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Enregistrements sédimentaires de la déglaciation
européenne (Terminaison I) dans un
environnement à fort taux de sédimentation :
la levée turbiditique de Guilcher
(Marge Armoricaine)
MEMOIRE DE STAGE MASTER II
Par Benjamin
Présenté à
UNIVERSITE BORDEAUX I
DENHARD
Soutenu le 30 juin 2004
Encadré par:
Mr. Sébastien ZARAGOSI, Maître de conférence, Université de
Bordeaux 1
Mr. Jean-François BOURILLET, Ingénieur IFREMER, DRO/GM,
Plouzané
Remerciements
_____________________________________________________________
En premier lieu, je tiens à remercier chaleureusement Sébastien qui m’a donné l’opportunité
de partager sa passion pour la recherche. Je le remercie également pour la confiance qu’il m’a
accordé pour mener à bien ce stage. Ceci a été facilité par la préparation minutieuse de sa part
afin de profiter pleinement de cette initiation au monde de la recherche. Merci encore pour ton
investissement personnel de tous les instants durant ces 6 derniers mois et j’espère de tout
cœur avoir l’occasion de continuer à travailler avec toi...
Merci également à Jean-François et aux différentes personnes présentes à l’Ifremer durant
mon séjour (Hervé, Sandra, Jean-Pierre…) pour leur aide et leur accueil. Merci également à
tous ceux qui ont participé de près ou de loin au prélèvement de la carotte MD032690.
Concernant le personnel Enseignants/Chercheurs du DGO, un grand merci à Fred E., Philippe
M, Bruno M., pour leur aide et leur soutien. Merci également à Rémi B. et Josette D. pour
leur aide.
Concernant le personnel technique, merci à Joël S. pour sa grande gentillesse et sa
disponibilité, Gérard C. pour l’efficacité de son travail et Bernard M. pour son
professionnalisme à toute épreuve et sa recherche de lames parfaites.
Merci également à Mathieu G., Vincent H. et Anne G., pour leurs conseils précieux en
sismique et en natation (pour le plus grand des trois).
Un merci également à mes collègues et amis de bureau : Virginie mieux connue sous le nom
de macrowoman, Marie la méditerranéenne frileuse, Amélie la fashion victime, Aurélie, et
…hé oui faut bien…le Polo national, représentant des personnes désorganisées planant à
15000m et des nostalgiques des Jackson five dont il garde précieusement la coupe de
cheveux.
Spéciale dédicace à la team master power qui a animé le DGO durant ces 6 derniers mois en
organisant des brocantes pour des œuvres caritatives, des mini apéros ou des ateliers
moisissures (si, si ça existe).
De façon plus personnelle, merci à Ced, Céline et Mathieu, Aurélien, Alex et Lionel pour leur
présence dans et hors du DGO (sauf pour Lionel bien sûr).
Merci encore à toute la famille éparpillée aux quatre coins de France pour leur soutien et leur
intérêt pour ce que je fais.
Enfin, au-delà de la simple reconnaissance, je remercie encore Laetitia qui partage ma vie
aussi bien à la maison qu’au DGO. Je suis convaincu que notre amour et notre soutien mutuel
nous aide à surmonter les inquiétudes liées à notre avenir professionnel dans ce monde de la
recherche réservé à trop peu d’élus.
Table des matières
_______________________________________________________________________
Introduction................................................................................................................... p.1
I. Généralités ............................................................................................................... p.2
A) Présentation du site d’étude ............................................................................. p.2
1. Le système Turbiditique Armoricain........................................................ p.2
2. Cadre spatio-temporel de la carotte MD032690 ...................................... p.3
a. Les principaux évènements paléoclimatiques depuis le stade
isotopique 2 ............................................................................................. p.3
Le stade isotopique2 : 24-13 ka BP .................................................. p.3
Le stade isotopique1 : 13 ka BP jusqu’à l’actuel ............................. p.3
Les évènements de Heinrich 1 et 2.................................................... p.3
b. Le Paleofleuve Manche........................................................................... p.4
Influence du bassin versant sur les apports sédimentaires
en domaine profond...........................................................................p.4
Contrôle paléoclimatique sur le développement du système
Turbiditique Armoricain ...................................................................p.5
B) La levée de Guilcher.......................................................................................... p.5
1. Intérêts de l’étude d’une levée ..................................................................... p.5
2. Les différents apports sédimentaires lors de l’édification d’une levée ..... p.5
a. La sédimentation ubiquiste ....................................................................... p.5
b. Les apports gravitaires : les dépôts de débordements................................ p.5
II. Matériels et méthodes ............................................................................................. p.6
A) Origine des données .......................................................................................... p.6
B) Acquisition des données de terrain.................................................................. p.6
1. Les données acoustiques ...........................................................................p.6
a. Le sondeur multifaisceaux ...................................................................... p.6
b. La sismique réflexion.............................................................................. p.7
C) Acquisition de données en laboratoire ............................................................ p.7
1. Les mesures en continu............................................................................... p.7
a. Le banc Geotek........................................................................................ p.7
b. Etude descriptive..................................................................................... p.7
c. La radioscopie : SCOPIX ....................................................................... p.7
d. Les prélèvements..................................................................................... p.8
e. La stratigraphie : foraminifères planctoniques et datation 14
C ...............p.8
La biostratigraphie............................................................................p.8
La datation 14
C..................................................................................p.9
Etablissement d’un modèle d’âge et du taux de sédimentation ........p.9
f. Le banc XRF : le cortex de Brême (Allemagne) .................................... p.9
g. La calcimétrie de type Bernard .............................................................. p.9
h. Les grains détritiques grossiers .............................................................. p.10
2. Les mesures ponctuelles.............................................................................. p.10
a. La granulométrie ..................................................................................... p.10
b. Les indurations de sédiments meubles ................................................... p.10
III.Résultats...................................................................................................................p.10
A) Exploitation des données de terrain ................................................................ p.10
1. Bathymétrie et morphologie du système chenal levée de Guilcher ........p.10
2. Evolution structurale du système chenal levée de Guilcher....................p.12
a. Rappels bibliographiques........................................................................ p.12
b. Histoire de la zone................................................................................... p.12
c. Histoire récente des systèmes chenaux/levées de Blackmud et Guilcherp.14
B) Exploitation des données en laboratoire ......................................................... p.14
1. Les mesures en continu............................................................................... p.14
a. La radioscopie : SCOPIX........................................................................ p.14
b. La Stratigraphie : foraminifères planctoniques et 14
C.............................p.15
La biostratigraphie............................................................................p.15
Le modèle d’âge et la datation 14
C ...................................................p.16
c. La calcimétrie Bernard ........................................................................... p.17
d. Le cortex.................................................................................................. p.17
e. Les grains détritiques grossiers et le banc Geotek ..................................p.18
2. Les mesures ponctuelles.............................................................................. p.19
a. La granulométrie fine.............................................................................. p.19
b. Analyse des éléments détritiques ............................................................p.20
c. Etude des indurations .............................................................................. p.20
Mise en évidence d’évènements saisonniers extrêmes......................p.20
Etude de H1 haute résolution............................................................p.21
IV Discussion .................................................................................................................p.23
A) Etude du contexte géophysique de la zone
1. La bathymétrie ............................................................................................p.23
a. Rappel des résultats................................................................................. p.23
b. Discussion ............................................................................................... p.23
2. La sismique et l’imagerie............................................................................ p.23
a. Rappel des résultats................................................................................. p.23
b. Discussion ............................................................................................... p.23
B) Etude des variations paléoenvironnementales................................................ p.24
1. Modifications de l’hydrologie et du climat ...............................................p.24
a. Rappel des résultats................................................................................. p.24
b. Discussion ............................................................................................... p.25
2. Evolution et identification des apports sédimentaires
vers le domaine profond ............................................................................. p.26
a. Rappel des résultats................................................................................. p.26
Distinction des lamines ice raftées et turbiditiques........................... p.26
Etude de la mise en place des différentes lamines ............................ p.27
b. Discussion ............................................................................................... p.27
3. Cas particulier de H1 ................................................................................. p.28
a. Rappel des résultats................................................................................. p.28
b. Discussion ............................................................................................... p.28
Conclusion......................................................................................................................p.29
Références ...................................................................................................................... p.30
Introduction
Présentation de la problématique : il est aujourd’hui communément admis que depuis
quelques siècles, les activités anthropiques modifient de façon sensible la composition de
l'atmosphère perturbant ainsi le fragile équilibre climatique terrestre. Parmi les préoccupations
sociétales liées à ce réchauffement, la stabilité des calottes glaciaires modernes reste très
surveillée. En effet, les deux calottes qui demeurent, lors des cycles interglaciaires/glaciaires :
l’Antarctique et le Groenland, sont en place depuis près de 3 Ma pour le Groenland et autour
de 35 Ma pour l’Antarctique. Ces calottes, qui ont traversé l’ensemble du Quaternaire, ont
bien sûr subi quelques modifications, mais n’ont jamais complètement disparu. Ce qui n’est
pas le cas des calottes Laurentidienne et Fennoscandienne qui se développent pendant les
périodes glaciaires et disparaissent au début des périodes interglaciaires, avec un cycle de
100 000 ans depuis 800 000 ans et de 40 000 ans auparavant. De ce fait, la perturbation que
nous imposons aujourd’hui à notre planète peut avoir un effet dramatique à l’échelle de
plusieurs siècles. D’une part, à cause de la montée du niveau marin, et d’autre part, parce que
la déstabilisation des calottes s’accompagne d’une forte variabilité climatique. En effet, la
fonte rapide du Groenland pourrait considérablement ralentir la circulation thermohaline et
ainsi conduire à une Europe occidentale plus froide dans un monde globalement plus chaud.
Pour ces raisons, la communauté scientifique a pleinement pris conscience de l'intérêt
d’améliorer la documentation des variations passées du climat, d'en identifier les causes et les
mécanismes, et de les modéliser de façon réaliste. Dans ce contexte, la connaissance des
forçages ainsi que les processus liés à la fonte de ces calottes paraît primordial. Des travaux
récents ont montré que les calottes glaciaires européennes avaient réagit de façon précoce et
subite au cours des deux dernières déglaciations. Il est donc tout naturel d'étudier les
variations environnementales extrêmes associées aux périodes de débâcles. Pour cela, ce
rapport propose une étude haute résolution de l’enregistrement sédimentaire de la déglaciation
européenne (terminaison 1) dans un environnement à fort taux de sédimentation : la levée de
Guilcher, localisée au sein du système Turbiditique Armoricain (Golfe de Gascogne). Cette
levée, située entre le chenal de Blackmud et le chenal de Guilcher, est idéalement localisée
pour enregistrer la variabilité des transferts sédimentaires en provenance du paléo-fleuve
Manche et du système glaciaire de Mer d'Irlande.
But de l’étude : ce stage effectué au sein du DGO de Bordeaux s’articule autour de deux axes
majeurs. Le premier réside dans une étude géophysique et sédimentologique de la zone à
l’aide de données acoustiques et de prélèvements afin d’appréhender l’environnement
sédimentaire du site d’étude. Cet axe comprend différents objectifs tels que l’identification de
la morphologie de la levée, l’origine et la composition de ses dépôts ainsi que leur évolution
au sein du système chenal/levée de Guilcher. Ceci permettrait alors d’estimer son âge de mise
en place. Le second axe repose, quant à lui, sur une étude paléoenvironnementale proprement
dite. Un des principaux objectifs est de déterminer s’il est simplement possible d'identifier les
principaux évènements paléoclimatiques au sein d’un système turbiditique de manière
continue. En effet, les écoulements gravitaires présentent le risque majeur de perturber le
signal en remobilisant les sédiments. Si cela s’avère toutefois possible, l’objectif sera alors de
déterminer, au sein de ces dépôts turbiditiques, des évènements climatiques extrêmes tels que
les débâcles annuelles des calottes et des glaciers européens. Pour ce faire, la carotte
MD032690, prélevée lors de la mission MD133-SEDICAR au sommet de la levée, a été
étudiée avec une approche multi-proxies : radioscopie RX, micropaléontologie
(biostratigraphie par les foraminifères planctoniques), géochimie (mesure des éléments
majeurs par le CORTEX de Brême, datations isotopiques 14
C) et sédimentologie
(pétrographie, comptage des lamines, induration de sédiments meubles).
1
I. Généralités
A) Présentation du site d’étude
1. Le système Turbiditique Armoricain
Les connaissances actuelles sur ce système sont encore peu nombreuses et reposent
essentiellement sur les travaux de Zaragosi, 2001. Toutefois, la mise en place relativement
récente de ce système en fait un site idéal pour l’étude des forçages climatiques sur les
processus sédimentaires. L’Eventail Armoricain se situe dans la partie centrale du Golfe de
Gascogne à une profondeur variant de 4100 à 4900 m sur une surface de 230 km de long sur
200 km de large représentant plus de 40000 km2
. Cet éventail est placé géographiquement
entre l’Eventail Celtique au Nord et l’Eventail du Cap Ferret au Sud. De part une alimentation
riche de 33 canyons drainant les 360 km de plateforme continentale, ce système situé sur une
marge passive est dit « multisources ». Ces 33 canyons se réunissent en 6 chenaux principaux
caractérisant ainsi la rampe médiane (Zaragosi et al., 2001b). Ces derniers restent
individualisés vers l’aval et ont été regroupés en trois systèmes différents : le système de
Guilcher relié à la partie centrale du paléosystème de la Manche, le système de Cornouaille
relié au Sud-est et celui du Crozon relié au Sud. Contrairement à l’Eventail Celtique, situé à
proximité, où les chenaux principaux se réunissent dès l’éventail supérieur, le système
Turbiditique Armoricain conserve une configuration multisources jusqu’à sa partie distale. Ce
n’est que dans la partie aval des lobes distaux que se réunissent les dépôts transitant par ces
divers chenaux.
Figure 1 : Localisation de la carotte MD032690 (Caraïbes)
2
2. Cadre spatio-temporel de la carotte MD032690
L’étude menée lors de ce stage porte essentiellement sur les enregistrements sédimentaires
de la déglaciation (terminaison1) située à la transition entre les stades isotopiques 1 et 2. Il
s’agit donc de définir un cadre temporel allant d’environ 24 ka BP* à l’actuel. En effet, les
variations climatiques et glacio-eustatiques constituent au cours du Quaternaire terminal les
principaux facteurs influençant l’évolution des apports sédimentaires vers le domaine profond
(Auffret et al. 2000). Ces facteurs, jouant sur les débits et la charge sédimentaire des fleuves
ainsi que sur la morphologie et l’extension des réseaux hydrographiques, doivent donc être
pris en compte pour estimer quantitativement et qualitativement les apports sédimentaires
susceptibles d’approvisionner les grands fonds.
a. Les principaux évènements paléoclimatiques depuis le stade isotopique 2
Le stade isotopique 2 : 24-13 ka BP
La communauté scientifique a considéré pendant un certains temps que le stade
isotopique 2 en Europe était caractérisé par des conditions extrêmement froides et sèches
accompagnées d’une extension importante des calottes fenno-scandinave et anglo-saxonne
ainsi que des glaciers alpins et pyrénéens. Le Dernier Maximum Glaciaire (DMG*) est la
période comprise entre les évènements de Heinrich 1 et 2 (Schneider et al., 2000) avec un
maximum de froid autour de 18 ka BP. Ce dernier est caractérisé par une baisse du niveau
marin estimée à 121m +/- 5m (Fairbanks, 1989) et des températures globalement plus froides
de 4°C. (CLIMAP, 1981). Or, de nombreuses séquences sédimentaires et glaciologiques ont
révélé une forte variabilité climatique avec une alternance d’évènements froids et chauds
(Sarnthein et al., 1995 ; Eynaud, 1999 ; de Vernal et al., 2000) accompagnée de remontées
actives de la Dérive Nord Atlantique (DNA*) dans le Golfe de Gascogne et en Mer de
Norvège (Eynaud, 1999 ; Zaragosi et al., 2001). Malgré une extension maximale des calottes
autour de 18 ka, le retrait des glaces en Europe débute dès 22 ka BP (Lambeck, 1995) et se
poursuit pendant toute la durée du stade isotopique 2.
Le stade isotopique 1 : 13 ka BP jusqu’à l’actuel
Le stade isotopique 1, quant à lui, est caractérisé par des conditions climatiques plus
chaudes et humides avec un optimum estimé entre 7000 et 5000 ans BP. Toutefois, cette
période plus clémente est brutalement interrompue par un évènement froid d’environ
800 ans : le Younger Dryas (10800-10000 ans BP). Cette période de refroidissement est
facilement repérable dans les enregistrements sédimentaires du Golfe de Gascogne par un
retour de l’espèce de foraminifère polaire N. pachyderma senestre.
Les évènements de Heinrich 1 et 2
Les premiers évènements climatiques d’ordre sub-orbital décelés dans les enregistrements
marins quaternaires furent les évènements de Heinrich, du nom du scientifique qui détermina
en premier l’origine de leur mise en place (Heinrich, 1988). Il existe donc des évènements
climatiques plus brefs tels que H1* et H2* datés dans le Golfe de Golfe de Gascogne
respectivement à 13800-14020 ans BP et 20030-20200 ans BP (Grousset et al., 2001). Ces
évènements sont des accumulations sédimentaires particulières, qui rythment les séquences de
dépôt de l’Atlantique Nord durant les phases glaciaires. Ces accumulations de matériaux
détritiques terrigènes (Ice Rafted Debris : IRD*) correspondent à des apports soudains et
massifs d’icebergs qui envahissent l’océan à la suite de l’effondrement des calottes péri-
Atlantique Nord. En plus d’apporter des informations paléoenvironnementales majeures, les
évènements de Heinrich apportent un complément stratigraphique précieux. En effet, au cours
des derniers 22 ka, les évènements d’Heinrich ayant affecté le Golfe de Gascogne présentent
tous deux une organisation distincte permettant de les différencier.
3
b. Le paléofleuve Manche
Influence du bassin versant sur les apports sédimentaires en domaine
profond
Les nombreux travaux entrepris sur la zone Manche montrent que durant le dernier bas
niveau marin estimé à -121m (+/- 5m), la Manche était émergée. Elle fonctionnait alors
comme un unique fleuve au milieu d’une immense plaine alluviale drainant la majorité des
rivières ouest européennes. Le fleuve Manche devait constituer alors un des fleuves les plus
importants qui n’ait jamais existé en Europe. Ainsi, par sa localisation et l’extension de son
bassin versant, le système Manche a drainé les eaux de fonte des calottes anglo-saxonne et
fenno-scandinave ainsi que celles des glaciers européens. Lors de la déglaciation, les
conditions hydrologiques et sédimentologiques du Golfe de Gascogne ont donc été fortement
influencées par l’arrivée de toutes ces eaux de fonte (Eynaud, 1999 ; Zaragosi et al., 2001).
Or, la levée de Guilcher étant un lieu de dépôt privilégié des apports sédimentaires issus
du paléofleuve Manche et de la Mer d’Irlande, elle a pu enregistrer un signal
paléoenvironnemental originaire d’une très vaste partie de l’Europe occidentale (figure 2)
venant ainsi justifier le choix de cette zone.
Figure 2: Reconstitution paléoenvironnementale du système lors du dernier bas niveau marin (d’après
Zaragosi, 2001)
4
Contrôle paléoclimatique sur le développement du système Turbiditique
Armoricain
Les trava lors
du stade isotopique 2 et lors du début du stade isotopique 1 (24 – 10 ka BP) est de type
turb
ux de Zaragosi, 2001 ont montré que le premier type d’alimentation repéré
iditique et a été mis en évidence par les séquences de débordement argilo-silteuses
identifiées au sein du système de Crozon (carotte MaKS02 et MaKS03) et du système de
Blackmud (carotte GEOGAS 72104). Ces séquences correspondent à des dépôts turbiditiques
de faible densité. Ces dépôts ont permis d’en déduire une alimentation liée au fonctionnement
du paléosystème fluviatile de la Manche. Vers 10 ka BP cette alimentation cesse entraînant
une forte baisse des taux de sédimentation, couplée à une hausse des teneurs en carbonates.
B) La levée de Guilcher
1. Intérêts de l’étude d’une levée
accumulations très importantes de sédiments, pouvant atteindre
1000 à ctées par les processus d’érosion couramment
obs
Cette ine biogène, principalement composée de la
thanatofaune à tests carbonatés dans cette zone d’étude, et terrigène (figure 3).
nsi le matériel
détritique piég a
Figure 3: Schéma général
es différents types de
m itale des écoulements
turbiditiqu c débordement entraîne un
app
Les levées constituent des
1500 m. Elles sont aussi peu affe
ervés au sein des chenaux (Migeon, 2000).
2. Les différents apports sédimentaires lors de l’édification d’une levée
a. La sédimentation ubiquiste
La sédimentation hémipélagique
sédimentation peut être d’orig
La sédimentation « ice raftée »
Ce type de sédimentation intervient lors de la fonte des icebergs libérant ai
é d ns les glaces (figure 3).
d
b. Les apports gravitaires : les dépôts de débordement
Les levées sont construites par débordement de la partie so
sédimentation de la levée
m
es omposée de particules fines. Les processus de
auvrissement relatif en fraction fine dans l’écoulement et un enrichissement relatif en
sable le long de son trajet. Ce processus explique le transport des sables dans les chenaux et le
développement de lobes sableux en aval des systèmes chenaux/levées. Ces débordements
apparaissent soit lorsque la hauteur de l’écoulement est supérieure à la hauteur de la levée
(overbank), soit à la faveur d’un brusque changement de direction du chenal, sous l’action de
la force centrifuge (flow striping ; Piper et Normak, 1983). Les levées présentent un flanc
5
interne très raide, soumis à des processus d’érosion et à des glissements en masse qui peuvent
alimenter les écoulements circulant dans le chenal. Le flanc externe est caractérisé par des
pentes très faibles et soumis à des processus de dépôt. Le phénomène de Sweep and Burst
décrit ci-dessous (figure 4) entraîne un granoclassement au sein des séquences. De plus,
l’aggradation verticale de la levée permet un startogranoclassement à l’échelle globale de la
levée.
