Les isotopes des familles U & Th : un regard sur la dynamique sédimentaire de la baie de Baffin et du nord-ouest de la mer du Labrador au cours du dernier cycle glaciaire - Nuttin, Laurence (2014)
L'océan Atlantique Nord joue un rôle essentiel au niveau du climat et de la circulation océanique globale. Dans cette perspective, la baie de Baffin et la mer du Labrador comportent plusieurs caractéristiques intéressantes : (i) elles constituent des bassins de transition de masses d'eau entre l'océan Arctique et l'Atlantique Nord, (ii) elles participent à la circulation méridienne de renversement atlantique en contribuant à la formation des eaux profondes froides, et, (iii) leur localisation, aux marges des anciennes calottes glaciaires nord-américaines et de la calotte groenlandaise, permet d'étudier l'impact de la dynamique des calottes de glace sur la circulation océanique et, indirectement, sur le climat. Les sédiments de ces bassins sont donc susceptibles d'avoir enregistré des informations pertinentes pour l'étude de l'évolution paléoclimatique/paléocéanographique de la région. Cette thèse porte sur l'application des isotopes de trois éléments chimiques de la famille des actinides, l'uranium (U), le thorium (Th) et le protactinium (Pa), à l'étude de deux séquences sédimentaires provenant de bassins océaniques de l'Atlantique du Nord-Ouest et couvrant le dernier cycle glaciaire. L'approche multi-paramètres appliquée associe ce volet isotopique à des informations sédimentologiques complémentaires (i.e., données physiques, minéralogiques et géochimiques). La première carotte sédimentaire provient de la plaine abyssale centrale de la baie de Baffin. La seconde a été prélevée en mer du Labrador, à environ 180 km à l'est de l'embouchure du détroit d'Hudson. La thèse est donc divisée en deux chapitres majeurs portant chacun sur une de ces régions. Les données relatives aux isotopes des actinides U, Th et Pa sont utilisées comme traceurs des processus et flux géochimiques dans le sédiment, et de la dynamique particulaire propre aux sites étudiés. Les deux sujets abordés contribuent dès lors à l'effort de recherche visant à mieux comprendre le comportement, l'évolution et l'interaction des systèmes océan, atmosphère, cryosphère dans l'Hémisphère Nord au cours du Quaternaire récent. Le premier chapitre porte sur l'analyse de la séquence sédimentaire provenant de la baie de Baffin. Les 7.41 m de sédiment récupérés s'étendent temporellement sur l'entièreté du dernier cycle glaciaire, depuis le stade isotopique 5d jusqu'à aujourd'hui (les derniers ~115 ka). La baie de Baffin constitue une zone de transition des masses d'eau atlantiques et arctiques, en plus d'avoir été fortement influencée par la dynamique des grandes calottes de glace de l'Amérique du Nord et du Groenland durant les glaciations du Quaternaire. Réalisées à intervalles de ~1.6 ka, les mesures de concentrations et de rapports isotopiques en U et en Th combinées à d'autres paramètres sédimentologiques mettent en évidence les processus et flux géochimiques et sédimentaires complexes relatifs au site étudié. De plus, les profils de 230Th en excès permettent de retracer l'évolution de la dynamique particulaire dans le bassin. Les résultats mettent en évidence deux conditions océanographiques différentes comprenant une nette transition entre la dernière période glaciaire et l'interglaciaire actuel. Une remobilisation importante des particules sur les pentes continentales, avec focalisation vers la plaine abyssale, semble avoir été active durant la dernière période glaciaire. En revanche, durant l'Holocène, un déficit en 230Th par rapport à la production dans la colonne d'eau sus-jacente s'observe et semble démontrer un renforcement de la ventilation des masses d'eau en zone profonde, témoignant de la mise en place de la circulation océanique actuelle. Le deuxième chapitre de cette thèse se concentre sur la séquence sédimentaire de 8.95 m de long prélevée dans le nord-ouest de la mer du Labrador. Cette région océanique tient un rôle essentiel dans la formation des eaux intermédiaires et profondes froides participant à la boucle de circulation de renversement méridienne atlantique. Sa proximité avec le détroit d'Hudson en fait également une zone privilégiée pour étudier les épisodes de fonte de la calotte de glace des Laurentides. Les données isotopiques en U, Th et Pa sont intégrées dans une approche multi-paramètres et utilisées pour caractériser les processus et flux géochimiques et sédimentaires en relation avec les variations cryosphériques, océaniques et climatiques passées. La dynamique particulaire depuis le glaciaire tardif (i.e., les ~37 derniers ka) est évaluée à travers l'étude des variations des excès en 230Th et 231Pa enregistrés dans la colonne sédimentaire. Le mode et le temps de dépôt des décharges carbonatées identifiées comme se rapportant aux évènements de Heinrich H2 et H1 sont évalués à l'aide d'inventaires du 230Th en excès. Des processus géochimiques et flux particulaires variables et complexes sont par ailleurs observés pour ce site localisé en zone de marge continentale. Cette variabilité, associée aux limitations méthodologiques rencontrées, pose des incertitudes quant à l'estimation précise des excès en 231Pa et en 230Th dans ces conditions environnementales particulières. Certains intervalles, notamment la fin de la période glaciaire et de l'Holocène, montrent des valeurs de flux d'excès de 230Th excédant la valeur théorique du flux provenant de la colonne d'eau sus-jacente, indiquant probablement une augmentation de l'advection ou des processus de redistribution sédimentaire. Enfin, les valeurs des rapports des excès initiaux de 231Pa sur 230Th généralement inférieures à la valeur de production verticale de la colonne d'eau suggèrent une exportation du 231Pa vers le sud par advection. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Paléocéanographie, Quaternaire récent, Traceurs isotopiques, Sédimentation, Séries de l'U et du Th.