagnes océanographiques