Figure 4: Schéma conceptuel illustrant le
processus de débordement permettant la
lusieurs cycles de Burst and Sweep
res à la formation
imentaires
de sédimentation importants sans phénomène
e
sont donc susceptibles de présenter des taux
d’érosion majeur et seraient par conséquent un li
construction des levées (Migeon, 2000)
Burst and Sweep :
P
semblent nécessai
d’une lamine silto-argileuse (Hesse et
Chough, 1980). En effet, au cours d’un
sweep, les particules de toutes tailles
sont entraînées vers le bas et se
déposent lorsque la vitesse et la
contrainte de cisaillement a
suffisamment diminué. Au cours du
burst suivant, une partie ou la totalité
des sédiments les plus fins
précédemment déposés est remise en
suspension, ne laissant qu’un dépôt des
sédiments les plus grossiers.
Conclusion : les levées séd
u idéal pour l’enregistrement des signaux
paléoclimatiques à haute résolution. Toutefois, l’une des questions primordiales à laquelle ce
rapport tentera d’apporter une réponse est de savoir si les signaux paléoclimatiques peuvent
être enregistrés de façon continue malgré la présence d’écoulements turbiditiques
susceptibles de remanier ces dépôts ?
II. Matériels et méthodes
A) Origine des données
Ce mémoire repose essentiellement sur l’étude de la carotte sédimentaire MD032690 et
des données acoustiques acquises lors de la mission MD-133 SEDICAR effectuée en juin
2003 nécessitant la collaboration de l’IPEV*, du SHOM*, de l’IFREMER* et du DGO*. La
carotte, prélevée à l’aide d’un carottier de type Calypso par l’équipe du Marion Dufresne, est
située au sommet de la levée de Guilcher (47°01,25’ N et 07°44,99’ W) et représente une
longueur d’environ 36 m. D’autres données acoustiques ont été utilisées, acquises lors de la
campagne ZEE 2 en juin 1997 (IFREMER) ainsi que les données de la carotte MD952002
obtenues lors de la mission MD105 IMAGE1 en 1995 menée principalement par l’IFRTP.
B) Acquisition des données de terrain
1. Les données acoustiques
a. Le sondeur multifaisceaux (SIMRAD EM12 Dual)
Le de cartographier les fonds océaniques. Il fournit des
données ba gie des fonds. Les données
sondeur multifaisceaux permet
thymétriques permettant l’étude précise de la morpholo
6
du
tude de la profondeur, de l’épaisseur et de l’agencement
des couche ol, à partir d’ondes acoustiques créées artificiellement
dep
nt utilisé en complément de la sismique
réfl
sondeur multifaisceaux présentées dans ce rapport ont été traitées à l’Ifremer sous la forme
de modèles numériques de terrain (MNT*). Ces données ont ensuite été traitées par les
logiciels Arcview et Caraibes à Bordeaux, permettant de réaliser l’ensemble des cartes et des
blocs 3D présentés dans ce rapport.
b. La sismique réflexion
La sismique réflexion permet l’é
s sédimentaires du sous-s
uis la surface de la tranche d’eau. Les ondes acoustiques produites en surface sont
réfléchies à l’interface de deux milieux possédant des impédances différentes. La réponse
enregistrée est appelée faciès sismique (tableau 1).
Le principe du sondeur de sédiment 3.5kHz est approximativement le même que celui de
la sismique réflexion. Ce dernier est classiqueme
exion afin d’étudier avec une plus haute résolution (0,75 m sur la verticale) l’agencement
et la nature des dépôts situés directement sous la surface du fond.
Unité Faciès Représentation Limites
SI
Lité, drapant à la base, structures
sédimentaires dans la partie supérieureIC H3
IIA
Lité, drapant, amplitude moyenne à forte
H4
IIB2
Lité discontinu, variations latérales
fréquentes, chenalisations (HAR), H5
HARP’s
IIC fréquentes, chenalisations (HAR) H6
Lité discontinu, variations latérales
SII
IID
Lité discontinu, variations latérales
fréquentes, chenalisations (HAR)
Tableau rès Droz et al., 1999
Les données 3.5kHz du Marion Dufresne ont été converties à l’Ifremer afin d’être traitées par
le logiciel SISB
1: Classification des faciès sismiques d’ap
ISE dont le protocole est expliqué en annexe 1.
C) Acquisition de données en laboratoire
1. Les mesures en continu
Le banc MSCL* (Multi-Sensor Core Logger) permet de mesurer de façon simultanée et
automatisé a vitesse du son et la susceptibilité magnétique tous les 10cm.
sédiments, de présence de figures dynamiques et biologiques puis photographié.
élevée sur la
carotte MD 2 ie RX* numérique par J. Saint
Pau
a. Le banc Geotek
e la gamma densité, l
b. Etude descriptive
Chacun des vingt quatre tronçons d’1m50 a été décrit en terme de faciès, de couleur de
c. La radioscopie : SCOPIX (Migeon et al., 1999)
Pour chaque tronçon, une plaquettes en aluminium (150 x 5 x 1,5 cm) a été pr
03 690 à l’Ifremer afin d’être analysée en radioscop
l au DGO de Bordeaux. Cette technique non destructive permet de visualiser
l’organisation interne des sédiments et, dans de très nombreux cas, elle met en évidence la
présence de structures d’origine dynamique ou biologique alors invisibles lors de la
description visuelle de la carotte. Ces images numériques ont permis un comptage informatisé
des lamines par les logiciels Scion et Adobe Photoshop exposé en annexe 2.
7
d. Les prélèvements
Chaque prélèvement de sédiment, effectué environ tous les 10 cm directement sur les
plaquettes utilisées pour la radioscopie, a été lavé sur un tamis de 150 µm. Notons que
l’ép
d’éléments de taille
ulométrie
fine d’une séquence
ti
La biostratigraphie et les associations fauniques
Dans G ue l’étude des
foraminifères n et G. Hirsuta permettait
une
aisseur de 1 ,5 cm des plaquettes permet d’obtenir un volume suffisant de sédiment de
8 cm3
. L’objectif est de ne prélever que les niveaux hémipélagiques en évitant les sédiments
remaniés. Or, une granulométrie fine, réalisée sur une séquence turbiditique de la ride de
Witthard (Eventail Celtique), indique que la base de la séquence (Td) présente des éléments
remaniés dans la fraction supérieure à 150µm (foraminifères et éléments détritiques). Au
contraire, le sommet de
la séquence (Te
turbiditique et Te
hémipélagique) ne
présente aucun élément
remanié dans cette
fraction. Il est donc
nécessaire de prélever
les échantillons
uniquement dans le Te
hémipélagique.
Toutefois, l’absence
supérieure à 150µm dans
le Te turbiditique nous
autorise une marge
d’erreur lors du
prélèvement.
Figure 5 : Gran
e. La stratigraphie : foraminifères planctoniques et data
turbiditique de la carotte
SKS01
on 14
C*
le olfe de Gascogne, les travaux antérieurs ont montré q
pla ctoniques : N. pachyderma, G. Truncatulinoides
biostratigraphie fiable (Zaragosi et al., 2000) Durant le Quaternaire terminal, trois
associations types sont observables dans le Golfe de Gascogne renseignant sur les conditions
environnementales (tableau 2).
Figure 6: Représentation des 3 espèces de foraminifères utilisées
8
Arctique Subarctique Transitionnelle/subtropicale
Neogloquadrina
pachyderm e
Neogloquadrina
pachyd
ides
Globorotalia
irsuta
a senestr erma dextre
Globigerina bullo
truncatulinoides
Globorotalia h
Orbulina universa
sTableau 2: Les associations faunique
L’étude des variations d’ derma permet de compléter
celle des enroulements de G.Truncatulinoides et G.Hirsuta en fournissant des précisions
stra
toute chronostratigraphie pour des âges allant
jusqu’à 30000 ans. Deux datations ont été réalisées après piquage des espèces N. pachyderma
dex
enus en corrélant la courbe de
N. pachyderma 002, à l’aide
du
0 a été analysée par le banc XRF de Brême (Allemagne) avec un pas
d’échantill
La
méthode permet de déterminer
enroulement de l’espèce N. pachy
tigraphiques du stade isotopique 3 à l’Holocène. Le signal de N. pachyderma paraît
remarquablement similaire sur l’ensemble des séquences stratigraphiques du Golfe de
Gascogne. D’autre part, l’espèce N. pachyderma senestre, inféodée aux eaux froides, est
confinée aux évènements d’Heinrich et au Younger Dryas et N. pachyderma dextre se
développe lors des périodes de réchauffement.
La datation 14
C
La datation 14
C est un outi ndispensable àl i
tre et G. Bulloides. Ces piquages ont été réalisés, respectivement à la base de la carotte et
juste avant la terminaison 1 afin de s’affranchir des problèmes d’âge réservoir provoqués par
l’ancienneté des eaux douces issues des débâcles glaciaires. Les datations 14
C obtenues ont
donc été corrigées en utilisant un âge réservoir de – 400 ans.
Etablissement d’un modèle d’âge et du taux de sédimentation
Le modèle d’âge et le taux de sédimentation ont été obt
senestre de la carotte MD032690 avec celle de la carotte MD952
logiciel Analyseries. En effet, la carotte MD952002 est la carotte de référence du Golfe de
Gascogne car elle est située sur un haut fond soumis à une sédimentation hémipélagique et
bénéficie d’une biostratigraphie robuste, confirmée par de nombreuses datations 14
C, ainsi
qu’un enregistrement continu sur 115 ka BP (Auffret et al., 2000 ; Grousset et al., 2001a ;
Zaragosi et al., 2001a).
f. Le banc XRF* : le cortex de Brême (Allemagne)
La carotte MD03269
onnage de 5 cm par M. Mojtahid en janvier 2004.
spectrométrie de fluorescence X à dispersion de longueurs d'ondes (WD-XRF) est une
technique d'analyse multi-élémentaire non destructive. Cette
avec précision la composition chimique globale d'un échantillon solide, en éléments majeurs
et en éléments traces en nombre de coups/s. Cette unité pose le problème d’absence de
calibration. Afin de palier à cet inconvénient, seuls des rapports seront utilisés. Cette
technique a pour avantages une préparation simple des échantillons, la rapidité des analyses
et une bonne reproductibilité. Son principe de fonctionnement est le suivant : lorsque la
matière est bombardée par un flux de photons X d'énergie suffisante, elle émet des rayons de
même nature, caractéristiques des éléments qui la constituent. C'est le phénomène de
fluorescence X. La séparation des raies d'émission est réalisée par diffraction sélective sur un
cristal analyseur (application de la loi de Bragg). Le nombre de photons émis est alors
mesuré par un compteur proportionnel. Les intensités corrigées des effets inter-éléments sont
corrélées linéairement avec les concentrations certifiées des matériaux de référence
(http://www.ifremer.fr/drogm/Gm/Dept/Labo/fluo.html).
g. La calcimétrie de type Bernard
La calcimétrie consiste en la mesure de la proportion de carbonate de calcium (%CaCO3*)
présente da ètre mesure ainsi le volume dens le sédiment par réaction acido-basique. Le calcim
9
CO
ression » permet de passer facilement du volume de
CO2 au taux de CaCO3.
tous les grains lithiques supérieurs à 150 µm. Il a été effectué un
comptage t prélevés car ces grains sont des marqueurs
priv
été
effectuée afin de tenter de différencier les différents types de lamines présents dans la carotte
MD
e à l’aide d’un granulomètre laser de type
Malvern MASTERSIZER S. par G. Chabaud au DGO de Bordeaux. Afin de s’affranchir de
l’ex
2* dégagé dans un tube manométrique gradué après attaque du sédiment à l’acide
chlorhydrique (HCl*) selon la formule :
CaCO3 + 2HCl Ca Cl2 + H2O + CO2
Un tableau de correction « température-p
h. Les grains détritiques grossiers
Ce terme regroupe
sys ématique sur tous les niveaux
ilégiés des débâcles d’icebergs de type évènements de Heinrich. Les éléments détritiques
ont été classés selon leur composition pétrographique (quartz, feldspaths, micas, carbonates,
éléments volcaniques, éléments diagénétiques, débris de roches…) puis ramenés en nombre
de grains par gramme de sédiment sec avant lavage. Ces différentes catégories ont été définies
de manière à avoir des informations sur les sources potentielles des éléments détritiques. Les
résultats présentés dans ce rapport sont exprimés en nombre de grains/ g de sédiment sec
2. Les mesures ponctuelles
En plus des prélèvements systématiques, une trentaine de prélèvements de lamines a
032690. Pour cela, une granulométrie fine, une description des éléments détritiques ainsi
qu’une étude sur sédiment induré ont été réalisées.
a. La granulométrie
La mesure de la taille des grains a été effectué
agération de la taille des grains par le granulomètre, la limite des argiles a été définie à
10µm.
b. Les indurations de sédiments meubles
Différents prélèvements de sédiments ont été réalisés à l’aide d’une plaquette en
aluminium Cette technique novatrice, en coursde 10 x 4 x 1 cm afin d’être indurés.
d’élaboration au DGO, permet d’observer des évènements climatiques extrêmes tels que les
débâcles glaciaires avec une résolution de l’ordre micrométrique venant ainsi compléter
l’imagerie RX dont la technique est parfaitement maîtrisée mais montre actuellement ses
limites. Le principe de ce procédé consiste à remplacer l’eau contenue dans les sédiments par
de la résine grâce à l’intermédiaire d’acétone. En effet, l’acétone étant un solvant de la résine,
il est progressivement incorporé par diffusion dans les sédiments afin de ne pas endommager
les structures. Pour cela, les sédiments sont immerger successivement dans des bains de
teneur croissante en acétone : 25%, 50%, 75% puis 100%. Afin d’évacuer l’eau restante, le
dernier bain est filtré par un tamis moléculaire. Après séchage de la résine, les lames peuvent
être montées et observées en microscopie optique. Afin d’obtenir un contraste accentué des
éléments structuraux, les lames peuvent être analysées en lumière fluorescente ou polarisée
sur la station du microscope numérique Leica DM 6000B. Pour cela, des pigments réagissant
à la fluorescence ont été préalablement ajoutés à la résine.
III.Résultats
A) Exploitation des données de terrain
1. Bathymétrie et morphologie du système chenal levée de Guilcher
orphologique du système
turbidit thymétriques
per
La figure ci-dessous permet de mettre en évidence l’évolution m
ique de Guilcher et de Blackmud. En effet, les différents profils ba
mettent d’identifier trois grands ensembles structuraux que sont les canyons qui évoluent
en systèmes chenaux/levées (rampe médiane) ainsi que le début de la zone des lobes distaux
(rampe distale).
10
Figure 7 : Profils bathymétriques du système de Guilcher
Le système de Bl unissant en un lackmud est alimenté par 6 canyons principaux se ré arge
chenal en U rectiligne, comblé en aval par d s corps sableux. En revanche, le système de
Gu
e
ilcher possède deux fois moins de canyons et présente, malgré cela, un système
chenal/levée plus développé avec un chenal étroit et sinueux et une large levée droite
présentant un plateau. Il est à noter qu’avant de se réunir en chenaux, les canyons de
Blackmud et de Guilcher présentent une convergence, témoin hypothétique d’une avulsion
d’un seul et même chenal. Les lobes, très peu marqués topographiquement, sont formés après
l’avulsion périodique des chenaux, à la limite rampe médiane – rampe distale.
11
Le profil ci-dessous a été réalisé durant la mission MD-133 SEDICAR et passe à
l’emplacement exact du carottage. A cet endroit, la levée est topographiquement peu
dév
a. Rappels bib
Dro e afin de déterminer
ses faciès, son architecture et sa stratigraphie. Pour cela, les auteurs ont tenté de corréler les
pro
séquence sédimentaire de
l’Eventail ’une série pré Eocène (SI) affectée par des déformations
tect
épôts
eloppée et ne représente qu’environ 75 m du fond du chenal au sommet. La carotte
MD032690 longue de 36 m équivaut donc à la moitié de la partie apparente de la levée.
Toutefois, le sondeur 3.5 kHz, malgré une bonne résolution, reste limité en profondeur de
pénétration, il n’est donc pas possible de connaître la hauteur exacte de la levée afin d’estimer
un âge précis et ne donne pas d’indications sur l’histoire de sa mise en place. Pour cela, un
profil de sismique rapide obtenu lors de la campagne ZEE2 (Ifremer), de moins bonne
résolution mais pénétrant plus profondément a été étudié bien qu’il soit situé en amont de
quelques kilomètres de la carotte MD032690.
Figure 8: Profil sismique MD-133 SEDICAR
2. Evolution structurale du système chenal levée de Guilcher
liographiques
z et al., 1999, ont réalisé une étude sismique de l’Eventail Celtiqu
fils sismiques de la campagne SEDIFAN avec le site ODP 400 leg 48 (Montadert et
Roberts, 1979). L’Eventail Armoricain étant situé dans la même zone que l’Eventail Celtique,
nous avons tenté de corréler un profil de sismique rapide du système Armoricain avec le log
400 afin de nous faire une idée sur la mise en place de ce système.
b. Histoire de la zone
Les corrélations établies par Droz et al., 1999, indiquent que la
Celtique est composée d
oniques intenses et une série post Eocène (SII) quasiment vierge d’évènements
tectoniques. Ces deux séries sont séparées par une discordance d’érosion majeure (troncature
des crêtes sommitales de SI), corrélable à l’échelle régionale (Horizon 3 daté à 35 Ma).
La série post Eocène possède à sa base une unité sismique IIA litée, drapante et d’amplitude
moyenne à forte surmontée de la discordance angulaire H4 sur laquelle les d
turbiditiques de l’éventail viennent en on- ou downlaps. H4 est corrélé au hiatus du Miocène
inférieur du site ODP 400 indiquant que les premiers dépôts turbiditiques de la marge celtique
sont d’âge Miocène inférieur (20 Ma). Ces dépôts formant l’éventail sont composés de
3 unités (IIB2, IIC et IID) séparées par des discordances d’érosion mineures (H5 et H6)
associées à des périodes de bas niveau marin aux limites Miocène/Pliocène et fin
Pliocène/début Pléistocène (Ziegler, 1987 ; Evans, 1990). Les unités IIB2 et IIC présentent
des variations latérales fréquentes des systèmes chenaux/levées probablement dues à la grande
disponibilité en sable. En revanche, un faible nombre de systèmes chenaux/levées, des levées
plus développées et un nombre plus important de chenaux permanents dans l’unité IID sont
probablement dus à une plus faible quantité de sable disponible indiquant un changement
abrupte des conditions de sédimentation durant le Pléistocène. Ces modifications peuvent être
12
dues à un changement des sources sédimentaires du paléofleuve Manche (Lericolais, 1997) et
de Mer d’Irlande en relation avec le soulèvement de la marge continentale et avec le
développement des calottes anglo-saxonne et fenno-scandinave au Quaternaire récent.
Figure 9 : comparaison de l’étude sismique de l’Eventail Celtique (Droz et al., 1999) avec l’Eventail
Armoricain (ZEE2 196 Ifremer)
E
avons pu établir certaines co entails celtique et armoricain
rep
n considérant que les évènements cités ci-dessus sont effectivement régionaux, nous
rrélations entre les deux év
résentées en figure 9 (Sandra Mansor, 2004). La comparaison entre les deux profils révèle
une bonne continuité des différentes horizons qui indique le caractère régional des
évènements sédimentaires et donne de précieuses informations sur la mise en place du
système Armoricain. Nous retrouvons ainsi les mêmes types de faciès pour les deux profils.
Toutefois, contrairement à l’Eventail Celtique, les unités IIC et IID de l’Eventail Armoricain
présentent un faciès chaotique à de nombreux endroits indiquant la possibilité de nombreux
13
phénomènes de glissements gravitaires pouvant provenir des éperons proximaux (aperon
deposits).
c. Histoire récente des systèmes chenaux/levées de Blackmud et Guilcher
L’observation du profil ZEE2 196 (figure 10) permet d’estimer, par extrapolation du taux
de sédime stèmes
che
boratoire
ntation de la carotte MD032690, l’âge de mise en place des sy
naux/levées à moins de 400 000 ans. Cet ensemble vient cannibaliser les différentes unités
de IID à H4, situé à environ 500 m de profondeur. Toutefois, cette mise en place semble
contemporaine à H6 malgré un âge de 1,8 Ma soulevant ainsi de nombreuses interrogations.
Plus localement, cet ensemble érosif se divise en deux systèmes chenaux/levées distincts : le
système de Blackmud asymétrique à levée droite peu développée, à l’Ouest et celui de
Guilcher à levée droite très développée, à l’Est. L’agencement des réflecteurs situés à la base
de la construction de ces deux systèmes indique que la mise en place du système de Blackmud
précède celle de Guilcher. De ce fait, il est possible, qu’après l’individualisation des deux
chenaux pré-sentie en observant la bathymétrie (III.A.1), la levée droite de Guilcher soit
venue suralimenter la levée gauche de Blackmud formant ainsi un obstacle naturel à la
migration du chenal de Blackmud. En revanche, l’évolution des faciès chaotiques (en jaune)
de fond de chenal indique bien une migration du chenal de Guilcher vers l’Est. D’autre part,
les réflecteurs tronqués à la base de la face externe de la levée droite de Guilcher sont les
témoins d’une érosion du chenal de Blackmud ou de glissements gravitaires provenant de la
levée venant ainsi alimenter le système. Ceci montre le caractère très érosif du chenal de
Blackmud dû au transport de sédiments plus grossiers (Zaragosi, 2001) expliquant également
la différence de taille des deux levées.
B) Acquisition de données en la
1. Les mesures en continu
igure 10 :
oacalisation
0
a. La radioscopie : SCOPIX
F
L
des lamines
silteuses de
de la carotte
MD03269
14
L’imagerie RX de la carotte MD032690 (figure 10) montre une évolution classique
exp
Les associations fauniques et le sens d’enroulement des foraminifères planctoniques
(tab
derma
pouvons déterminer
églaciation proprement dite (terminaison1) est caractérisée, quant à elle, par
limatique très rapide au sortir de la
-
osée précédemment (I.B.2.a.). En effet, il est observé un strato-granoclassement à l’échelle
entière de la levée avec la présence de bancs sableux centimétriques à la base de la carotte
évoluant en lamines argilo-silteuses fines. Ceci est dû à l’aggradation verticale de la levée qui
entraîne un appauvrissement de la fraction grossière des écoulements turbiditiques. Toutefois,
nous observons une augmentation de la fréquence des lamines avec le temps.
b. La Stratigraphie : foraminifères planctoniques et 14
C
La biostratigraphie
leau 2) ont permis de déterminer différents évènements paléoclimatiques tels que :
- L’évènement H2 présente un double pic caractéristique du pourcentage de N. pachy
senestre rencontré dans tous les enregistrements du Golfe de Gascogne.
- Le DMG est caractérisé par une forte variabilité. En effet, nous
4 évènements majeurs ainsi que 6 évènements mineurs caractérisés par des faibles
pourcentages de N. pachyderma senestre inférieurs à 25% révélant des conditions climatiques
plus clémentes.
- La phase de d
une prépondérance quasi exclusive de l’espèce N. pachyderma senestre indiquant des eaux de
surfaces polaires provenant de la fonte des calottes.
- Le Bølling-Allrød indique un réchauffement c
déglaciation avec un pourcentage quasiment nul de N. pachyderma senestre et l’apparition
de l’espèce G. hirsuta et G .truncatulinoides caractérisant un environnement subtropical.
Les datations 14
C obtenues et corrigées apparaissent sur la figure 11.
Figure 11: Evolution du % des espèces de foraminifères N.pachyderma, G.Truncatulinoides et G.Hirsuta
senestre en fonction de la profondeur
15
16
- Puis un nouvel épisode froi arqué par la disparition des
spèces G. hirsuta au profit de l’espèce N. pachyderma senestre qui représente alors 90% des
ta senestre et G.
pic à pic a été effectuée à partir des
données de N t MD952002 située sur la Terrasse de
Mé
un
environnement sédimentaire de par des apports gravitaires. De
plu
d intervient, le Younger Dryas, m
e
espèces soit un pourcentage légèrement inférieur à celui de la déglaciation.
- Enfin, se met en place des conditions transitionnelles à subtropicales spécifiques de
l’Holocène et proches de l’actuel caractérisé par un retour de G. hirsu
truncatulinoides senestre et la disparition définitive de l’espèce N. pachyderma senestre. De
plus, cette période connaît une inversion synchrone du sens d’enroulement des espèces G.
hirsuta et G. truncatulinoides (coiling ration change).
Le modèle d’âge et la datation 14
C
Afin d’obtenir un modèle d’âge, une corréla onti
. pachyderma senestre de la caro te
riadzek en intégrant les deux datations 14
C qui viennent, par ailleurs, confirmer la
biostratigraphie (figure 12).
Figure 12: Corrélation pic à pic des courbes de N.pachyderma senestre des carottes MD032690 et
MD952002 (Analyseries, Paillard)
Nous pouvons constater une très nette similarité entre les deux courbes malgré
la carotte MD032690 perturbé
s, durant la période correspond au DMG, la courbe de N. pachyderma senestre de la carotte
MD032690 présente 4 évènements climatiques chauds majeurs et 6 de plus faible ampleur
contre seulement 4 pour la carotte MD952002. En effet, la carotte MD952002, de référence
dans cette zone, possédait
jusqu’à présent le plus fort
taux de sédimentation
enregistré dans le Golfe de
Gascogne. Cette dernière
présente ici un enregistrement
sédimentaire de 22 ka pour
une longueur de 15 m alors
que pour la même période de
temps, la carotte MD032690
présente une séquence
sédimentaire de 36 m.
Figure 13: Modèle d’âge et taux de sédimentation (Analyseries)
e modèle d’âge obtenu montre deux évènements à fort taux de sédimentation (jusqu’à
7,5
c. La calcimétrie Bernard
Les éc t lcimètre ont permis d’étalonner les mesures du cortex
apr
igure 14 : Droite étalon du Cortex
d. Le cortex
sente le positionnement des lamines, la courbe de N.pachyderma s., le
rap
L
m/1000ans) correspondant à la phase de déglaciation et à l’évènement H2 (figure 13). Le
modèle d’âge paraissant correct, les prochains graphiques seront présentés directement en âge
14
C BP.
han illons mesurés par le ca
ès l’application de la formule de régression linéaire obtenue avec une précision d’environ
4 à 5%. Le R2
d’environ 0,9 montre la
fiabilité de la conversion des données du
Cortex en taux de CaCO3 qui est un outil
de paléoproductivité.
F
La figure repré
port Ti/Ca* ainsi que le taux de CaCO3 selon l’âge donné en 14
C BP par le modèle d’âge.
Le rapport Ti/Ca indique la part des apports terrigènes sur les apports biogènes et est ainsi
anticorrélée au taux de CaCO3. Nous pouvons constater une accélération de la fréquence des
lamines synchrone avec une augmentation du rapport Ti/Ca durant la première partie de la
terminaison1 et le Younger Dryas et une diminution significative durant la deuxième partie de
la déglaciation accompagnée d’une hausse du taux de CaCO3.
17
Figure 15 : Résultats des rapports Ti/K et Ti/Ca obtenus à l’aide du Cortex
e. Les grains détritiques grossiers et le banc Geotek
Les différentes courbes de grains détritiques grossiers mettent principalement en évidence
les évènements de Heinrich 1 et 2 caractérisés par une débâcle massive des calottes de
l’Hémisphère Nord. La figure ci-dessus représente les principales migrations que peuvent
subir les icebergs libérés lors de la destabilisation des calottes de l’Hémisphère Nord sous
l’action des courants marins. La
circulation océanique, par le
biais de la DNA notamment,
peut entraîner une convergence
d’icebergs vers le Golfe de
Gascogne faisant de cette zone
un lieu de dépôt d’IRD
privilégié.
Figure 16: Circulation océanique
des icebergs lors de débâcles
glaciaires d’après Earth’s Climate
(Ruddiman, 2000)
Les courbes ci-dessous mettent en évidence l’évènement de H1 daté aux alentours de 13,5 ka
14
C BP (figure 17).
Figure 17 : Composition minéralogique des éléments détritiques >150µm.
18
L’observation de la composition minéralogique indique une variabilité dans la proportion
et l’origine des éléments détritiques avec toutefois une dominance constante de quartz. Nous
observons un évènement extrêmement riche en éléments détritiques divisé en 3 ensembles
dont la composition en minéraux secondaires varie. Les ensembles « mauves » présentent
essentiellement des minéraux de type quartz, feldspaths, micas et volcaniques. D’après la
figure 18, leur origine semble donc
européenne (Scandinavie, Royaume-Uni
et Islande). En revanche, l’ensemble
« jaune » est essentiellement composé de
quartz et de carbonates indiquant une
signature canadienne représentant
l’évènement H1 « vrai » marqué par un
pic de susceptibilité magnétique. Cette
succession d’évènements semble suivre
la théorie des précurseurs européens
(Scourse et al., 2000, Grousset et al.,
2000 et 2001, Snoeckx, 1999).
Figure 18 : Composition minéralogique des
principales sources des IRD d’après Earth’s
Climate (Ruddiman, 2000)
La susceptibilité magnétique (SM) met en évidence également les évènements de Heinrich
avec des pics importants signifiant l’apport massif de minéraux détritiques. Dans le Golfe de
Gascogne, la composante canadienne de H1 est caractérisée par une augmentation des valeurs
de SM (Grousset, 2000). Toutefois, le signal de la SM paraît ici très bruité. Ce biais a été
causé par l’automatisation des mesures par le banc Geotek entraînant des mesures aussi bien
dans les niveaux remaniés que dans les niveaux hémipélagiques.
2. Les mesures ponctuelles
a. La granulométrie fine
Les résultats de l’analyse granulométrique sur la trentaine de prélèvements de lamines ont
Figure 19 : Courbes granulométriques des lami
permis de mettre en évidence deux signaux distincts :
nes turbiditiques et ice raftées
-Des lamine a limite des
silts et des sables très fins variant de 50 à 100 µm ainsi qu’un mode secondaire dans les
s caractérisées par un signal bimodal avec un mode principal situé à l
19
argiles autour de 4 à 5 µm. Ce type de signal indique qu’il s’agit ici de lamines silteuses
d’origine turbiditique.
-Des lamines également composées d’un signal bimodal avec un mode principal entre 4 et 5
µm correspondant aux argiles ainsi qu’un mode secondaire variant très largement entre 30 et
sée.
a été réalisé sur les
lamines afi oyenne des lamines turbiditiques et
ice
Figure 20 : Composition minéralogique des lamines turbiditiques et ice raftées
Les résultats d’analyse des éléments détritiques montrent une large majorité de minéraux
de quartz au s dans leur
com
nements saisonniers extrêmes
Voici une description détaillée d’une image, obtenue au microscope à partir de sédiment
induré prélevé
correspondant à une
-
ne lamine turbiditique (1).
- avec de nombreux IRD (3)
200 µm (silts aux sables fins). Ce type de courbe granulométrique laisse penser que nous
sommes ici en présence de lamines argileuses d’origine « ice raftée ».
Afin de déterminer un autre critère de différenciation des lamines turbiditiques et des lamines
ice raftées une étude minéralogique des éléments détritiques a été réali
b. Analyse des éléments détritiques
Le même protocole expérimental que pour les niveaux hémipélagiques
n de connaître la composition minéralogique m
raftées donnant les résultats suivants.
Ice raftée Turbidites
Quartz Fldth Micas Carbonates Diagénétique Débris de rochesvolcanique Autres
sein des deux types de lamines. Toutefois, il apparaît des disparité
position. En effet, les lamines turbiditiques possèdent une part plus importante d’éléments
diagénétiques composés essentiellement de terriers pyritisés. Ces organismes se retrouvent
dans tous les océans du monde à des profondeurs supérieures à 1000 m et dans une grande
variété de sédiments (Löwemark et al., 2001). Concernant les lamines ice raftées, il est
observé une proportion de carbonates plus significative que dans les turbidites. Ceci peut
s’expliquer par une source de carbonates d’origine continentale provenant du transport
glaciaire ou par la forte érosion des carbonates lors des transferts sédimentaires via les
paléosystèmes Manche et Mer d’Irlande.
c. Etude des indurations
Mise en évidence d’évè
e lors de la phase de déglaciation, de la base au sommet :
- De 1 à 2 mm, nous observons un dépôt constitué de nombreux grains angulaires
polymorphes non classés dispersés dans une matrice argileuse
lamine ice raftée (1).
De 2 à 4 mm, nous remarquons un dépôt plus fin, composé de grains émoussés bien
triés correspondant à u
- De 7 à 9 mm : présence d’une lamine ice raftée avec très peu d’IRD (2)
De 12 à 14 mm : présence d’une lamine ice raftée
20
- De 14 à 16 mm : présence d’une lamine turbiditique (3)
- De 20 à 24 mm : présence d’une lamine ice raftée avec de nombreux IRD (4)
- De 25 à 27 mm : présence d’une lamine turbiditique (4)
- De 31,5 à 32,5 mm : présence d’une lamine ice raftée avec peu d’IRD (5)
- De 32,5 à 33,5 mm : présence d’une lamine turbiditique peu marquée (5)
’IRD (7)
Les s ux
de à importantes sont suivies
- De 35 à 36 mm : présence d’une lamine ice raftée avec très peu d’IRD (6)
- De 39,5 à 40,5 mm : présence d’une lamine ice raftée avec de nombreux d
- De 40,5 à 41,5 mm : présence d’une lamine turbiditique (7)
ré ultats montrent donc 7 lamines ice raftées et 5 lamines turbiditiques allant toutes de
2 1 mm d’épaisseur. Sur les 7 lamines ice raftées, les 5 plus
immédiatement par une lamine turbiditique. Il est à noter que ce prélèvement a été effectué
durant la phase de déglaciation où le taux de sédimentation est de l’ordre de 7,5m/1000ans.
De ce fait, la lame d’une longueur de 5 cm représente ici environ 6 ans faisant de ces
évènements des signaux saisonniers dus vraisemblablement aux débâcles annuelles des
calottes et des glaciers ouest européens.
Figure 21 : Lame mince après induration
N.B : la présence de tâches brunes sur la lame est un artefact du à une réaction de la résine
employée au contact de l'air.
1 haute résolution
a été effectué une description détaillée de l’évènement H1 à partir de sédiments indurés
donnant les rés a
Etude de H
Il
ult ts suivants :
21
urbidites de débordement
e
amine ice raftée de 85mm
ébordement
raftée de 110 mm
un IRD
turbiditique de
ébordement bioturbée
oturbée de
0mm tronquée au sommet.
amines
de la
s ne
-t
-turbiditite de débordement fin
-l
tronquée au sommet
-dépôt hémipélagique
-lamine ice raftée de 25mm sans
contact net au sommet
-lamine turbiditique de
débordement
-turbidite de d
lamine ice-
marquée par la présence d'
de 100 mm et un sommet sans
contact net.
-lamine turbiditique de
débordement
-lamines turbiditiques de
ébordementd
-lamine ice raftée de 70 mm
tronquée au sommet
-lamine turbiditique de
ébordementd
lamine-
d
lamine ice raftée bi-
7
-présence de fragments de l
ce raftées au sein du nuagei
lamine turbiditique précédente.
-turbidite de débordement à base
érosive
-turbidite de débordement fine
-lamine ice raftée de 75 mm très
concentrée en IRD non classé
présentant pas de contact très net au
sommet.
-turbidite de débordement
stratogranoclassée à base érosive
-turbidite de débordement fine et
homogène à base érosive
ice raftée de 100 m-lamine m
présentant un contact net au sommet
-Dépôt hémipélagique
22
Figure 22 : Etude descriptive de H1
.DiscussionIV
A) Etude du contexte géophysique de la zone
1. La bathymétrie
a. Rappel des résultats
nal de Blackmud présentait, comme la
majorité des chenaux du Système Armoricain, une morphologie rectiligne avec une section
caractéristique en U ainsi qu’un remplissage massif, localisé à la limite rampe
mé
ne
alimentatio ins permettant le développement de grandes levées. En effet, le
che
tèmes chenaux/levées de Guilcher et
Blackm moins de 400 000 ans) avec des levées droites plus
développées. De plus, la levée de Guilcher est polyphasée avec une partie externe plus
dév
a rotation de la Terre
et/ou de la force centrifuge agissant lors de brusques changements de direction du chenal
(Ko
, leur flanc aval étant
ess
L’étude de la bathymétrie a montré que le che
diane/distale. Ces corps sédimentaires, témoignant du dépôt en masse d’évènements
gravitaires chenalisés, ont entraîné une migration par avulsion. En revanche, le chenal de
Guilcher présente un parcours sinueux et une absence de comblement dans sa partie avale.
b. Discussion
Cette différence semble liée à l’absence d’une alimentation sableuse pour le système de
Guilcher en provenance du rebord de plateforme (Zaragosi et al., 2000) au profit d’u
n de sédiments f
nal de Guilcher collecte les apports de la section de plate-forme localisée au niveau du
Haut Fond de la Chapelle qui semble représenter un obstacle au transfert des sables de la
plate-forme vers les canyons. (Zaragosi et al., 2001b)
2. La sismique et l’imagerie
a. Rappel des résultats
L’étude de la sismique a démontré que les sys
ud sont relativement récents (
eloppée et un plateau sur lequel semble passer un petit chenal. L’étude de l’imagerie
indique que tout comme les systèmes du Var, du Cap Ferret et Celtique, le système de
Guilcher présente une levée droite très développée, sur laquelle se forment des dunes géantes
asymétriques migrant à contre pente de la levée repérables en figure 23.
b. Discussion
L’asymétrie des levées répond aux lois de la force de Coriolis qui veut que la déviation
des courants dans l’Hémisphère Nord s’effectue vers la droite du fait de l
mar, 1969). Le transport de sédiments fins dans le système sinueux de Guilcher explique
le développement important de la levée de Guilcher. Son caractère polyphasé peut être dû à
des modifications de la source sédimentaire. En effet, sous l’influence des forçages
climatiques, l’activité du système turbiditique peut varier entraînant des débordements
d’écoulements gravitaires plus ou moins importants permettant une construction de la levée
en terrasse. Concernant la présence éventuelle d’un chenal interne à la levée (figure 9), il
serait intéressant d’étudier d’autres profils plus amont afin de déterminer s’il s’agit réellement
d’un chenal actif ou simplement d’une dépression du relief de la levée.
Les dunes géantes observées sur la levée sont construites à l’aide des écoulements
turbulents de type courant de turbidité et les courants de fond. Leur progradation à contre
pente résulte du dépôt préférentiel des sédiments sur leur flanc amont
entiellement soumis à des processus d’érosion. D’autre part, Migeon (2000) a démontré
que pour le système du Var, la progradation vers l’aval de la levée droite s’accompagne
toujours, au cours du temps, d’une migration de sa partie distale vers le Nord-Est et que cette
tendance coïncide avec le développement rapide, dans cette zone, de dunes géantes
progradant fortement vers le Nord. Il est donc possible que les dunes géantes jouent
également un rôle dans la construction et l’évolution de la levée de Guilcher. De plus, le
développement des dunes géantes étant sous l’influence prépondérante de six principaux
23
facteurs tels que l’énergie des écoulements, la morphologie du chenal et des levées, la nature
des sédiments transportés, le volume des apports sédimentaires…, l’étude de ces dunes
pourrait donc donner des indications paléoenvironnementales précieuses.
Figure 23 : Imagerie mettant en évidence des sediment waves sur la levée de Guilcher
B) Etude des variations paléoenvironnementales
1
a. Rappel des résultats
2690 a permis de mettre en évidence
un stra rticale de la levée par l’accumulation
de dépôts is, nous avons observé une augmentation de la fréquence
des
te de référence MD952002 est venue
con
. Modifications de l’hydrologie et du climat
L’observation de l’imagerie RX de la carotte MD03
togranoclassement classique dû à l’aggradation ve
de débordement. Toutefo
lamines silto-argileuses en milieu de carotte. De plus la position des lamines indiquent
une diminution significative des apports turbiditiques à partir de 10500 14
C BP pour
disparaître définitivement à environ 5000 ans 14
C BP.
L’étude des foraminifères, et notamment de N. pachyderma senestre inféodée aux eaux
polaires a mis en évidence les principaux évènements climatiques du Golfe de Gascogne de
H2 à l’actuel. Une étude comparative avec la carot
firmer la robustesse de la biostratigraphie obtenue. D’autres outils tels que la susceptibilité
magnétique, le taux de CaCO3, les éléments majeurs donnés par le Cortex ou encore les
24
éléments détritiques ont apporté des informations complémentaires sur les différents
évènements paléoclimatiques, notamment pour les évènements d'Heinrich 1 et 2 caractérisés
par un fort taux de sédimentation, un pic de susceptibilité magnétique et du taux de CaCO3
ainsi que par la succession de niveaux de composition minéralogique différente (figure 24).
Figure 24 : Bilan des résultats
b. Discussion
L’accélération de la fréquence des lamines observée sur l’imagerie RX de la carotte est
vraisemblablement due à une int imentaires pouvant être générés
par des forçages externes d’origine climatique. Cette période de bas niveau marin, datée
app
apports détritiques entraînant un pic de susceptibilité et du taux de CaCO3 due à leur
ensification des apports séd
roximativement entre 13 et 15 ka 14
C BP correspond à la phase de débâcle des calottes
anglo-saxonne et fenno-scandinave ainsi que des glaciers ouest européens. Les eaux de fonte,
chargées de matériel détritique sont alors drainées principalement par les paléosystèmes de la
Manche et de la Mer d’Irlande et viennent alimenter, entre autres, le Système Armoricain et
donc la levée de Guilcher. Cet apport massif de sédiments est confirmé par l’analyse des
données du Cortex. En effet, le rapport Ti/Ca, indique une augmentation des apports
terrigènes durant la phase de déglaciation du fait des conditions hydrodynamiques. Ceci
permet d’atteindre un taux moyen de sédimentation exceptionnel sur la levée de l’ordre de
7,5 m/1000ans. De plus, l’étude des associations fauniques a permis de repérer le dernier
« coup de chaud » du DMG daté aux environs de 15,5 ka 14
C BP. Cette période chaude aurait,
semble-t-il, libérer assez d’énergie calorifique pour initier une déglaciation brutale des
calottes et des glaciers européens.
Les évènements de Heinrich sont caractérisés par une augmentation brutale et brève des
25
composition en carbonates d’origine canadienne. L’origine de ces évènements est
actuellement très étudiée et soulève encore de nombreuses questions. Toutefois, une telle
déb
têtes de canyons
de
s turbiditiques. En
rev
granulométrique montre que les lamines turbiditiques sont caractérisées
essenti m
à 100 µm) ainsi qu’une
e proportion d’argiles.
ice raftées
ons
érence
nes turbiditiques présentent une
ines ice raftées sont
s
c
âcle des calottes de l’Hémisphère Nord pourrait être initiée par la déglaciation européenne
qui, en libérant ses eaux de fonte, augmenterait le niveau marin entraînant une déstabilisation
de la calotte laurentidienne (Grousset et al., 2000). Cet apport soudain et massif d’eaux de
fonte en surface pourrait bloquer la circulation océanique concentrant ainsi la chaleur en
Amérique du Nord accentuant d’avantage le phénomène de déglaciation. Ces facteurs
externes viendraient alors s’ajouter au forçage du cycle interne des calottes.
Nous avons vu que, malgré une forte baisse des apports terrigènes enregistrés à 14 ka BP
sur les haut-fonds (Zaragosi, 2001), le système turbiditique de Guilcher reste approvisionné
jusqu’à 5000 ans 14
C BP. Les conditions hydrologiques de la plate-forme semblent donc
encore permettre des transports sédimentaires vers le rebord de pente et les
14 à 5 ka BP, et ce, malgré une baisse des apports fluviaux liés à la remontée du niveau
marin, au tarissement des eaux de fonte et à la restauration de la végétation. Il se peut que le
matériel délivré provienne de l’érosion des systèmes deltaïques localisés aux débouchés des
paléosystèmes fluviatiles Manche et Mer d’Irlande (Zaragosi , 2001). L’arrêt des apports
terrigènes à 5000 ans BP traduirait donc la disparition finale du fleuve Manche, ainsi que la
mise en place de conditions hydrologiques proches de l’actuel en Manche.
Ces résultats ont donc démontré qu’il est possible d’effectuer une étude paléoclimatique
dans un environnement turbiditique à condition de respecter le protocole de prélèvement des
échantillons. En effet, le caractère systématique de certaines mesures comme le banc Geotek
ou le banc XRF n’est pas recommandé au risque de mesurer les lamine
anche, un banc XRF de table permettant de travailler sur sédiments prélevés serait plus
approprié.
2. Evolution et identification des apports sédimentaires vers le domaine profond
a. Rappel des résultats
Distinction des lamines ice raftées et turbiditiques
L’analyse
elle ent par des grains relativement bien classés allant des silts aux sables très fins (50
faibl
D’autre part, les résultats
des lamines ice
raftées montrent une
prépondérance de la fraction
argileuse avec la présence
de grains mal classés allant
de 30 à 200 µm (silts à
sables fins).
Figure 25 : Imagerie RX et
indurations des lamines
turbiditiques et
L’étude des indurati
vient confirmer la diff
de structure entre ces deux lamines. En effet, les lami
séquence granoclassée de type Bouma (Figure 25) alors que les lam
caractérisées par des éléments détritiques (IRD) avec un cla
matrice argileuse. Il est à noter que cette figure montre bien la
sement fruste pris dans une
omplémentarité de ces deux
26
techniques avec une meilleure résolution pour le résultat des indurations ce qui laisse
entrevoir de nouvelles perspectives d’études dans un futur proche.
Leur composition minéralogique est également un critère de distinction. En effet, les lamines
turbiditiques varient essentiellement par rapport aux lamines ice raftées par une plus grande
présence d’éléments diagénétiques composés essentiellement de terriers pyritisés. En
revanche, les lamines ice raftées présentent un pourcentage relativement élevé de carbonates.
observés par Crem ffin.
pou nt
supérieur dans les lamines turb ant des
conditions s plus intenses lors des écoulements turbiditiques que lors des
quantité limitée dans les sédiments situés sous les
Etude de la mise en place des différentes lamines
L’analyse et l’observation des lames de sédiments indurés au microscope optique en lumière
blanche et en lumière fluorescente montre une succession, quasi systématique, d’une lamine
ice raftée puis turbiditique durant la phase de déglaciation. Des dépôts similaires ont déjà été
er, 1989 sur le site ODP 645 leg 105 en Mer de Ba
Figure 26 : Mise en évidence de la succession de lamine ice raftée et turbiditique (microscope X5 en
lumière blanche et fluorescente)
b. Discussion
Les différentes courbes granulométriques des deux types de lamines indiquent que le
rcentage de la fraction silteuse (10 à 63 µm) sur la fraction fine (0 à 63 µm) est netteme
iditiques que dans les lamines ice raftées confirm
hydrodynamique
dépôts ice raftés (McCave et al., 1995).
La différence de composition minéralogique peut s’expliquer par les processus et l’origine de
leur mise en place. En effet, la plus forte proportion d’éléments diagénétiques dans les
lamines turbiditiques peut s’expliquer par le fait que la matière organique, indispensable aux
organismes endobiontes, est présente en
calottes polaires contrairement aux sédiments issus de la remobilisation permettant un
transfert de matière organique issue du plateau continental vers la zone abyssale. Toutefois,
afin d’avoir une vision plus générale et donc plus réelle sur la composition des 2 types de
27
lamines, il serait intéressant d’utiliser un tamis à maille plus fines car la majorité de leurs
éléments détritiques ont une taille inférieure à 150µm.
Concernant les successions systématiques de lamines ice raftée et turbiditique observées lors
de la déglaciation, le fort taux de sédimentation durant cette période en fait des évènements
d’ordre saisonnier. Chaque débâcle saisonnière des calottes anglo-saxonne et fenno-
scandinave entraîne une libération d’icebergs dans le Golfe de Gascogne transportant des
apports sédimentaires durant cette période. Nous avons pu observer,
en prem lamines ice raftées est très largement supérieure au signal
classique de la débâcle européenne ce qui laisse entendre qu’il s’agit bien de H1. D’autre part
n
ent pourrait indiquer un
ralentissem e entraînant des périodes plus stables de débâcles. D’autre part,
l’
éléments essentiellement détritiques anguleux, arrachés au socle continental qui vont
sédimenter de façon ubiquiste formant ainsi une lamine ice raftée mal classée et pauvre en
matière organique. Puis, les eaux de fonte issues de la débâcle saisonnière des calottes et des
glaciers ouest européens, chargées de matériel terrigène et organique, sont alors drainées via
les paléosystèmes Manche et Mer d’Irlande vers les têtes de canyons des systèmes
turbiditiques Celtique et armoricain. Cet apport massif de matériel peut ainsi générer un ou
plusieurs écoulements gravitaires matérialisés par une lamine turbiditique granoclassée.
Toutefois, il semblerait que toutes les débâcles saisonnières n’entraînent pas
systématiquement des écoulements gravitaires introduisant ainsi la notion de seuil. De plus,
l’observation microscopique indique qu’il existe un lien de proportionnalité entre la taille des
lamines ice raftées (épaisseur et concentration en IRD) et la taille des lamines turbiditiques
générées. D’autre part, ne connaissant les taux de sédimentation, il est possible que les dépôts
observés sur le site ODP 645 en Mer de Baffin par Cremer, 1989 ne soient pas d’ordre
saisonnier. En effet, il pourrait s’agir d’une seule et même débâcle entrecoupée par des
écoulements gravitaires.
3. Cas particulier de H1
a. Rappel des résultats
L’étude descriptive de l’évènement H1 sur sédiments indurés a permis de mettre en
évidence l’évolution des
ier lieu, que l’épaisseur des
ous avons constaté une alternance de 9 dépôts ice raftés et de 11 écoulements gravitaires sur
environ 25 cm. De plus, la quasi-totalité des dépôts de H1 présente un contact érosif au
sommet excepté pour le dépôt 19 (figure 22).
b. Discussion
La présence de contacts nets au sommet des dépôts ice raftés semble indiquer que H1 est un
évènement continu, découpé par des évènements turbiditiques, et non polyphasé. Toutefois,
l’absence de contact net au sommet du dépôt 19 situé en fin d’évènem
ent du phénomèn
évènement H1 a été estimé d’après différents travaux à environ 220 ans (Grousset et al.,
2001). En considérant les taux de sédimentation de la levée pendant la terminaison 1, H1
devrait représenter plus de 165 cm contre les 25 cm enregistrés. Ceci peut être expliqué par
une diminution considérable du taux de sédimentation durant H1 par l’action des forçages
climatiques. En effet, durant H1, la forte débâcle des calottes péri-Atlantique Nord entraîne
une libération importante d’eau douce et froide à la surface de l’océan. Ce « bouclier » vient
alors bloquer la circulation océanique entraînant des conditions climatiques froides et sèches
sur l’Europe du Nord limitant ainsi les apports sédimentaires drainés par les systèmes Manche
et Mer d’Irlande. Cette diminution du taux de sédimentation peut également s’expliquer par
une disparition de la calotte tarissant l’apport en eaux de fonte. Ces hypothèses expliqueraient
ainsi la faible fréquence des lamines turbiditiques durant H1 par rapport au début de la
déglaciation. Toutefois, il est également possible que le taux de sédimentation reste contant
durant Hl ce qui impliquerait une durée beaucoup plus courte, de l’ordre de quelques dizaines
d'années. Cette dernière hypothèse pourra être testée par les différentes datations 14
C prévues
pour cette carotte courant été 2004.
28
Conclusion
La levée de Guilcher se situe dans un système chenal/levées récent < 400 000 ans dont la
dernière lamine turbiditique, représentant l’arrêt du paléosystème fluviatile Manche, est
estimée à 5000 ans 14
C BP. Cette levée, composée de sédiments fins, est
topographiquement bien développée de l’ordre de 100 m du fond du chenal au sommet. Elle
présente un développement de dunes géantes asymétriques migrant à contre pente pouvant
jouer un rôle dans sa construction et son évolution. De plus, la levée présente un caractère
polyphasé dû à des modifications de la source sédimentaire sous l’influence des forçages
climatiques entraînant des débordements d’écoulements gravitaires plus ou moins importants
permettant une construction en terrasse. Grâce à l’analyse pétrologique et granulométrique
des lamines, il a été possible de déconvoluer les signaux turbiditiques des signaux ice
raftés. Ces lamines turbiditiques de débordement silto-argileuses granoclassées présentent un
stratogranoclassement à l’échelle globale de la levée et les lamines ice raftées sont
composées d’éléments détritiques non classés pris dans une matrice argileuse.
Les différents résultats de l’étude micropaléontologique et sédimentologique, notamment la
biostratigraphie, ont montré que le protocole d’échantillonnage appliqué pour ce travail
permet une étude paléoclimatique précise au sein d'un système turbiditique. En effet, la
marge d’erreur lors du prélèvement est confortable car les sédiments remaniés présents à
proximité sont de taille inférieure à 150 µm et ne viennent donc pas bruiter le refus du tamis.
Nous en avons conclu que les levées turbiditiques enregistrent les variations
paléoenvironnementales de façon continue et en haute résolution grâce à des taux de
sédimentation exceptionnels faisant de celles-ci un lieu privilégié pour l’étude
paléoclimatique. Toutefois, ceci reste possible à condition de respecter le protocole
expérimental de prélèvement des sédiments en excluant les mesures et/ou les
prélèvements automatiques.
Les forts taux de sédimentation de la levée ont permis une étude haute résolution du
DMG. Nous avons ainsi pu observer que cet évènement, considéré comme froid, présente en
réalité une succession de 10 épisodes chauds dont 4 majeurs. Ces évènements chauds ont
alors pu, tels des « coup de boutoir » initier une destabilisation des calottes européennes
se poursuivant de façon autonome et irréversible pendant environ 600ans. D’autre part, ce
déclenchement soudain de la déglaciation européenne est indiqué par une accélération de
la fréquence des dépôts laminés et par la libération d’eau de fonte indiquée par un
monospécifisme de l’espèce N. pachyderma senestre. Nous avons également pu mettre en
évidence la forte intensification des transferts sédimentaires du plateau vers la zone
abyssale durant cette période avec des taux de sédimentation allant jusqu’à 7,5m/1000ans.
Ces taux de sédimentations exceptionnels ont permis une étude haute résolution de cette
déglaciation mettant en évidence les signaux saisonniers au sein des écoulements gravitaires.
Il a été montré que pour la quasi-totalité des évènements de débâcle saisonnière,
représentée par une lamine ice raftée, un écoulement gravitaire est généré de type
turbiditique par l’apport massif d’éléments détritiques transportés par les eaux de fonte.
D’autre part, l’étude haute résolution de H1 est venue confirmer la baisse du taux de
sédimentation suite au tarissement des eaux de fonte transportant les sédiments. En effet,
cette diminution est certainement liée au blocage de la DNA limitant l’apport d’humidité ou
à la disparition des calottes.
Le réchauffement climatique actuel sous les effets anthropiques pourrait donc permettre,
tout comme le dernier coup de chaud du DMG, d’initier une déglaciation soudaine de la
calotte Groenlandaise. La libération de ses 3.106
km3
de glace aurait pour conséquences une
élévation du niveau marin relatif de 3 à 4 m ainsi qu’un blocage de la DNA. Cet arrêt de la
circulation pourrait alors entraîner une saisonnalité beaucoup plus marquée en Europe avec,
entre autres, des hivers très froids et secs.
29
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Zaragosi, S., 2001. Les Systèmes Turbiditiques Profonds de la Marge Celtique-Armoricaine
(Golfe de Gascogne) : Physiographie et Evolution au Cours des Dernièrs 30 000 ans. Thèse
de 3e cycle Thesis, Université de B
Zaragosi, S., 2000. Physiography and recent sediment distribution of the Celtic Deep-sea
Fan, Bay of Biscay. Marine Geology, 169: 207-237.
Zaragosi, S., 2001a. Initiation of the European deglaciation as recorded in the northwestern
Bay of Biscay slope environments (Meriadzek Terrace and Trevelyan Escarpment): a multi-
proxy approach. Earth and Planetary Science Letters, 1
Zaragosi, S., 2001b. The deep-sea Armorican depositional system (Bay of Biscay), a multiple
source, ramp model. Geo-Marine Letters, 20(4): 219-
Ziegler, P.A., 1987. Celtic Sea-Western Approaches are: an overview. Tectonophysics, 137:
285-289.
http://www.ifremer.fr/drogm/Gm/Dept/Labo/fluo.html
http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Climats/Ocean/Articles/elevation
glaces.htm
31
Glossaire
_______________________________________________________________________
*IPEV: Institut Paul-Emile Victor
*SHOM: Service Hydrographique et Océanique de la Marine
*IFREMER: Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la MER
*DGO: Département de Géologie et d’Océanographie
*ENVOLH: ENVironnement Océanique Littoral et Hauturier
*BP: Before Present
*DMG : Dernier Maximum Glaciaire
*IRD : Ice Rafted Debris
*H1 et H2 : évènements de Heinrich 1 et 2
*MNT : Modèle Numérique de Terrain
*MSCL : Multi-Sensor Core Logger
*RX : Rayons X
*14
C : Carbone 14
*XRF : X Ray Fluorescence
*CaCO3 : carbonate de calcium
*HCl : acide chloridrique
*CO2 : dioxyde de carbone
*Ti/Ca : Titane/Calcium
*Ti/K : Titane/Potassium
*DNA : Dérive Nord Atlantique
Liste des figures
igure 1 : Localisation de la carotte MD032690 (Caraïbes)...................................................... 2
igure 2: Reconstitution paléoenvironnementale du système lors du dernier bas niveau marin
(d’après Zaragosi, 2001) .................................................................................................... 4
éral des différents types de sédimentation de la levée ............................ 5
Figu
.............. 12
Figu
Figu
rth’s
.. 19
Figu
Figu
nnexe 2 : Comptage informatisé des lamines à l’aide des logiciels Scion et Adobe
ves
_______________________________________________________________________
F
F
Figure 3: Schéma gén
Figure 4: Schéma conceptuel illustrant le processus de débordement permettant la
construction des levées (Migeon, 2000)............................................................................. 6
Figure 5 : Granulométrie fine d’une séquence turbiditique de la carotte SKS01 ...................... 8
re 6: Représentation des 3 espèces de foraminifères utilisées ............................................ 8
Figure 7 : Profils bathymétriques du système de Guilcher ...................................................... 11
Figure 8: Profil sismique MD-133 SEDICAR ...........................................................
re 9 : comparaison de l’étude sismique de l’Eventail Celtique (Droz et al., 1999) avec
l’Eventail Armoricain (ZEE2 196 Ifremer)...................................................................... 13
Figure 10 : Loacalisation des lamines silteuses de de la carotte MD032690.......................... 14
Figure 11: Evolution du % des espèces de foraminifères N.pachyderma, G.Truncatulinoides
et G.Hirsuta senestre en fonction de la profondeur ......................................................... 15
Figure 12: Corrélation pic à pic des courbes de N.pachyderma senestre des carottes
MD032690 et MD952002 (Analyseries, Paillard) ........................................................... 16
Figure 13: Modèle d’âge et taux de sédimentation (Analyseries)............................................ 17
Figure 14 : Droite étalon du Cortex ......................................................................................... 17
re 15 : Résultats des rapports Ti/K et Ti/Ca obtenus à l’aide du Cortex .......................... 18
Figure 16: Circulation océanique des icebergs lors de débâcles glaciaires d’après Ea
Climate (Ruddiman, 2000)............................................................................................... 18
Figure 17 : Composition minéralogique des éléments détritiques >150µm. ........................... 18
Figure 18 : Composition minéralogique des principales sources des IRD d’après Earth’s
Climate (Ruddiman, 2000)............................................................................................... 19
Figure 19 : Courbes granulométriques des lamines turbiditiques et ice raftées.....................
re 20 : Composition minéralogique des lamines turbiditiques et ice raftées .................... 20
Figure 21 : Lame mince après induration................................................................................. 21
Figure 22 : Etude descriptive de H1......................................................................................
re 23 : Imagerie mettant en évidence des sediment waves sur la levée de Guilcher ........ 24
... 23
Figure 24 : Bilan des résultats.................................................................................................. 25
Figure 25 : Imagerie RX et indurations des lamines turbiditiques et ice raftées ..................... 26
Figure 26 : Mise en évidence de la succession de lamine ice raftée et turbiditique (microscope
X5 en lumière blanche et fluorescente)............................................................................ 27
Liste des tableaux
_______________________________________________________________________
Tableau 1: Classification des faciès sismiques d’après Droz et al., 1999.................................. 7
Tableau 2: Les associations fauniques ....................................................................................... 9
Liste des annexes
_______________________________________________________________________
Annexe 1 : Conversion des données du sondeur 3.5 KHz du Marion Dufresne (.sbp) au format
sisbise (.dat et .nfo)
A
Photoshop
Annexe 3 : Schéma récapitulatif du matériel et des méthodes utilisés
Annexe 4 : Prélèvements effectués sur les plaquettes de la carotte MD032690
Annexe 5 : Perspecti
32
Annexe 1
_______________________________________________________________
Conversion des données du sondeur 3.5 KHz du Marion
Dufresne (.sbp) au format sisbise (.dat et .nfo)
Conversion des fichiers .sbp du Marion Dufresne en .sed
Le but de cette étape est, dans un premier temps, de convertir les données brutes du
sondeur 3.5KHz du MD : « seafalcon 11 » dans un format intermédiaire « Tsm5265 » ayant
pour extension .sed. Pour cela, il faut :
Créer un répertoire « TRADUCTION » dans lequel il doit être placé un dossier
« NOUVEAU » et un dossier « ANCIEN », l’exécutable « conversion.c » ainsi que
sept fichiers (CD-ROM).
Placer les fichiers à convertir .sbp dans le dossier « NOUVEAU » et lancer le
programme « conversion.c » par la commande : cc nom_du_fichier.c –O
nom_du_fichier
Récupérer les fichiers .sed dans le dossier « ANCIEN ».
Conversion des fichiers .sed en .seg
Pour cela il faut :
Créer un répertoire « TRADUCTION2 » dans lequel il sera placé : un dossier
« FICHIERS » et un dossier « SEGY », l’exécutable sed_segy.c ainsi que les trois
fichiers (CD-ROM).
Placer les fichiers à convertir .sed dans le dossier « FICHIERS » puis lancer le
programme « sed_segy.c » par la commande : cc nom_du_fichier.c –O
nom_du_fichier
Récupérer les fichiers .seg dans le dossier « SEGY ».
Conversion des fichiers .seg en .dat et nfo
Le but de cette étape est de convertir les fichiers .seg au format sisbise (.dat et .nfo)
afin de traiter les profils. Pour cela il faut :
Se placer dans le répertoire contenant les données .seg et lancer sisbise par : sisbise
Entrer la commande : isegy §
ifhead (1) = 1
zfil ($) = nom du fichier
endian (0) = 0
ishot0 (1) = 1 numéro du premier tir
nshot (0) = 0 nombres de tirs (0= tous les tirs)
itrc0 (1) = 1 première trace
ntrc (0) = 0 nombre de traces (0= toutes les traces)
tsmp0 (0.) = 0 début de la fenêtre de traitement (délai)
lsmp (0.) = 0 longueur de la fenêtre de traitement
nech ($) = nombre d’échantillons par trace
kkfmt (0) = input format (0 si entête correcte)
knum (0) = 3
kknav (0) = 2
zlbnd = _ nom Unix du dérouleur de bande
Visualisation des fichiers .dat et nfo
Les données sont alors au format sisbise sous la forme de deux fichiers : fichier.dat et
fichier.nfo pouvant être visualisées par le module desech (profil dans son ensemble)
ou par le module sismo (sismogramme).
>Sisbise<desech $
zfil (fichier) =
ishot0 (1) =
nshot (0) =
kdir (0) = sens de représentation du profil 0 : sens des n° de tors croissants et 0 : sens
des n° de tirs décroissants
ktrc (1) =
tsmp0 (0.) = à mesurer sur le sismogramme >Sisbise< sismo $
lsmp (0.) =
fsclv (1.) = 0.2 facteur d’échelle verticale (mm/ms ou mm/m)
agrey0 (10.) = 0
agrey1 (150.) = 5000
screen (0) = 2 code écran
kcolor (0) = 3
dgradt (100) = graduation touts les dgradt tirs
ktic (0) = 0 affichage 0 : n° de tirs, 1 :heures
Pour fermer la fenêtre desech : touche STOP
>Sisbise< sismo $
zfil (fichier) =
ishot (1) = numéro de tir à visualiser
ktrc (1) =
tsmp0 (0.) =
lsmp (0) =
Le sismogramme s’affiche à l’écran. En cliquant avec la souris, il est possible de connaître à
quel temps se trouve le fond afin de choisir le tsmp0. Pour fermer le sismo : touche STOP.
Pour créer une image, utiliser le module v2desech créant ainsi un fichier.vs
Pour imprimer ce fichier, se mettre sur la machine cythere (rlogin cythere) à l’endroit
où se trouvent les données et taper la commande oyo24 fichier.vs
Traitement des fichiers .dat et nfo
Pour couper un profil, il faut en premier lieu définir la partie à extraire en n° de tirs et
non en heures. Pour cela il faut utiliser le module getpar afin d’obtenir un fichier
contenant les n°tir, n°trace, date, heure, coordonnées et ainsi choisir les limites du
profil.
Copier les fichiers.dat et fichier.nfo dans les fichiersf.dat et fichierf.nfo
>Sisbise< getpar $
zfil ($) = fichierf
ishot0 (1) =
nshot (0) =
itrc0 (1) =
ntrc (0) =
zpara ($) = x, y, entrer les n° des paramètres souhaités séparés par des « , »
Créer un nouveau fichier avec les nouvelles limites de tirs définies précédemment :
>Sisbise< extract $ en entrant les nouvelles limites.
Echelles
Echelle verticale : cm/s soit fsclv = mm/ms
Echelle horizontale :cm/m soit fsclh = mm/cdp
Aides
Taper aide ou help pour afficher tous les modules existants
? permet d’avoir une définition des paramètres
< permet de revenir au paramètre précédent
> permet de lancer le module sans revoir tous les paramètres un par un
break permet d’interrompre un module
! permet d’utiliser des commandes Unix.
Annexe 2
_____________________________________________________________
Comptage informatisé des lamines à l’aide des logiciels
Scion et Adobe Photoshop
Traitement des photographies RX avec AdobePhotoshop
A l’aide du logiciel AdobePhotoshop,
ouvrir l’image RX d’un tronçon.
Mettre l’image en taille réelle en respectant les proportions sans cocher la case
« rééchantillonage »
A l’aide de l’outil « Ellipse », tracer des ellipses sur chaque lamine.
Supprimer le calque
« Aplatir l’image » dans l’onglet « Calque »
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  • 1. Enregistrements sédimentaires de la déglaciation européenne (Terminaison I) dans un environnement à fort taux de sédimentation : la levée turbiditique de Guilcher (Marge Armoricaine) MEMOIRE DE STAGE MASTER II Par Benjamin Présenté à UNIVERSITE BORDEAUX I DENHARD Soutenu le 30 juin 2004 Encadré par: Mr. Sébastien ZARAGOSI, Maître de conférence, Université de Bordeaux 1 Mr. Jean-François BOURILLET, Ingénieur IFREMER, DRO/GM, Plouzané
  • 2. Remerciements _____________________________________________________________ En premier lieu, je tiens à remercier chaleureusement Sébastien qui m’a donné l’opportunité de partager sa passion pour la recherche. Je le remercie également pour la confiance qu’il m’a accordé pour mener à bien ce stage. Ceci a été facilité par la préparation minutieuse de sa part afin de profiter pleinement de cette initiation au monde de la recherche. Merci encore pour ton investissement personnel de tous les instants durant ces 6 derniers mois et j’espère de tout cœur avoir l’occasion de continuer à travailler avec toi... Merci également à Jean-François et aux différentes personnes présentes à l’Ifremer durant mon séjour (Hervé, Sandra, Jean-Pierre…) pour leur aide et leur accueil. Merci également à tous ceux qui ont participé de près ou de loin au prélèvement de la carotte MD032690. Concernant le personnel Enseignants/Chercheurs du DGO, un grand merci à Fred E., Philippe M, Bruno M., pour leur aide et leur soutien. Merci également à Rémi B. et Josette D. pour leur aide. Concernant le personnel technique, merci à Joël S. pour sa grande gentillesse et sa disponibilité, Gérard C. pour l’efficacité de son travail et Bernard M. pour son professionnalisme à toute épreuve et sa recherche de lames parfaites. Merci également à Mathieu G., Vincent H. et Anne G., pour leurs conseils précieux en sismique et en natation (pour le plus grand des trois). Un merci également à mes collègues et amis de bureau : Virginie mieux connue sous le nom de macrowoman, Marie la méditerranéenne frileuse, Amélie la fashion victime, Aurélie, et …hé oui faut bien…le Polo national, représentant des personnes désorganisées planant à 15000m et des nostalgiques des Jackson five dont il garde précieusement la coupe de cheveux. Spéciale dédicace à la team master power qui a animé le DGO durant ces 6 derniers mois en organisant des brocantes pour des œuvres caritatives, des mini apéros ou des ateliers moisissures (si, si ça existe). De façon plus personnelle, merci à Ced, Céline et Mathieu, Aurélien, Alex et Lionel pour leur présence dans et hors du DGO (sauf pour Lionel bien sûr). Merci encore à toute la famille éparpillée aux quatre coins de France pour leur soutien et leur intérêt pour ce que je fais. Enfin, au-delà de la simple reconnaissance, je remercie encore Laetitia qui partage ma vie aussi bien à la maison qu’au DGO. Je suis convaincu que notre amour et notre soutien mutuel nous aide à surmonter les inquiétudes liées à notre avenir professionnel dans ce monde de la recherche réservé à trop peu d’élus.
  • 3. Table des matières _______________________________________________________________________ Introduction................................................................................................................... p.1 I. Généralités ............................................................................................................... p.2 A) Présentation du site d’étude ............................................................................. p.2 1. Le système Turbiditique Armoricain........................................................ p.2 2. Cadre spatio-temporel de la carotte MD032690 ...................................... p.3 a. Les principaux évènements paléoclimatiques depuis le stade isotopique 2 ............................................................................................. p.3 Le stade isotopique2 : 24-13 ka BP .................................................. p.3 Le stade isotopique1 : 13 ka BP jusqu’à l’actuel ............................. p.3 Les évènements de Heinrich 1 et 2.................................................... p.3 b. Le Paleofleuve Manche........................................................................... p.4 Influence du bassin versant sur les apports sédimentaires en domaine profond...........................................................................p.4 Contrôle paléoclimatique sur le développement du système Turbiditique Armoricain ...................................................................p.5 B) La levée de Guilcher.......................................................................................... p.5 1. Intérêts de l’étude d’une levée ..................................................................... p.5 2. Les différents apports sédimentaires lors de l’édification d’une levée ..... p.5 a. La sédimentation ubiquiste ....................................................................... p.5 b. Les apports gravitaires : les dépôts de débordements................................ p.5 II. Matériels et méthodes ............................................................................................. p.6 A) Origine des données .......................................................................................... p.6 B) Acquisition des données de terrain.................................................................. p.6 1. Les données acoustiques ...........................................................................p.6 a. Le sondeur multifaisceaux ...................................................................... p.6 b. La sismique réflexion.............................................................................. p.7 C) Acquisition de données en laboratoire ............................................................ p.7 1. Les mesures en continu............................................................................... p.7 a. Le banc Geotek........................................................................................ p.7 b. Etude descriptive..................................................................................... p.7 c. La radioscopie : SCOPIX ....................................................................... p.7 d. Les prélèvements..................................................................................... p.8 e. La stratigraphie : foraminifères planctoniques et datation 14 C ...............p.8 La biostratigraphie............................................................................p.8 La datation 14 C..................................................................................p.9 Etablissement d’un modèle d’âge et du taux de sédimentation ........p.9 f. Le banc XRF : le cortex de Brême (Allemagne) .................................... p.9 g. La calcimétrie de type Bernard .............................................................. p.9 h. Les grains détritiques grossiers .............................................................. p.10 2. Les mesures ponctuelles.............................................................................. p.10 a. La granulométrie ..................................................................................... p.10 b. Les indurations de sédiments meubles ................................................... p.10
  • 4. III.Résultats...................................................................................................................p.10 A) Exploitation des données de terrain ................................................................ p.10 1. Bathymétrie et morphologie du système chenal levée de Guilcher ........p.10 2. Evolution structurale du système chenal levée de Guilcher....................p.12 a. Rappels bibliographiques........................................................................ p.12 b. Histoire de la zone................................................................................... p.12 c. Histoire récente des systèmes chenaux/levées de Blackmud et Guilcherp.14 B) Exploitation des données en laboratoire ......................................................... p.14 1. Les mesures en continu............................................................................... p.14 a. La radioscopie : SCOPIX........................................................................ p.14 b. La Stratigraphie : foraminifères planctoniques et 14 C.............................p.15 La biostratigraphie............................................................................p.15 Le modèle d’âge et la datation 14 C ...................................................p.16 c. La calcimétrie Bernard ........................................................................... p.17 d. Le cortex.................................................................................................. p.17 e. Les grains détritiques grossiers et le banc Geotek ..................................p.18 2. Les mesures ponctuelles.............................................................................. p.19 a. La granulométrie fine.............................................................................. p.19 b. Analyse des éléments détritiques ............................................................p.20 c. Etude des indurations .............................................................................. p.20 Mise en évidence d’évènements saisonniers extrêmes......................p.20 Etude de H1 haute résolution............................................................p.21 IV Discussion .................................................................................................................p.23 A) Etude du contexte géophysique de la zone 1. La bathymétrie ............................................................................................p.23 a. Rappel des résultats................................................................................. p.23 b. Discussion ............................................................................................... p.23 2. La sismique et l’imagerie............................................................................ p.23 a. Rappel des résultats................................................................................. p.23 b. Discussion ............................................................................................... p.23 B) Etude des variations paléoenvironnementales................................................ p.24 1. Modifications de l’hydrologie et du climat ...............................................p.24 a. Rappel des résultats................................................................................. p.24 b. Discussion ............................................................................................... p.25 2. Evolution et identification des apports sédimentaires vers le domaine profond ............................................................................. p.26 a. Rappel des résultats................................................................................. p.26 Distinction des lamines ice raftées et turbiditiques........................... p.26 Etude de la mise en place des différentes lamines ............................ p.27 b. Discussion ............................................................................................... p.27 3. Cas particulier de H1 ................................................................................. p.28 a. Rappel des résultats................................................................................. p.28 b. Discussion ............................................................................................... p.28 Conclusion......................................................................................................................p.29 Références ...................................................................................................................... p.30
  • 5. Introduction Présentation de la problématique : il est aujourd’hui communément admis que depuis quelques siècles, les activités anthropiques modifient de façon sensible la composition de l'atmosphère perturbant ainsi le fragile équilibre climatique terrestre. Parmi les préoccupations sociétales liées à ce réchauffement, la stabilité des calottes glaciaires modernes reste très surveillée. En effet, les deux calottes qui demeurent, lors des cycles interglaciaires/glaciaires : l’Antarctique et le Groenland, sont en place depuis près de 3 Ma pour le Groenland et autour de 35 Ma pour l’Antarctique. Ces calottes, qui ont traversé l’ensemble du Quaternaire, ont bien sûr subi quelques modifications, mais n’ont jamais complètement disparu. Ce qui n’est pas le cas des calottes Laurentidienne et Fennoscandienne qui se développent pendant les périodes glaciaires et disparaissent au début des périodes interglaciaires, avec un cycle de 100 000 ans depuis 800 000 ans et de 40 000 ans auparavant. De ce fait, la perturbation que nous imposons aujourd’hui à notre planète peut avoir un effet dramatique à l’échelle de plusieurs siècles. D’une part, à cause de la montée du niveau marin, et d’autre part, parce que la déstabilisation des calottes s’accompagne d’une forte variabilité climatique. En effet, la fonte rapide du Groenland pourrait considérablement ralentir la circulation thermohaline et ainsi conduire à une Europe occidentale plus froide dans un monde globalement plus chaud. Pour ces raisons, la communauté scientifique a pleinement pris conscience de l'intérêt d’améliorer la documentation des variations passées du climat, d'en identifier les causes et les mécanismes, et de les modéliser de façon réaliste. Dans ce contexte, la connaissance des forçages ainsi que les processus liés à la fonte de ces calottes paraît primordial. Des travaux récents ont montré que les calottes glaciaires européennes avaient réagit de façon précoce et subite au cours des deux dernières déglaciations. Il est donc tout naturel d'étudier les variations environnementales extrêmes associées aux périodes de débâcles. Pour cela, ce rapport propose une étude haute résolution de l’enregistrement sédimentaire de la déglaciation européenne (terminaison 1) dans un environnement à fort taux de sédimentation : la levée de Guilcher, localisée au sein du système Turbiditique Armoricain (Golfe de Gascogne). Cette levée, située entre le chenal de Blackmud et le chenal de Guilcher, est idéalement localisée pour enregistrer la variabilité des transferts sédimentaires en provenance du paléo-fleuve Manche et du système glaciaire de Mer d'Irlande. But de l’étude : ce stage effectué au sein du DGO de Bordeaux s’articule autour de deux axes majeurs. Le premier réside dans une étude géophysique et sédimentologique de la zone à l’aide de données acoustiques et de prélèvements afin d’appréhender l’environnement sédimentaire du site d’étude. Cet axe comprend différents objectifs tels que l’identification de la morphologie de la levée, l’origine et la composition de ses dépôts ainsi que leur évolution au sein du système chenal/levée de Guilcher. Ceci permettrait alors d’estimer son âge de mise en place. Le second axe repose, quant à lui, sur une étude paléoenvironnementale proprement dite. Un des principaux objectifs est de déterminer s’il est simplement possible d'identifier les principaux évènements paléoclimatiques au sein d’un système turbiditique de manière continue. En effet, les écoulements gravitaires présentent le risque majeur de perturber le signal en remobilisant les sédiments. Si cela s’avère toutefois possible, l’objectif sera alors de déterminer, au sein de ces dépôts turbiditiques, des évènements climatiques extrêmes tels que les débâcles annuelles des calottes et des glaciers européens. Pour ce faire, la carotte MD032690, prélevée lors de la mission MD133-SEDICAR au sommet de la levée, a été étudiée avec une approche multi-proxies : radioscopie RX, micropaléontologie (biostratigraphie par les foraminifères planctoniques), géochimie (mesure des éléments majeurs par le CORTEX de Brême, datations isotopiques 14 C) et sédimentologie (pétrographie, comptage des lamines, induration de sédiments meubles). 1
  • 6. I. Généralités A) Présentation du site d’étude 1. Le système Turbiditique Armoricain Les connaissances actuelles sur ce système sont encore peu nombreuses et reposent essentiellement sur les travaux de Zaragosi, 2001. Toutefois, la mise en place relativement récente de ce système en fait un site idéal pour l’étude des forçages climatiques sur les processus sédimentaires. L’Eventail Armoricain se situe dans la partie centrale du Golfe de Gascogne à une profondeur variant de 4100 à 4900 m sur une surface de 230 km de long sur 200 km de large représentant plus de 40000 km2 . Cet éventail est placé géographiquement entre l’Eventail Celtique au Nord et l’Eventail du Cap Ferret au Sud. De part une alimentation riche de 33 canyons drainant les 360 km de plateforme continentale, ce système situé sur une marge passive est dit « multisources ». Ces 33 canyons se réunissent en 6 chenaux principaux caractérisant ainsi la rampe médiane (Zaragosi et al., 2001b). Ces derniers restent individualisés vers l’aval et ont été regroupés en trois systèmes différents : le système de Guilcher relié à la partie centrale du paléosystème de la Manche, le système de Cornouaille relié au Sud-est et celui du Crozon relié au Sud. Contrairement à l’Eventail Celtique, situé à proximité, où les chenaux principaux se réunissent dès l’éventail supérieur, le système Turbiditique Armoricain conserve une configuration multisources jusqu’à sa partie distale. Ce n’est que dans la partie aval des lobes distaux que se réunissent les dépôts transitant par ces divers chenaux. Figure 1 : Localisation de la carotte MD032690 (Caraïbes) 2
  • 7. 2. Cadre spatio-temporel de la carotte MD032690 L’étude menée lors de ce stage porte essentiellement sur les enregistrements sédimentaires de la déglaciation (terminaison1) située à la transition entre les stades isotopiques 1 et 2. Il s’agit donc de définir un cadre temporel allant d’environ 24 ka BP* à l’actuel. En effet, les variations climatiques et glacio-eustatiques constituent au cours du Quaternaire terminal les principaux facteurs influençant l’évolution des apports sédimentaires vers le domaine profond (Auffret et al. 2000). Ces facteurs, jouant sur les débits et la charge sédimentaire des fleuves ainsi que sur la morphologie et l’extension des réseaux hydrographiques, doivent donc être pris en compte pour estimer quantitativement et qualitativement les apports sédimentaires susceptibles d’approvisionner les grands fonds. a. Les principaux évènements paléoclimatiques depuis le stade isotopique 2 Le stade isotopique 2 : 24-13 ka BP La communauté scientifique a considéré pendant un certains temps que le stade isotopique 2 en Europe était caractérisé par des conditions extrêmement froides et sèches accompagnées d’une extension importante des calottes fenno-scandinave et anglo-saxonne ainsi que des glaciers alpins et pyrénéens. Le Dernier Maximum Glaciaire (DMG*) est la période comprise entre les évènements de Heinrich 1 et 2 (Schneider et al., 2000) avec un maximum de froid autour de 18 ka BP. Ce dernier est caractérisé par une baisse du niveau marin estimée à 121m +/- 5m (Fairbanks, 1989) et des températures globalement plus froides de 4°C. (CLIMAP, 1981). Or, de nombreuses séquences sédimentaires et glaciologiques ont révélé une forte variabilité climatique avec une alternance d’évènements froids et chauds (Sarnthein et al., 1995 ; Eynaud, 1999 ; de Vernal et al., 2000) accompagnée de remontées actives de la Dérive Nord Atlantique (DNA*) dans le Golfe de Gascogne et en Mer de Norvège (Eynaud, 1999 ; Zaragosi et al., 2001). Malgré une extension maximale des calottes autour de 18 ka, le retrait des glaces en Europe débute dès 22 ka BP (Lambeck, 1995) et se poursuit pendant toute la durée du stade isotopique 2. Le stade isotopique 1 : 13 ka BP jusqu’à l’actuel Le stade isotopique 1, quant à lui, est caractérisé par des conditions climatiques plus chaudes et humides avec un optimum estimé entre 7000 et 5000 ans BP. Toutefois, cette période plus clémente est brutalement interrompue par un évènement froid d’environ 800 ans : le Younger Dryas (10800-10000 ans BP). Cette période de refroidissement est facilement repérable dans les enregistrements sédimentaires du Golfe de Gascogne par un retour de l’espèce de foraminifère polaire N. pachyderma senestre. Les évènements de Heinrich 1 et 2 Les premiers évènements climatiques d’ordre sub-orbital décelés dans les enregistrements marins quaternaires furent les évènements de Heinrich, du nom du scientifique qui détermina en premier l’origine de leur mise en place (Heinrich, 1988). Il existe donc des évènements climatiques plus brefs tels que H1* et H2* datés dans le Golfe de Golfe de Gascogne respectivement à 13800-14020 ans BP et 20030-20200 ans BP (Grousset et al., 2001). Ces évènements sont des accumulations sédimentaires particulières, qui rythment les séquences de dépôt de l’Atlantique Nord durant les phases glaciaires. Ces accumulations de matériaux détritiques terrigènes (Ice Rafted Debris : IRD*) correspondent à des apports soudains et massifs d’icebergs qui envahissent l’océan à la suite de l’effondrement des calottes péri- Atlantique Nord. En plus d’apporter des informations paléoenvironnementales majeures, les évènements de Heinrich apportent un complément stratigraphique précieux. En effet, au cours des derniers 22 ka, les évènements d’Heinrich ayant affecté le Golfe de Gascogne présentent tous deux une organisation distincte permettant de les différencier. 3
  • 8. b. Le paléofleuve Manche Influence du bassin versant sur les apports sédimentaires en domaine profond Les nombreux travaux entrepris sur la zone Manche montrent que durant le dernier bas niveau marin estimé à -121m (+/- 5m), la Manche était émergée. Elle fonctionnait alors comme un unique fleuve au milieu d’une immense plaine alluviale drainant la majorité des rivières ouest européennes. Le fleuve Manche devait constituer alors un des fleuves les plus importants qui n’ait jamais existé en Europe. Ainsi, par sa localisation et l’extension de son bassin versant, le système Manche a drainé les eaux de fonte des calottes anglo-saxonne et fenno-scandinave ainsi que celles des glaciers européens. Lors de la déglaciation, les conditions hydrologiques et sédimentologiques du Golfe de Gascogne ont donc été fortement influencées par l’arrivée de toutes ces eaux de fonte (Eynaud, 1999 ; Zaragosi et al., 2001). Or, la levée de Guilcher étant un lieu de dépôt privilégié des apports sédimentaires issus du paléofleuve Manche et de la Mer d’Irlande, elle a pu enregistrer un signal paléoenvironnemental originaire d’une très vaste partie de l’Europe occidentale (figure 2) venant ainsi justifier le choix de cette zone. Figure 2: Reconstitution paléoenvironnementale du système lors du dernier bas niveau marin (d’après Zaragosi, 2001) 4
  • 9. Contrôle paléoclimatique sur le développement du système Turbiditique Armoricain Les trava lors du stade isotopique 2 et lors du début du stade isotopique 1 (24 – 10 ka BP) est de type turb ux de Zaragosi, 2001 ont montré que le premier type d’alimentation repéré iditique et a été mis en évidence par les séquences de débordement argilo-silteuses identifiées au sein du système de Crozon (carotte MaKS02 et MaKS03) et du système de Blackmud (carotte GEOGAS 72104). Ces séquences correspondent à des dépôts turbiditiques de faible densité. Ces dépôts ont permis d’en déduire une alimentation liée au fonctionnement du paléosystème fluviatile de la Manche. Vers 10 ka BP cette alimentation cesse entraînant une forte baisse des taux de sédimentation, couplée à une hausse des teneurs en carbonates. B) La levée de Guilcher 1. Intérêts de l’étude d’une levée accumulations très importantes de sédiments, pouvant atteindre 1000 à ctées par les processus d’érosion couramment obs Cette ine biogène, principalement composée de la thanatofaune à tests carbonatés dans cette zone d’étude, et terrigène (figure 3). nsi le matériel détritique piég a Figure 3: Schéma général es différents types de m itale des écoulements turbiditiqu c débordement entraîne un app Les levées constituent des 1500 m. Elles sont aussi peu affe ervés au sein des chenaux (Migeon, 2000). 2. Les différents apports sédimentaires lors de l’édification d’une levée a. La sédimentation ubiquiste La sédimentation hémipélagique sédimentation peut être d’orig La sédimentation « ice raftée » Ce type de sédimentation intervient lors de la fonte des icebergs libérant ai é d ns les glaces (figure 3). d b. Les apports gravitaires : les dépôts de débordement Les levées sont construites par débordement de la partie so sédimentation de la levée m es omposée de particules fines. Les processus de auvrissement relatif en fraction fine dans l’écoulement et un enrichissement relatif en sable le long de son trajet. Ce processus explique le transport des sables dans les chenaux et le développement de lobes sableux en aval des systèmes chenaux/levées. Ces débordements apparaissent soit lorsque la hauteur de l’écoulement est supérieure à la hauteur de la levée (overbank), soit à la faveur d’un brusque changement de direction du chenal, sous l’action de la force centrifuge (flow striping ; Piper et Normak, 1983). Les levées présentent un flanc 5
  • 10. interne très raide, soumis à des processus d’érosion et à des glissements en masse qui peuvent alimenter les écoulements circulant dans le chenal. Le flanc externe est caractérisé par des pentes très faibles et soumis à des processus de dépôt. Le phénomène de Sweep and Burst décrit ci-dessous (figure 4) entraîne un granoclassement au sein des séquences. De plus, l’aggradation verticale de la levée permet un startogranoclassement à l’échelle globale de la levée. Figure 4: Schéma conceptuel illustrant le processus de débordement permettant la lusieurs cycles de Burst and Sweep res à la formation imentaires de sédimentation importants sans phénomène e sont donc susceptibles de présenter des taux d’érosion majeur et seraient par conséquent un li construction des levées (Migeon, 2000) Burst and Sweep : P semblent nécessai d’une lamine silto-argileuse (Hesse et Chough, 1980). En effet, au cours d’un sweep, les particules de toutes tailles sont entraînées vers le bas et se déposent lorsque la vitesse et la contrainte de cisaillement a suffisamment diminué. Au cours du burst suivant, une partie ou la totalité des sédiments les plus fins précédemment déposés est remise en suspension, ne laissant qu’un dépôt des sédiments les plus grossiers. Conclusion : les levées séd u idéal pour l’enregistrement des signaux paléoclimatiques à haute résolution. Toutefois, l’une des questions primordiales à laquelle ce rapport tentera d’apporter une réponse est de savoir si les signaux paléoclimatiques peuvent être enregistrés de façon continue malgré la présence d’écoulements turbiditiques susceptibles de remanier ces dépôts ? II. Matériels et méthodes A) Origine des données Ce mémoire repose essentiellement sur l’étude de la carotte sédimentaire MD032690 et des données acoustiques acquises lors de la mission MD-133 SEDICAR effectuée en juin 2003 nécessitant la collaboration de l’IPEV*, du SHOM*, de l’IFREMER* et du DGO*. La carotte, prélevée à l’aide d’un carottier de type Calypso par l’équipe du Marion Dufresne, est située au sommet de la levée de Guilcher (47°01,25’ N et 07°44,99’ W) et représente une longueur d’environ 36 m. D’autres données acoustiques ont été utilisées, acquises lors de la campagne ZEE 2 en juin 1997 (IFREMER) ainsi que les données de la carotte MD952002 obtenues lors de la mission MD105 IMAGE1 en 1995 menée principalement par l’IFRTP. B) Acquisition des données de terrain 1. Les données acoustiques a. Le sondeur multifaisceaux (SIMRAD EM12 Dual) Le de cartographier les fonds océaniques. Il fournit des données ba gie des fonds. Les données sondeur multifaisceaux permet thymétriques permettant l’étude précise de la morpholo 6
  • 11. du tude de la profondeur, de l’épaisseur et de l’agencement des couche ol, à partir d’ondes acoustiques créées artificiellement dep nt utilisé en complément de la sismique réfl sondeur multifaisceaux présentées dans ce rapport ont été traitées à l’Ifremer sous la forme de modèles numériques de terrain (MNT*). Ces données ont ensuite été traitées par les logiciels Arcview et Caraibes à Bordeaux, permettant de réaliser l’ensemble des cartes et des blocs 3D présentés dans ce rapport. b. La sismique réflexion La sismique réflexion permet l’é s sédimentaires du sous-s uis la surface de la tranche d’eau. Les ondes acoustiques produites en surface sont réfléchies à l’interface de deux milieux possédant des impédances différentes. La réponse enregistrée est appelée faciès sismique (tableau 1). Le principe du sondeur de sédiment 3.5kHz est approximativement le même que celui de la sismique réflexion. Ce dernier est classiqueme exion afin d’étudier avec une plus haute résolution (0,75 m sur la verticale) l’agencement et la nature des dépôts situés directement sous la surface du fond. Unité Faciès Représentation Limites SI Lité, drapant à la base, structures sédimentaires dans la partie supérieureIC H3 IIA Lité, drapant, amplitude moyenne à forte H4 IIB2 Lité discontinu, variations latérales fréquentes, chenalisations (HAR), H5 HARP’s IIC fréquentes, chenalisations (HAR) H6 Lité discontinu, variations latérales SII IID Lité discontinu, variations latérales fréquentes, chenalisations (HAR) Tableau rès Droz et al., 1999 Les données 3.5kHz du Marion Dufresne ont été converties à l’Ifremer afin d’être traitées par le logiciel SISB 1: Classification des faciès sismiques d’ap ISE dont le protocole est expliqué en annexe 1. C) Acquisition de données en laboratoire 1. Les mesures en continu Le banc MSCL* (Multi-Sensor Core Logger) permet de mesurer de façon simultanée et automatisé a vitesse du son et la susceptibilité magnétique tous les 10cm. sédiments, de présence de figures dynamiques et biologiques puis photographié. élevée sur la carotte MD 2 ie RX* numérique par J. Saint Pau a. Le banc Geotek e la gamma densité, l b. Etude descriptive Chacun des vingt quatre tronçons d’1m50 a été décrit en terme de faciès, de couleur de c. La radioscopie : SCOPIX (Migeon et al., 1999) Pour chaque tronçon, une plaquettes en aluminium (150 x 5 x 1,5 cm) a été pr 03 690 à l’Ifremer afin d’être analysée en radioscop l au DGO de Bordeaux. Cette technique non destructive permet de visualiser l’organisation interne des sédiments et, dans de très nombreux cas, elle met en évidence la présence de structures d’origine dynamique ou biologique alors invisibles lors de la description visuelle de la carotte. Ces images numériques ont permis un comptage informatisé des lamines par les logiciels Scion et Adobe Photoshop exposé en annexe 2. 7
  • 12. d. Les prélèvements Chaque prélèvement de sédiment, effectué environ tous les 10 cm directement sur les plaquettes utilisées pour la radioscopie, a été lavé sur un tamis de 150 µm. Notons que l’ép d’éléments de taille ulométrie fine d’une séquence ti La biostratigraphie et les associations fauniques Dans G ue l’étude des foraminifères n et G. Hirsuta permettait une aisseur de 1 ,5 cm des plaquettes permet d’obtenir un volume suffisant de sédiment de 8 cm3 . L’objectif est de ne prélever que les niveaux hémipélagiques en évitant les sédiments remaniés. Or, une granulométrie fine, réalisée sur une séquence turbiditique de la ride de Witthard (Eventail Celtique), indique que la base de la séquence (Td) présente des éléments remaniés dans la fraction supérieure à 150µm (foraminifères et éléments détritiques). Au contraire, le sommet de la séquence (Te turbiditique et Te hémipélagique) ne présente aucun élément remanié dans cette fraction. Il est donc nécessaire de prélever les échantillons uniquement dans le Te hémipélagique. Toutefois, l’absence supérieure à 150µm dans le Te turbiditique nous autorise une marge d’erreur lors du prélèvement. Figure 5 : Gran e. La stratigraphie : foraminifères planctoniques et data turbiditique de la carotte SKS01 on 14 C* le olfe de Gascogne, les travaux antérieurs ont montré q pla ctoniques : N. pachyderma, G. Truncatulinoides biostratigraphie fiable (Zaragosi et al., 2000) Durant le Quaternaire terminal, trois associations types sont observables dans le Golfe de Gascogne renseignant sur les conditions environnementales (tableau 2). Figure 6: Représentation des 3 espèces de foraminifères utilisées 8
  • 13. Arctique Subarctique Transitionnelle/subtropicale Neogloquadrina pachyderm e Neogloquadrina pachyd ides Globorotalia irsuta a senestr erma dextre Globigerina bullo truncatulinoides Globorotalia h Orbulina universa sTableau 2: Les associations faunique L’étude des variations d’ derma permet de compléter celle des enroulements de G.Truncatulinoides et G.Hirsuta en fournissant des précisions stra toute chronostratigraphie pour des âges allant jusqu’à 30000 ans. Deux datations ont été réalisées après piquage des espèces N. pachyderma dex enus en corrélant la courbe de N. pachyderma 002, à l’aide du 0 a été analysée par le banc XRF de Brême (Allemagne) avec un pas d’échantill La méthode permet de déterminer enroulement de l’espèce N. pachy tigraphiques du stade isotopique 3 à l’Holocène. Le signal de N. pachyderma paraît remarquablement similaire sur l’ensemble des séquences stratigraphiques du Golfe de Gascogne. D’autre part, l’espèce N. pachyderma senestre, inféodée aux eaux froides, est confinée aux évènements d’Heinrich et au Younger Dryas et N. pachyderma dextre se développe lors des périodes de réchauffement. La datation 14 C La datation 14 C est un outi ndispensable àl i tre et G. Bulloides. Ces piquages ont été réalisés, respectivement à la base de la carotte et juste avant la terminaison 1 afin de s’affranchir des problèmes d’âge réservoir provoqués par l’ancienneté des eaux douces issues des débâcles glaciaires. Les datations 14 C obtenues ont donc été corrigées en utilisant un âge réservoir de – 400 ans. Etablissement d’un modèle d’âge et du taux de sédimentation Le modèle d’âge et le taux de sédimentation ont été obt senestre de la carotte MD032690 avec celle de la carotte MD952 logiciel Analyseries. En effet, la carotte MD952002 est la carotte de référence du Golfe de Gascogne car elle est située sur un haut fond soumis à une sédimentation hémipélagique et bénéficie d’une biostratigraphie robuste, confirmée par de nombreuses datations 14 C, ainsi qu’un enregistrement continu sur 115 ka BP (Auffret et al., 2000 ; Grousset et al., 2001a ; Zaragosi et al., 2001a). f. Le banc XRF* : le cortex de Brême (Allemagne) La carotte MD03269 onnage de 5 cm par M. Mojtahid en janvier 2004. spectrométrie de fluorescence X à dispersion de longueurs d'ondes (WD-XRF) est une technique d'analyse multi-élémentaire non destructive. Cette avec précision la composition chimique globale d'un échantillon solide, en éléments majeurs et en éléments traces en nombre de coups/s. Cette unité pose le problème d’absence de calibration. Afin de palier à cet inconvénient, seuls des rapports seront utilisés. Cette technique a pour avantages une préparation simple des échantillons, la rapidité des analyses et une bonne reproductibilité. Son principe de fonctionnement est le suivant : lorsque la matière est bombardée par un flux de photons X d'énergie suffisante, elle émet des rayons de même nature, caractéristiques des éléments qui la constituent. C'est le phénomène de fluorescence X. La séparation des raies d'émission est réalisée par diffraction sélective sur un cristal analyseur (application de la loi de Bragg). Le nombre de photons émis est alors mesuré par un compteur proportionnel. Les intensités corrigées des effets inter-éléments sont corrélées linéairement avec les concentrations certifiées des matériaux de référence (http://www.ifremer.fr/drogm/Gm/Dept/Labo/fluo.html). g. La calcimétrie de type Bernard La calcimétrie consiste en la mesure de la proportion de carbonate de calcium (%CaCO3*) présente da ètre mesure ainsi le volume dens le sédiment par réaction acido-basique. Le calcim 9
  • 14. CO ression » permet de passer facilement du volume de CO2 au taux de CaCO3. tous les grains lithiques supérieurs à 150 µm. Il a été effectué un comptage t prélevés car ces grains sont des marqueurs priv été effectuée afin de tenter de différencier les différents types de lamines présents dans la carotte MD e à l’aide d’un granulomètre laser de type Malvern MASTERSIZER S. par G. Chabaud au DGO de Bordeaux. Afin de s’affranchir de l’ex 2* dégagé dans un tube manométrique gradué après attaque du sédiment à l’acide chlorhydrique (HCl*) selon la formule : CaCO3 + 2HCl Ca Cl2 + H2O + CO2 Un tableau de correction « température-p h. Les grains détritiques grossiers Ce terme regroupe sys ématique sur tous les niveaux ilégiés des débâcles d’icebergs de type évènements de Heinrich. Les éléments détritiques ont été classés selon leur composition pétrographique (quartz, feldspaths, micas, carbonates, éléments volcaniques, éléments diagénétiques, débris de roches…) puis ramenés en nombre de grains par gramme de sédiment sec avant lavage. Ces différentes catégories ont été définies de manière à avoir des informations sur les sources potentielles des éléments détritiques. Les résultats présentés dans ce rapport sont exprimés en nombre de grains/ g de sédiment sec 2. Les mesures ponctuelles En plus des prélèvements systématiques, une trentaine de prélèvements de lamines a 032690. Pour cela, une granulométrie fine, une description des éléments détritiques ainsi qu’une étude sur sédiment induré ont été réalisées. a. La granulométrie La mesure de la taille des grains a été effectué agération de la taille des grains par le granulomètre, la limite des argiles a été définie à 10µm. b. Les indurations de sédiments meubles Différents prélèvements de sédiments ont été réalisés à l’aide d’une plaquette en aluminium Cette technique novatrice, en coursde 10 x 4 x 1 cm afin d’être indurés. d’élaboration au DGO, permet d’observer des évènements climatiques extrêmes tels que les débâcles glaciaires avec une résolution de l’ordre micrométrique venant ainsi compléter l’imagerie RX dont la technique est parfaitement maîtrisée mais montre actuellement ses limites. Le principe de ce procédé consiste à remplacer l’eau contenue dans les sédiments par de la résine grâce à l’intermédiaire d’acétone. En effet, l’acétone étant un solvant de la résine, il est progressivement incorporé par diffusion dans les sédiments afin de ne pas endommager les structures. Pour cela, les sédiments sont immerger successivement dans des bains de teneur croissante en acétone : 25%, 50%, 75% puis 100%. Afin d’évacuer l’eau restante, le dernier bain est filtré par un tamis moléculaire. Après séchage de la résine, les lames peuvent être montées et observées en microscopie optique. Afin d’obtenir un contraste accentué des éléments structuraux, les lames peuvent être analysées en lumière fluorescente ou polarisée sur la station du microscope numérique Leica DM 6000B. Pour cela, des pigments réagissant à la fluorescence ont été préalablement ajoutés à la résine. III.Résultats A) Exploitation des données de terrain 1. Bathymétrie et morphologie du système chenal levée de Guilcher orphologique du système turbidit thymétriques per La figure ci-dessous permet de mettre en évidence l’évolution m ique de Guilcher et de Blackmud. En effet, les différents profils ba mettent d’identifier trois grands ensembles structuraux que sont les canyons qui évoluent en systèmes chenaux/levées (rampe médiane) ainsi que le début de la zone des lobes distaux (rampe distale). 10
  • 15. Figure 7 : Profils bathymétriques du système de Guilcher Le système de Bl unissant en un lackmud est alimenté par 6 canyons principaux se ré arge chenal en U rectiligne, comblé en aval par d s corps sableux. En revanche, le système de Gu e ilcher possède deux fois moins de canyons et présente, malgré cela, un système chenal/levée plus développé avec un chenal étroit et sinueux et une large levée droite présentant un plateau. Il est à noter qu’avant de se réunir en chenaux, les canyons de Blackmud et de Guilcher présentent une convergence, témoin hypothétique d’une avulsion d’un seul et même chenal. Les lobes, très peu marqués topographiquement, sont formés après l’avulsion périodique des chenaux, à la limite rampe médiane – rampe distale. 11
  • 16. Le profil ci-dessous a été réalisé durant la mission MD-133 SEDICAR et passe à l’emplacement exact du carottage. A cet endroit, la levée est topographiquement peu dév a. Rappels bib Dro e afin de déterminer ses faciès, son architecture et sa stratigraphie. Pour cela, les auteurs ont tenté de corréler les pro séquence sédimentaire de l’Eventail ’une série pré Eocène (SI) affectée par des déformations tect épôts eloppée et ne représente qu’environ 75 m du fond du chenal au sommet. La carotte MD032690 longue de 36 m équivaut donc à la moitié de la partie apparente de la levée. Toutefois, le sondeur 3.5 kHz, malgré une bonne résolution, reste limité en profondeur de pénétration, il n’est donc pas possible de connaître la hauteur exacte de la levée afin d’estimer un âge précis et ne donne pas d’indications sur l’histoire de sa mise en place. Pour cela, un profil de sismique rapide obtenu lors de la campagne ZEE2 (Ifremer), de moins bonne résolution mais pénétrant plus profondément a été étudié bien qu’il soit situé en amont de quelques kilomètres de la carotte MD032690. Figure 8: Profil sismique MD-133 SEDICAR 2. Evolution structurale du système chenal levée de Guilcher liographiques z et al., 1999, ont réalisé une étude sismique de l’Eventail Celtiqu fils sismiques de la campagne SEDIFAN avec le site ODP 400 leg 48 (Montadert et Roberts, 1979). L’Eventail Armoricain étant situé dans la même zone que l’Eventail Celtique, nous avons tenté de corréler un profil de sismique rapide du système Armoricain avec le log 400 afin de nous faire une idée sur la mise en place de ce système. b. Histoire de la zone Les corrélations établies par Droz et al., 1999, indiquent que la Celtique est composée d oniques intenses et une série post Eocène (SII) quasiment vierge d’évènements tectoniques. Ces deux séries sont séparées par une discordance d’érosion majeure (troncature des crêtes sommitales de SI), corrélable à l’échelle régionale (Horizon 3 daté à 35 Ma). La série post Eocène possède à sa base une unité sismique IIA litée, drapante et d’amplitude moyenne à forte surmontée de la discordance angulaire H4 sur laquelle les d turbiditiques de l’éventail viennent en on- ou downlaps. H4 est corrélé au hiatus du Miocène inférieur du site ODP 400 indiquant que les premiers dépôts turbiditiques de la marge celtique sont d’âge Miocène inférieur (20 Ma). Ces dépôts formant l’éventail sont composés de 3 unités (IIB2, IIC et IID) séparées par des discordances d’érosion mineures (H5 et H6) associées à des périodes de bas niveau marin aux limites Miocène/Pliocène et fin Pliocène/début Pléistocène (Ziegler, 1987 ; Evans, 1990). Les unités IIB2 et IIC présentent des variations latérales fréquentes des systèmes chenaux/levées probablement dues à la grande disponibilité en sable. En revanche, un faible nombre de systèmes chenaux/levées, des levées plus développées et un nombre plus important de chenaux permanents dans l’unité IID sont probablement dus à une plus faible quantité de sable disponible indiquant un changement abrupte des conditions de sédimentation durant le Pléistocène. Ces modifications peuvent être 12
  • 17. dues à un changement des sources sédimentaires du paléofleuve Manche (Lericolais, 1997) et de Mer d’Irlande en relation avec le soulèvement de la marge continentale et avec le développement des calottes anglo-saxonne et fenno-scandinave au Quaternaire récent. Figure 9 : comparaison de l’étude sismique de l’Eventail Celtique (Droz et al., 1999) avec l’Eventail Armoricain (ZEE2 196 Ifremer) E avons pu établir certaines co entails celtique et armoricain rep n considérant que les évènements cités ci-dessus sont effectivement régionaux, nous rrélations entre les deux év résentées en figure 9 (Sandra Mansor, 2004). La comparaison entre les deux profils révèle une bonne continuité des différentes horizons qui indique le caractère régional des évènements sédimentaires et donne de précieuses informations sur la mise en place du système Armoricain. Nous retrouvons ainsi les mêmes types de faciès pour les deux profils. Toutefois, contrairement à l’Eventail Celtique, les unités IIC et IID de l’Eventail Armoricain présentent un faciès chaotique à de nombreux endroits indiquant la possibilité de nombreux 13
  • 18. phénomènes de glissements gravitaires pouvant provenir des éperons proximaux (aperon deposits). c. Histoire récente des systèmes chenaux/levées de Blackmud et Guilcher L’observation du profil ZEE2 196 (figure 10) permet d’estimer, par extrapolation du taux de sédime stèmes che boratoire ntation de la carotte MD032690, l’âge de mise en place des sy naux/levées à moins de 400 000 ans. Cet ensemble vient cannibaliser les différentes unités de IID à H4, situé à environ 500 m de profondeur. Toutefois, cette mise en place semble contemporaine à H6 malgré un âge de 1,8 Ma soulevant ainsi de nombreuses interrogations. Plus localement, cet ensemble érosif se divise en deux systèmes chenaux/levées distincts : le système de Blackmud asymétrique à levée droite peu développée, à l’Ouest et celui de Guilcher à levée droite très développée, à l’Est. L’agencement des réflecteurs situés à la base de la construction de ces deux systèmes indique que la mise en place du système de Blackmud précède celle de Guilcher. De ce fait, il est possible, qu’après l’individualisation des deux chenaux pré-sentie en observant la bathymétrie (III.A.1), la levée droite de Guilcher soit venue suralimenter la levée gauche de Blackmud formant ainsi un obstacle naturel à la migration du chenal de Blackmud. En revanche, l’évolution des faciès chaotiques (en jaune) de fond de chenal indique bien une migration du chenal de Guilcher vers l’Est. D’autre part, les réflecteurs tronqués à la base de la face externe de la levée droite de Guilcher sont les témoins d’une érosion du chenal de Blackmud ou de glissements gravitaires provenant de la levée venant ainsi alimenter le système. Ceci montre le caractère très érosif du chenal de Blackmud dû au transport de sédiments plus grossiers (Zaragosi, 2001) expliquant également la différence de taille des deux levées. B) Acquisition de données en la 1. Les mesures en continu igure 10 : oacalisation 0 a. La radioscopie : SCOPIX F L des lamines silteuses de de la carotte MD03269 14
  • 19. L’imagerie RX de la carotte MD032690 (figure 10) montre une évolution classique exp Les associations fauniques et le sens d’enroulement des foraminifères planctoniques (tab derma pouvons déterminer églaciation proprement dite (terminaison1) est caractérisée, quant à elle, par limatique très rapide au sortir de la - osée précédemment (I.B.2.a.). En effet, il est observé un strato-granoclassement à l’échelle entière de la levée avec la présence de bancs sableux centimétriques à la base de la carotte évoluant en lamines argilo-silteuses fines. Ceci est dû à l’aggradation verticale de la levée qui entraîne un appauvrissement de la fraction grossière des écoulements turbiditiques. Toutefois, nous observons une augmentation de la fréquence des lamines avec le temps. b. La Stratigraphie : foraminifères planctoniques et 14 C La biostratigraphie leau 2) ont permis de déterminer différents évènements paléoclimatiques tels que : - L’évènement H2 présente un double pic caractéristique du pourcentage de N. pachy senestre rencontré dans tous les enregistrements du Golfe de Gascogne. - Le DMG est caractérisé par une forte variabilité. En effet, nous 4 évènements majeurs ainsi que 6 évènements mineurs caractérisés par des faibles pourcentages de N. pachyderma senestre inférieurs à 25% révélant des conditions climatiques plus clémentes. - La phase de d une prépondérance quasi exclusive de l’espèce N. pachyderma senestre indiquant des eaux de surfaces polaires provenant de la fonte des calottes. - Le Bølling-Allrød indique un réchauffement c déglaciation avec un pourcentage quasiment nul de N. pachyderma senestre et l’apparition de l’espèce G. hirsuta et G .truncatulinoides caractérisant un environnement subtropical. Les datations 14 C obtenues et corrigées apparaissent sur la figure 11. Figure 11: Evolution du % des espèces de foraminifères N.pachyderma, G.Truncatulinoides et G.Hirsuta senestre en fonction de la profondeur 15
  • 20. 16 - Puis un nouvel épisode froi arqué par la disparition des spèces G. hirsuta au profit de l’espèce N. pachyderma senestre qui représente alors 90% des ta senestre et G. pic à pic a été effectuée à partir des données de N t MD952002 située sur la Terrasse de Mé un environnement sédimentaire de par des apports gravitaires. De plu d intervient, le Younger Dryas, m e espèces soit un pourcentage légèrement inférieur à celui de la déglaciation. - Enfin, se met en place des conditions transitionnelles à subtropicales spécifiques de l’Holocène et proches de l’actuel caractérisé par un retour de G. hirsu truncatulinoides senestre et la disparition définitive de l’espèce N. pachyderma senestre. De plus, cette période connaît une inversion synchrone du sens d’enroulement des espèces G. hirsuta et G. truncatulinoides (coiling ration change). Le modèle d’âge et la datation 14 C Afin d’obtenir un modèle d’âge, une corréla onti . pachyderma senestre de la caro te riadzek en intégrant les deux datations 14 C qui viennent, par ailleurs, confirmer la biostratigraphie (figure 12). Figure 12: Corrélation pic à pic des courbes de N.pachyderma senestre des carottes MD032690 et MD952002 (Analyseries, Paillard) Nous pouvons constater une très nette similarité entre les deux courbes malgré la carotte MD032690 perturbé s, durant la période correspond au DMG, la courbe de N. pachyderma senestre de la carotte MD032690 présente 4 évènements climatiques chauds majeurs et 6 de plus faible ampleur contre seulement 4 pour la carotte MD952002. En effet, la carotte MD952002, de référence dans cette zone, possédait jusqu’à présent le plus fort taux de sédimentation enregistré dans le Golfe de Gascogne. Cette dernière présente ici un enregistrement sédimentaire de 22 ka pour une longueur de 15 m alors que pour la même période de temps, la carotte MD032690 présente une séquence sédimentaire de 36 m.
  • 21. Figure 13: Modèle d’âge et taux de sédimentation (Analyseries) e modèle d’âge obtenu montre deux évènements à fort taux de sédimentation (jusqu’à 7,5 c. La calcimétrie Bernard Les éc t lcimètre ont permis d’étalonner les mesures du cortex apr igure 14 : Droite étalon du Cortex d. Le cortex sente le positionnement des lamines, la courbe de N.pachyderma s., le rap L m/1000ans) correspondant à la phase de déglaciation et à l’évènement H2 (figure 13). Le modèle d’âge paraissant correct, les prochains graphiques seront présentés directement en âge 14 C BP. han illons mesurés par le ca ès l’application de la formule de régression linéaire obtenue avec une précision d’environ 4 à 5%. Le R2 d’environ 0,9 montre la fiabilité de la conversion des données du Cortex en taux de CaCO3 qui est un outil de paléoproductivité. F La figure repré port Ti/Ca* ainsi que le taux de CaCO3 selon l’âge donné en 14 C BP par le modèle d’âge. Le rapport Ti/Ca indique la part des apports terrigènes sur les apports biogènes et est ainsi anticorrélée au taux de CaCO3. Nous pouvons constater une accélération de la fréquence des lamines synchrone avec une augmentation du rapport Ti/Ca durant la première partie de la terminaison1 et le Younger Dryas et une diminution significative durant la deuxième partie de la déglaciation accompagnée d’une hausse du taux de CaCO3. 17
  • 22. Figure 15 : Résultats des rapports Ti/K et Ti/Ca obtenus à l’aide du Cortex e. Les grains détritiques grossiers et le banc Geotek Les différentes courbes de grains détritiques grossiers mettent principalement en évidence les évènements de Heinrich 1 et 2 caractérisés par une débâcle massive des calottes de l’Hémisphère Nord. La figure ci-dessus représente les principales migrations que peuvent subir les icebergs libérés lors de la destabilisation des calottes de l’Hémisphère Nord sous l’action des courants marins. La circulation océanique, par le biais de la DNA notamment, peut entraîner une convergence d’icebergs vers le Golfe de Gascogne faisant de cette zone un lieu de dépôt d’IRD privilégié. Figure 16: Circulation océanique des icebergs lors de débâcles glaciaires d’après Earth’s Climate (Ruddiman, 2000) Les courbes ci-dessous mettent en évidence l’évènement de H1 daté aux alentours de 13,5 ka 14 C BP (figure 17). Figure 17 : Composition minéralogique des éléments détritiques >150µm. 18
  • 23. L’observation de la composition minéralogique indique une variabilité dans la proportion et l’origine des éléments détritiques avec toutefois une dominance constante de quartz. Nous observons un évènement extrêmement riche en éléments détritiques divisé en 3 ensembles dont la composition en minéraux secondaires varie. Les ensembles « mauves » présentent essentiellement des minéraux de type quartz, feldspaths, micas et volcaniques. D’après la figure 18, leur origine semble donc européenne (Scandinavie, Royaume-Uni et Islande). En revanche, l’ensemble « jaune » est essentiellement composé de quartz et de carbonates indiquant une signature canadienne représentant l’évènement H1 « vrai » marqué par un pic de susceptibilité magnétique. Cette succession d’évènements semble suivre la théorie des précurseurs européens (Scourse et al., 2000, Grousset et al., 2000 et 2001, Snoeckx, 1999). Figure 18 : Composition minéralogique des principales sources des IRD d’après Earth’s Climate (Ruddiman, 2000) La susceptibilité magnétique (SM) met en évidence également les évènements de Heinrich avec des pics importants signifiant l’apport massif de minéraux détritiques. Dans le Golfe de Gascogne, la composante canadienne de H1 est caractérisée par une augmentation des valeurs de SM (Grousset, 2000). Toutefois, le signal de la SM paraît ici très bruité. Ce biais a été causé par l’automatisation des mesures par le banc Geotek entraînant des mesures aussi bien dans les niveaux remaniés que dans les niveaux hémipélagiques. 2. Les mesures ponctuelles a. La granulométrie fine Les résultats de l’analyse granulométrique sur la trentaine de prélèvements de lamines ont Figure 19 : Courbes granulométriques des lami permis de mettre en évidence deux signaux distincts : nes turbiditiques et ice raftées -Des lamine a limite des silts et des sables très fins variant de 50 à 100 µm ainsi qu’un mode secondaire dans les s caractérisées par un signal bimodal avec un mode principal situé à l 19
  • 24. argiles autour de 4 à 5 µm. Ce type de signal indique qu’il s’agit ici de lamines silteuses d’origine turbiditique. -Des lamines également composées d’un signal bimodal avec un mode principal entre 4 et 5 µm correspondant aux argiles ainsi qu’un mode secondaire variant très largement entre 30 et sée. a été réalisé sur les lamines afi oyenne des lamines turbiditiques et ice Figure 20 : Composition minéralogique des lamines turbiditiques et ice raftées Les résultats d’analyse des éléments détritiques montrent une large majorité de minéraux de quartz au s dans leur com nements saisonniers extrêmes Voici une description détaillée d’une image, obtenue au microscope à partir de sédiment induré prélevé correspondant à une - ne lamine turbiditique (1). - avec de nombreux IRD (3) 200 µm (silts aux sables fins). Ce type de courbe granulométrique laisse penser que nous sommes ici en présence de lamines argileuses d’origine « ice raftée ». Afin de déterminer un autre critère de différenciation des lamines turbiditiques et des lamines ice raftées une étude minéralogique des éléments détritiques a été réali b. Analyse des éléments détritiques Le même protocole expérimental que pour les niveaux hémipélagiques n de connaître la composition minéralogique m raftées donnant les résultats suivants. Ice raftée Turbidites Quartz Fldth Micas Carbonates Diagénétique Débris de rochesvolcanique Autres sein des deux types de lamines. Toutefois, il apparaît des disparité position. En effet, les lamines turbiditiques possèdent une part plus importante d’éléments diagénétiques composés essentiellement de terriers pyritisés. Ces organismes se retrouvent dans tous les océans du monde à des profondeurs supérieures à 1000 m et dans une grande variété de sédiments (Löwemark et al., 2001). Concernant les lamines ice raftées, il est observé une proportion de carbonates plus significative que dans les turbidites. Ceci peut s’expliquer par une source de carbonates d’origine continentale provenant du transport glaciaire ou par la forte érosion des carbonates lors des transferts sédimentaires via les paléosystèmes Manche et Mer d’Irlande. c. Etude des indurations Mise en évidence d’évè e lors de la phase de déglaciation, de la base au sommet : - De 1 à 2 mm, nous observons un dépôt constitué de nombreux grains angulaires polymorphes non classés dispersés dans une matrice argileuse lamine ice raftée (1). De 2 à 4 mm, nous remarquons un dépôt plus fin, composé de grains émoussés bien triés correspondant à u - De 7 à 9 mm : présence d’une lamine ice raftée avec très peu d’IRD (2) De 12 à 14 mm : présence d’une lamine ice raftée 20
  • 25. - De 14 à 16 mm : présence d’une lamine turbiditique (3) - De 20 à 24 mm : présence d’une lamine ice raftée avec de nombreux IRD (4) - De 25 à 27 mm : présence d’une lamine turbiditique (4) - De 31,5 à 32,5 mm : présence d’une lamine ice raftée avec peu d’IRD (5) - De 32,5 à 33,5 mm : présence d’une lamine turbiditique peu marquée (5) ’IRD (7) Les s ux de à importantes sont suivies - De 35 à 36 mm : présence d’une lamine ice raftée avec très peu d’IRD (6) - De 39,5 à 40,5 mm : présence d’une lamine ice raftée avec de nombreux d - De 40,5 à 41,5 mm : présence d’une lamine turbiditique (7) ré ultats montrent donc 7 lamines ice raftées et 5 lamines turbiditiques allant toutes de 2 1 mm d’épaisseur. Sur les 7 lamines ice raftées, les 5 plus immédiatement par une lamine turbiditique. Il est à noter que ce prélèvement a été effectué durant la phase de déglaciation où le taux de sédimentation est de l’ordre de 7,5m/1000ans. De ce fait, la lame d’une longueur de 5 cm représente ici environ 6 ans faisant de ces évènements des signaux saisonniers dus vraisemblablement aux débâcles annuelles des calottes et des glaciers ouest européens. Figure 21 : Lame mince après induration N.B : la présence de tâches brunes sur la lame est un artefact du à une réaction de la résine employée au contact de l'air. 1 haute résolution a été effectué une description détaillée de l’évènement H1 à partir de sédiments indurés donnant les rés a Etude de H Il ult ts suivants : 21
  • 26. urbidites de débordement e amine ice raftée de 85mm ébordement raftée de 110 mm un IRD turbiditique de ébordement bioturbée oturbée de 0mm tronquée au sommet. amines de la s ne -t -turbiditite de débordement fin -l tronquée au sommet -dépôt hémipélagique -lamine ice raftée de 25mm sans contact net au sommet -lamine turbiditique de débordement -turbidite de d lamine ice- marquée par la présence d' de 100 mm et un sommet sans contact net. -lamine turbiditique de débordement -lamines turbiditiques de ébordementd -lamine ice raftée de 70 mm tronquée au sommet -lamine turbiditique de ébordementd lamine- d lamine ice raftée bi- 7 -présence de fragments de l ce raftées au sein du nuagei lamine turbiditique précédente. -turbidite de débordement à base érosive -turbidite de débordement fine -lamine ice raftée de 75 mm très concentrée en IRD non classé présentant pas de contact très net au sommet. -turbidite de débordement stratogranoclassée à base érosive -turbidite de débordement fine et homogène à base érosive ice raftée de 100 m-lamine m présentant un contact net au sommet -Dépôt hémipélagique 22
  • 27. Figure 22 : Etude descriptive de H1 .DiscussionIV A) Etude du contexte géophysique de la zone 1. La bathymétrie a. Rappel des résultats nal de Blackmud présentait, comme la majorité des chenaux du Système Armoricain, une morphologie rectiligne avec une section caractéristique en U ainsi qu’un remplissage massif, localisé à la limite rampe mé ne alimentatio ins permettant le développement de grandes levées. En effet, le che tèmes chenaux/levées de Guilcher et Blackm moins de 400 000 ans) avec des levées droites plus développées. De plus, la levée de Guilcher est polyphasée avec une partie externe plus dév a rotation de la Terre et/ou de la force centrifuge agissant lors de brusques changements de direction du chenal (Ko , leur flanc aval étant ess L’étude de la bathymétrie a montré que le che diane/distale. Ces corps sédimentaires, témoignant du dépôt en masse d’évènements gravitaires chenalisés, ont entraîné une migration par avulsion. En revanche, le chenal de Guilcher présente un parcours sinueux et une absence de comblement dans sa partie avale. b. Discussion Cette différence semble liée à l’absence d’une alimentation sableuse pour le système de Guilcher en provenance du rebord de plateforme (Zaragosi et al., 2000) au profit d’u n de sédiments f nal de Guilcher collecte les apports de la section de plate-forme localisée au niveau du Haut Fond de la Chapelle qui semble représenter un obstacle au transfert des sables de la plate-forme vers les canyons. (Zaragosi et al., 2001b) 2. La sismique et l’imagerie a. Rappel des résultats L’étude de la sismique a démontré que les sys ud sont relativement récents ( eloppée et un plateau sur lequel semble passer un petit chenal. L’étude de l’imagerie indique que tout comme les systèmes du Var, du Cap Ferret et Celtique, le système de Guilcher présente une levée droite très développée, sur laquelle se forment des dunes géantes asymétriques migrant à contre pente de la levée repérables en figure 23. b. Discussion L’asymétrie des levées répond aux lois de la force de Coriolis qui veut que la déviation des courants dans l’Hémisphère Nord s’effectue vers la droite du fait de l mar, 1969). Le transport de sédiments fins dans le système sinueux de Guilcher explique le développement important de la levée de Guilcher. Son caractère polyphasé peut être dû à des modifications de la source sédimentaire. En effet, sous l’influence des forçages climatiques, l’activité du système turbiditique peut varier entraînant des débordements d’écoulements gravitaires plus ou moins importants permettant une construction de la levée en terrasse. Concernant la présence éventuelle d’un chenal interne à la levée (figure 9), il serait intéressant d’étudier d’autres profils plus amont afin de déterminer s’il s’agit réellement d’un chenal actif ou simplement d’une dépression du relief de la levée. Les dunes géantes observées sur la levée sont construites à l’aide des écoulements turbulents de type courant de turbidité et les courants de fond. Leur progradation à contre pente résulte du dépôt préférentiel des sédiments sur leur flanc amont entiellement soumis à des processus d’érosion. D’autre part, Migeon (2000) a démontré que pour le système du Var, la progradation vers l’aval de la levée droite s’accompagne toujours, au cours du temps, d’une migration de sa partie distale vers le Nord-Est et que cette tendance coïncide avec le développement rapide, dans cette zone, de dunes géantes progradant fortement vers le Nord. Il est donc possible que les dunes géantes jouent également un rôle dans la construction et l’évolution de la levée de Guilcher. De plus, le développement des dunes géantes étant sous l’influence prépondérante de six principaux 23
  • 28. facteurs tels que l’énergie des écoulements, la morphologie du chenal et des levées, la nature des sédiments transportés, le volume des apports sédimentaires…, l’étude de ces dunes pourrait donc donner des indications paléoenvironnementales précieuses. Figure 23 : Imagerie mettant en évidence des sediment waves sur la levée de Guilcher B) Etude des variations paléoenvironnementales 1 a. Rappel des résultats 2690 a permis de mettre en évidence un stra rticale de la levée par l’accumulation de dépôts is, nous avons observé une augmentation de la fréquence des te de référence MD952002 est venue con . Modifications de l’hydrologie et du climat L’observation de l’imagerie RX de la carotte MD03 togranoclassement classique dû à l’aggradation ve de débordement. Toutefo lamines silto-argileuses en milieu de carotte. De plus la position des lamines indiquent une diminution significative des apports turbiditiques à partir de 10500 14 C BP pour disparaître définitivement à environ 5000 ans 14 C BP. L’étude des foraminifères, et notamment de N. pachyderma senestre inféodée aux eaux polaires a mis en évidence les principaux évènements climatiques du Golfe de Gascogne de H2 à l’actuel. Une étude comparative avec la carot firmer la robustesse de la biostratigraphie obtenue. D’autres outils tels que la susceptibilité magnétique, le taux de CaCO3, les éléments majeurs donnés par le Cortex ou encore les 24
  • 29. éléments détritiques ont apporté des informations complémentaires sur les différents évènements paléoclimatiques, notamment pour les évènements d'Heinrich 1 et 2 caractérisés par un fort taux de sédimentation, un pic de susceptibilité magnétique et du taux de CaCO3 ainsi que par la succession de niveaux de composition minéralogique différente (figure 24). Figure 24 : Bilan des résultats b. Discussion L’accélération de la fréquence des lamines observée sur l’imagerie RX de la carotte est vraisemblablement due à une int imentaires pouvant être générés par des forçages externes d’origine climatique. Cette période de bas niveau marin, datée app apports détritiques entraînant un pic de susceptibilité et du taux de CaCO3 due à leur ensification des apports séd roximativement entre 13 et 15 ka 14 C BP correspond à la phase de débâcle des calottes anglo-saxonne et fenno-scandinave ainsi que des glaciers ouest européens. Les eaux de fonte, chargées de matériel détritique sont alors drainées principalement par les paléosystèmes de la Manche et de la Mer d’Irlande et viennent alimenter, entre autres, le Système Armoricain et donc la levée de Guilcher. Cet apport massif de sédiments est confirmé par l’analyse des données du Cortex. En effet, le rapport Ti/Ca, indique une augmentation des apports terrigènes durant la phase de déglaciation du fait des conditions hydrodynamiques. Ceci permet d’atteindre un taux moyen de sédimentation exceptionnel sur la levée de l’ordre de 7,5 m/1000ans. De plus, l’étude des associations fauniques a permis de repérer le dernier « coup de chaud » du DMG daté aux environs de 15,5 ka 14 C BP. Cette période chaude aurait, semble-t-il, libérer assez d’énergie calorifique pour initier une déglaciation brutale des calottes et des glaciers européens. Les évènements de Heinrich sont caractérisés par une augmentation brutale et brève des 25
  • 30. composition en carbonates d’origine canadienne. L’origine de ces évènements est actuellement très étudiée et soulève encore de nombreuses questions. Toutefois, une telle déb têtes de canyons de s turbiditiques. En rev granulométrique montre que les lamines turbiditiques sont caractérisées essenti m à 100 µm) ainsi qu’une e proportion d’argiles. ice raftées ons érence nes turbiditiques présentent une ines ice raftées sont s c âcle des calottes de l’Hémisphère Nord pourrait être initiée par la déglaciation européenne qui, en libérant ses eaux de fonte, augmenterait le niveau marin entraînant une déstabilisation de la calotte laurentidienne (Grousset et al., 2000). Cet apport soudain et massif d’eaux de fonte en surface pourrait bloquer la circulation océanique concentrant ainsi la chaleur en Amérique du Nord accentuant d’avantage le phénomène de déglaciation. Ces facteurs externes viendraient alors s’ajouter au forçage du cycle interne des calottes. Nous avons vu que, malgré une forte baisse des apports terrigènes enregistrés à 14 ka BP sur les haut-fonds (Zaragosi, 2001), le système turbiditique de Guilcher reste approvisionné jusqu’à 5000 ans 14 C BP. Les conditions hydrologiques de la plate-forme semblent donc encore permettre des transports sédimentaires vers le rebord de pente et les 14 à 5 ka BP, et ce, malgré une baisse des apports fluviaux liés à la remontée du niveau marin, au tarissement des eaux de fonte et à la restauration de la végétation. Il se peut que le matériel délivré provienne de l’érosion des systèmes deltaïques localisés aux débouchés des paléosystèmes fluviatiles Manche et Mer d’Irlande (Zaragosi , 2001). L’arrêt des apports terrigènes à 5000 ans BP traduirait donc la disparition finale du fleuve Manche, ainsi que la mise en place de conditions hydrologiques proches de l’actuel en Manche. Ces résultats ont donc démontré qu’il est possible d’effectuer une étude paléoclimatique dans un environnement turbiditique à condition de respecter le protocole de prélèvement des échantillons. En effet, le caractère systématique de certaines mesures comme le banc Geotek ou le banc XRF n’est pas recommandé au risque de mesurer les lamine anche, un banc XRF de table permettant de travailler sur sédiments prélevés serait plus approprié. 2. Evolution et identification des apports sédimentaires vers le domaine profond a. Rappel des résultats Distinction des lamines ice raftées et turbiditiques L’analyse elle ent par des grains relativement bien classés allant des silts aux sables très fins (50 faibl D’autre part, les résultats des lamines ice raftées montrent une prépondérance de la fraction argileuse avec la présence de grains mal classés allant de 30 à 200 µm (silts à sables fins). Figure 25 : Imagerie RX et indurations des lamines turbiditiques et L’étude des indurati vient confirmer la diff de structure entre ces deux lamines. En effet, les lami séquence granoclassée de type Bouma (Figure 25) alors que les lam caractérisées par des éléments détritiques (IRD) avec un cla matrice argileuse. Il est à noter que cette figure montre bien la sement fruste pris dans une omplémentarité de ces deux 26
  • 31. techniques avec une meilleure résolution pour le résultat des indurations ce qui laisse entrevoir de nouvelles perspectives d’études dans un futur proche. Leur composition minéralogique est également un critère de distinction. En effet, les lamines turbiditiques varient essentiellement par rapport aux lamines ice raftées par une plus grande présence d’éléments diagénétiques composés essentiellement de terriers pyritisés. En revanche, les lamines ice raftées présentent un pourcentage relativement élevé de carbonates. observés par Crem ffin. pou nt supérieur dans les lamines turb ant des conditions s plus intenses lors des écoulements turbiditiques que lors des quantité limitée dans les sédiments situés sous les Etude de la mise en place des différentes lamines L’analyse et l’observation des lames de sédiments indurés au microscope optique en lumière blanche et en lumière fluorescente montre une succession, quasi systématique, d’une lamine ice raftée puis turbiditique durant la phase de déglaciation. Des dépôts similaires ont déjà été er, 1989 sur le site ODP 645 leg 105 en Mer de Ba Figure 26 : Mise en évidence de la succession de lamine ice raftée et turbiditique (microscope X5 en lumière blanche et fluorescente) b. Discussion Les différentes courbes granulométriques des deux types de lamines indiquent que le rcentage de la fraction silteuse (10 à 63 µm) sur la fraction fine (0 à 63 µm) est netteme iditiques que dans les lamines ice raftées confirm hydrodynamique dépôts ice raftés (McCave et al., 1995). La différence de composition minéralogique peut s’expliquer par les processus et l’origine de leur mise en place. En effet, la plus forte proportion d’éléments diagénétiques dans les lamines turbiditiques peut s’expliquer par le fait que la matière organique, indispensable aux organismes endobiontes, est présente en calottes polaires contrairement aux sédiments issus de la remobilisation permettant un transfert de matière organique issue du plateau continental vers la zone abyssale. Toutefois, afin d’avoir une vision plus générale et donc plus réelle sur la composition des 2 types de 27
  • 32. lamines, il serait intéressant d’utiliser un tamis à maille plus fines car la majorité de leurs éléments détritiques ont une taille inférieure à 150µm. Concernant les successions systématiques de lamines ice raftée et turbiditique observées lors de la déglaciation, le fort taux de sédimentation durant cette période en fait des évènements d’ordre saisonnier. Chaque débâcle saisonnière des calottes anglo-saxonne et fenno- scandinave entraîne une libération d’icebergs dans le Golfe de Gascogne transportant des apports sédimentaires durant cette période. Nous avons pu observer, en prem lamines ice raftées est très largement supérieure au signal classique de la débâcle européenne ce qui laisse entendre qu’il s’agit bien de H1. D’autre part n ent pourrait indiquer un ralentissem e entraînant des périodes plus stables de débâcles. D’autre part, l’ éléments essentiellement détritiques anguleux, arrachés au socle continental qui vont sédimenter de façon ubiquiste formant ainsi une lamine ice raftée mal classée et pauvre en matière organique. Puis, les eaux de fonte issues de la débâcle saisonnière des calottes et des glaciers ouest européens, chargées de matériel terrigène et organique, sont alors drainées via les paléosystèmes Manche et Mer d’Irlande vers les têtes de canyons des systèmes turbiditiques Celtique et armoricain. Cet apport massif de matériel peut ainsi générer un ou plusieurs écoulements gravitaires matérialisés par une lamine turbiditique granoclassée. Toutefois, il semblerait que toutes les débâcles saisonnières n’entraînent pas systématiquement des écoulements gravitaires introduisant ainsi la notion de seuil. De plus, l’observation microscopique indique qu’il existe un lien de proportionnalité entre la taille des lamines ice raftées (épaisseur et concentration en IRD) et la taille des lamines turbiditiques générées. D’autre part, ne connaissant les taux de sédimentation, il est possible que les dépôts observés sur le site ODP 645 en Mer de Baffin par Cremer, 1989 ne soient pas d’ordre saisonnier. En effet, il pourrait s’agir d’une seule et même débâcle entrecoupée par des écoulements gravitaires. 3. Cas particulier de H1 a. Rappel des résultats L’étude descriptive de l’évènement H1 sur sédiments indurés a permis de mettre en évidence l’évolution des ier lieu, que l’épaisseur des ous avons constaté une alternance de 9 dépôts ice raftés et de 11 écoulements gravitaires sur environ 25 cm. De plus, la quasi-totalité des dépôts de H1 présente un contact érosif au sommet excepté pour le dépôt 19 (figure 22). b. Discussion La présence de contacts nets au sommet des dépôts ice raftés semble indiquer que H1 est un évènement continu, découpé par des évènements turbiditiques, et non polyphasé. Toutefois, l’absence de contact net au sommet du dépôt 19 situé en fin d’évènem ent du phénomèn évènement H1 a été estimé d’après différents travaux à environ 220 ans (Grousset et al., 2001). En considérant les taux de sédimentation de la levée pendant la terminaison 1, H1 devrait représenter plus de 165 cm contre les 25 cm enregistrés. Ceci peut être expliqué par une diminution considérable du taux de sédimentation durant H1 par l’action des forçages climatiques. En effet, durant H1, la forte débâcle des calottes péri-Atlantique Nord entraîne une libération importante d’eau douce et froide à la surface de l’océan. Ce « bouclier » vient alors bloquer la circulation océanique entraînant des conditions climatiques froides et sèches sur l’Europe du Nord limitant ainsi les apports sédimentaires drainés par les systèmes Manche et Mer d’Irlande. Cette diminution du taux de sédimentation peut également s’expliquer par une disparition de la calotte tarissant l’apport en eaux de fonte. Ces hypothèses expliqueraient ainsi la faible fréquence des lamines turbiditiques durant H1 par rapport au début de la déglaciation. Toutefois, il est également possible que le taux de sédimentation reste contant durant Hl ce qui impliquerait une durée beaucoup plus courte, de l’ordre de quelques dizaines d'années. Cette dernière hypothèse pourra être testée par les différentes datations 14 C prévues pour cette carotte courant été 2004. 28
  • 33. Conclusion La levée de Guilcher se situe dans un système chenal/levées récent < 400 000 ans dont la dernière lamine turbiditique, représentant l’arrêt du paléosystème fluviatile Manche, est estimée à 5000 ans 14 C BP. Cette levée, composée de sédiments fins, est topographiquement bien développée de l’ordre de 100 m du fond du chenal au sommet. Elle présente un développement de dunes géantes asymétriques migrant à contre pente pouvant jouer un rôle dans sa construction et son évolution. De plus, la levée présente un caractère polyphasé dû à des modifications de la source sédimentaire sous l’influence des forçages climatiques entraînant des débordements d’écoulements gravitaires plus ou moins importants permettant une construction en terrasse. Grâce à l’analyse pétrologique et granulométrique des lamines, il a été possible de déconvoluer les signaux turbiditiques des signaux ice raftés. Ces lamines turbiditiques de débordement silto-argileuses granoclassées présentent un stratogranoclassement à l’échelle globale de la levée et les lamines ice raftées sont composées d’éléments détritiques non classés pris dans une matrice argileuse. Les différents résultats de l’étude micropaléontologique et sédimentologique, notamment la biostratigraphie, ont montré que le protocole d’échantillonnage appliqué pour ce travail permet une étude paléoclimatique précise au sein d'un système turbiditique. En effet, la marge d’erreur lors du prélèvement est confortable car les sédiments remaniés présents à proximité sont de taille inférieure à 150 µm et ne viennent donc pas bruiter le refus du tamis. Nous en avons conclu que les levées turbiditiques enregistrent les variations paléoenvironnementales de façon continue et en haute résolution grâce à des taux de sédimentation exceptionnels faisant de celles-ci un lieu privilégié pour l’étude paléoclimatique. Toutefois, ceci reste possible à condition de respecter le protocole expérimental de prélèvement des sédiments en excluant les mesures et/ou les prélèvements automatiques. Les forts taux de sédimentation de la levée ont permis une étude haute résolution du DMG. Nous avons ainsi pu observer que cet évènement, considéré comme froid, présente en réalité une succession de 10 épisodes chauds dont 4 majeurs. Ces évènements chauds ont alors pu, tels des « coup de boutoir » initier une destabilisation des calottes européennes se poursuivant de façon autonome et irréversible pendant environ 600ans. D’autre part, ce déclenchement soudain de la déglaciation européenne est indiqué par une accélération de la fréquence des dépôts laminés et par la libération d’eau de fonte indiquée par un monospécifisme de l’espèce N. pachyderma senestre. Nous avons également pu mettre en évidence la forte intensification des transferts sédimentaires du plateau vers la zone abyssale durant cette période avec des taux de sédimentation allant jusqu’à 7,5m/1000ans. Ces taux de sédimentations exceptionnels ont permis une étude haute résolution de cette déglaciation mettant en évidence les signaux saisonniers au sein des écoulements gravitaires. Il a été montré que pour la quasi-totalité des évènements de débâcle saisonnière, représentée par une lamine ice raftée, un écoulement gravitaire est généré de type turbiditique par l’apport massif d’éléments détritiques transportés par les eaux de fonte. D’autre part, l’étude haute résolution de H1 est venue confirmer la baisse du taux de sédimentation suite au tarissement des eaux de fonte transportant les sédiments. En effet, cette diminution est certainement liée au blocage de la DNA limitant l’apport d’humidité ou à la disparition des calottes. Le réchauffement climatique actuel sous les effets anthropiques pourrait donc permettre, tout comme le dernier coup de chaud du DMG, d’initier une déglaciation soudaine de la calotte Groenlandaise. La libération de ses 3.106 km3 de glace aurait pour conséquences une élévation du niveau marin relatif de 3 à 4 m ainsi qu’un blocage de la DNA. Cet arrêt de la circulation pourrait alors entraîner une saisonnalité beaucoup plus marquée en Europe avec, entre autres, des hivers très froids et secs. 29
  • 34. Références Auffret, G.A., 2000. Premières observations sur la mophologie et les processus sédimentaires récents de l'Eventail celtique. Océanologica acta, 23(1): 109-116. Bourillet, J.F. and Auffret, G.A., 1993. Instabilités sédimentaires sur l'Eperon erthois, Marge Nord-Gascogne. Book of abstract. Publication ASF, Paris, 19: 23-24. Ocean Drilling Program, halo- Quater Droz, L., Auffret, G.A., Savoye, B. and Bourillet, J.F., 1999. L'éventail profond de la marge Climatique du Quaternaire. Thèse de 3e cycle glacial behavior of the European ice sheet? Geology, hough, S.K., 1980. The Northwest Atlantic Mid-Ocean Channel of the r of ation to Monterey of the Geological Society, 152: he : Stratigraphie et , L. and Werner, F.U.-h.w.s.c.s.a.B.V.M.-G.V.-c.b.e.f.a., 2001. Dating errors in tecture du système turbiditique armoricain, UBO, d palaeoceanography. Paleoceanography, 10: Migeon, S., 2000. Dunes Géantes et Levées Sédimentaires en domaine marin profond : ., Weber, O., Faugeres, J.C. and Saint-Paul, J., 1999. SCOPIX: A new imaging system for core analysis. Geo-Marine Letters, 18: 251-255. Baltzer, A., B Cremer, 1989. Texture and microstructures of Neogene-Quaternary sediments, ODP sites 645 and 646, Baffin Bay and Labrador Sea. Proceedings of the 105. De Vernal, A. and HillaireMarcel, C., 2000. Sea-ice cover, sea-surface salinity and /thermocline structure of the northwest North Atlantic: modern versus full glacial conditions. nary Science Reviews, 19(1-5): 65-85. Celtique : stratigraphie et évolution sédimentaire. C.R. Acad. Sci. Paris, 328: 173-180. Eynaud, F., 1999. Kystes de Dinoflagellés et Evolution paléoclimatique et paléohydrologique de l'Atlantique Nord au cours du Dernier Cycle Thesis, Université de Bordeaux I, 291 pp. Fairbanks, G., 1989. a 17,000-year blacio-eustatic sea level record/ influence of melting rates on the Younger Dryas event and deep-ocean circulation. Nature, 342: 637-642. Grousset, F., Pujol, C., Labeyrie, L., Auffret, G.A. and Boelaert, A., 2000. Were the North Atlantic Heinrich events triggered by the 28(2): 123-126. Grousset, F.E., 2001. Zooming in on Heinrich layers. Paleoceanography, 16(3): 240-259. Heinrich, H., 1988. Origin and Consequences of Cyclic Ice Rafting in the Northeast Atlantic Ocean during the Past 130,000 Years. Quaternary Research, 29: 142-152. Hesse, R. and C Labrador Sea: II. Deposition of parallel laminated levee-muds from the viscous sublaye low density turbidity currents. Sedimentology, 27: 697-711. Komar, P.D., 1969. The channelized flow of turbidity currents with applic deep-sea fan channel, Journal of Geophysical Research, pp. 4544-4558. Lambeck, K., 1995. Late Devensian and Holocene shorelines of the British Isles and North Sea from models of glacio-hydro-isostatic rebound. Journal 437-448. Lericolais, G., 1997. Evolution du Plio-Quaternaire du Fleuve Manc Géomorphologie d'une Plateforme Continentale en Régime Périglaciaire. Thèse de 3e cycle Thesis, Université de Bordeaux I, 265 pp. Lowemark high-resolution stratigraphy: a detailed X-ray radiograph and AMS-14C study of Zoophycos burrows. Marine Geology, 177(3-4): 191-198. Mansor, S., 2004. Facies sismiques et archi Brest. McCave, N., B., M. and G., R.S., 1995. Sortable silt and fine sediment size/composition slicing: Parameters for palaeocurrent speed an 593-610. Approches Morphologiques, Sismique et Sédimentologiques. Thèse de 3e cycle Thesis, Université de Bordeaux I, 288 pp. Migeon, S 30
  • 35. Montadert, L., Roberts, D.G., De Charpal, O. and Guennoc, P., 1979. Rifting and subsidence of the northern continental margin of the Bay of Biscay. Initial reports of the Deep Sea Drilling Project, Leg 48, Brest, France to Aberdeen, Scotland, 1976, (Scripps Institution of . 0(6): 1063-1094. he origin of 97-208. ordeaux I, 291 pp. 88(3-4): 493-507. 232. Oceanography; UK distributors IPOD Committee, NERC, Swindon), Published by Lamont- Doherty Geological Observatory, Palisades, NY: 1025-1060 Piper, D.J.W. and Normark, W.R., 1983. Turbidite depositional patterns and flow characteristics, Navy Submarine Fan, California Borderland. Sedimentology, 30: 681- 694. Ruddiman, W.F., 2000. Earth's Climate: Past and Future. W H Freeman and Co. Sarnthein, M., 1995. Variations in Atlantic surface ocean paleoceanography, 50°-80°N: A time-slice record of the last 30,000 years. Paleoceanography, 1 Schneider, R., Bard, E. and Mix, A.C., 2000. Last Ice Age Global Ocean and Land Surface Temperatures: The EPILOG Initiative. PAGES Newsletter, 8(19-21). Scourse, J.D., Hall, I.R., McCave, I.N., Young, J.R. and Sugdon, C., 2000. T Heinrich layers: evidence from H2 for European precursor events. Earth and Planetary Science Letters, 182(2): 187-195. Snoeckx, H., Grousset, F., Revel, M. and Boelaert, A., 1999. European contribution of ice- rafted sand to Heinrich layers H3 and H4. Marine Geology, 158(1-4): 1 Zaragosi, S., 2001. Les Systèmes Turbiditiques Profonds de la Marge Celtique-Armoricaine (Golfe de Gascogne) : Physiographie et Evolution au Cours des Dernièrs 30 000 ans. Thèse de 3e cycle Thesis, Université de B Zaragosi, S., 2000. Physiography and recent sediment distribution of the Celtic Deep-sea Fan, Bay of Biscay. Marine Geology, 169: 207-237. Zaragosi, S., 2001a. Initiation of the European deglaciation as recorded in the northwestern Bay of Biscay slope environments (Meriadzek Terrace and Trevelyan Escarpment): a multi- proxy approach. Earth and Planetary Science Letters, 1 Zaragosi, S., 2001b. The deep-sea Armorican depositional system (Bay of Biscay), a multiple source, ramp model. Geo-Marine Letters, 20(4): 219- Ziegler, P.A., 1987. Celtic Sea-Western Approaches are: an overview. Tectonophysics, 137: 285-289. http://www.ifremer.fr/drogm/Gm/Dept/Labo/fluo.html http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Climats/Ocean/Articles/elevation glaces.htm 31
  • 36. Glossaire _______________________________________________________________________ *IPEV: Institut Paul-Emile Victor *SHOM: Service Hydrographique et Océanique de la Marine *IFREMER: Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la MER *DGO: Département de Géologie et d’Océanographie *ENVOLH: ENVironnement Océanique Littoral et Hauturier *BP: Before Present *DMG : Dernier Maximum Glaciaire *IRD : Ice Rafted Debris *H1 et H2 : évènements de Heinrich 1 et 2 *MNT : Modèle Numérique de Terrain *MSCL : Multi-Sensor Core Logger *RX : Rayons X *14 C : Carbone 14 *XRF : X Ray Fluorescence *CaCO3 : carbonate de calcium *HCl : acide chloridrique *CO2 : dioxyde de carbone *Ti/Ca : Titane/Calcium *Ti/K : Titane/Potassium *DNA : Dérive Nord Atlantique
  • 37. Liste des figures igure 1 : Localisation de la carotte MD032690 (Caraïbes)...................................................... 2 igure 2: Reconstitution paléoenvironnementale du système lors du dernier bas niveau marin (d’après Zaragosi, 2001) .................................................................................................... 4 éral des différents types de sédimentation de la levée ............................ 5 Figu .............. 12 Figu Figu rth’s .. 19 Figu Figu nnexe 2 : Comptage informatisé des lamines à l’aide des logiciels Scion et Adobe ves _______________________________________________________________________ F F Figure 3: Schéma gén Figure 4: Schéma conceptuel illustrant le processus de débordement permettant la construction des levées (Migeon, 2000)............................................................................. 6 Figure 5 : Granulométrie fine d’une séquence turbiditique de la carotte SKS01 ...................... 8 re 6: Représentation des 3 espèces de foraminifères utilisées ............................................ 8 Figure 7 : Profils bathymétriques du système de Guilcher ...................................................... 11 Figure 8: Profil sismique MD-133 SEDICAR ........................................................... re 9 : comparaison de l’étude sismique de l’Eventail Celtique (Droz et al., 1999) avec l’Eventail Armoricain (ZEE2 196 Ifremer)...................................................................... 13 Figure 10 : Loacalisation des lamines silteuses de de la carotte MD032690.......................... 14 Figure 11: Evolution du % des espèces de foraminifères N.pachyderma, G.Truncatulinoides et G.Hirsuta senestre en fonction de la profondeur ......................................................... 15 Figure 12: Corrélation pic à pic des courbes de N.pachyderma senestre des carottes MD032690 et MD952002 (Analyseries, Paillard) ........................................................... 16 Figure 13: Modèle d’âge et taux de sédimentation (Analyseries)............................................ 17 Figure 14 : Droite étalon du Cortex ......................................................................................... 17 re 15 : Résultats des rapports Ti/K et Ti/Ca obtenus à l’aide du Cortex .......................... 18 Figure 16: Circulation océanique des icebergs lors de débâcles glaciaires d’après Ea Climate (Ruddiman, 2000)............................................................................................... 18 Figure 17 : Composition minéralogique des éléments détritiques >150µm. ........................... 18 Figure 18 : Composition minéralogique des principales sources des IRD d’après Earth’s Climate (Ruddiman, 2000)............................................................................................... 19 Figure 19 : Courbes granulométriques des lamines turbiditiques et ice raftées..................... re 20 : Composition minéralogique des lamines turbiditiques et ice raftées .................... 20 Figure 21 : Lame mince après induration................................................................................. 21 Figure 22 : Etude descriptive de H1...................................................................................... re 23 : Imagerie mettant en évidence des sediment waves sur la levée de Guilcher ........ 24 ... 23 Figure 24 : Bilan des résultats.................................................................................................. 25 Figure 25 : Imagerie RX et indurations des lamines turbiditiques et ice raftées ..................... 26 Figure 26 : Mise en évidence de la succession de lamine ice raftée et turbiditique (microscope X5 en lumière blanche et fluorescente)............................................................................ 27 Liste des tableaux _______________________________________________________________________ Tableau 1: Classification des faciès sismiques d’après Droz et al., 1999.................................. 7 Tableau 2: Les associations fauniques ....................................................................................... 9 Liste des annexes _______________________________________________________________________ Annexe 1 : Conversion des données du sondeur 3.5 KHz du Marion Dufresne (.sbp) au format sisbise (.dat et .nfo) A Photoshop Annexe 3 : Schéma récapitulatif du matériel et des méthodes utilisés Annexe 4 : Prélèvements effectués sur les plaquettes de la carotte MD032690 Annexe 5 : Perspecti 32
  • 38. Annexe 1 _______________________________________________________________ Conversion des données du sondeur 3.5 KHz du Marion Dufresne (.sbp) au format sisbise (.dat et .nfo) Conversion des fichiers .sbp du Marion Dufresne en .sed Le but de cette étape est, dans un premier temps, de convertir les données brutes du sondeur 3.5KHz du MD : « seafalcon 11 » dans un format intermédiaire « Tsm5265 » ayant pour extension .sed. Pour cela, il faut : Créer un répertoire « TRADUCTION » dans lequel il doit être placé un dossier « NOUVEAU » et un dossier « ANCIEN », l’exécutable « conversion.c » ainsi que sept fichiers (CD-ROM). Placer les fichiers à convertir .sbp dans le dossier « NOUVEAU » et lancer le programme « conversion.c » par la commande : cc nom_du_fichier.c –O nom_du_fichier Récupérer les fichiers .sed dans le dossier « ANCIEN ». Conversion des fichiers .sed en .seg Pour cela il faut : Créer un répertoire « TRADUCTION2 » dans lequel il sera placé : un dossier « FICHIERS » et un dossier « SEGY », l’exécutable sed_segy.c ainsi que les trois fichiers (CD-ROM). Placer les fichiers à convertir .sed dans le dossier « FICHIERS » puis lancer le programme « sed_segy.c » par la commande : cc nom_du_fichier.c –O nom_du_fichier Récupérer les fichiers .seg dans le dossier « SEGY ». Conversion des fichiers .seg en .dat et nfo Le but de cette étape est de convertir les fichiers .seg au format sisbise (.dat et .nfo) afin de traiter les profils. Pour cela il faut : Se placer dans le répertoire contenant les données .seg et lancer sisbise par : sisbise Entrer la commande : isegy § ifhead (1) = 1 zfil ($) = nom du fichier endian (0) = 0 ishot0 (1) = 1 numéro du premier tir nshot (0) = 0 nombres de tirs (0= tous les tirs) itrc0 (1) = 1 première trace ntrc (0) = 0 nombre de traces (0= toutes les traces) tsmp0 (0.) = 0 début de la fenêtre de traitement (délai) lsmp (0.) = 0 longueur de la fenêtre de traitement nech ($) = nombre d’échantillons par trace kkfmt (0) = input format (0 si entête correcte) knum (0) = 3 kknav (0) = 2 zlbnd = _ nom Unix du dérouleur de bande
  • 39. Visualisation des fichiers .dat et nfo Les données sont alors au format sisbise sous la forme de deux fichiers : fichier.dat et fichier.nfo pouvant être visualisées par le module desech (profil dans son ensemble) ou par le module sismo (sismogramme). >Sisbise<desech $ zfil (fichier) = ishot0 (1) = nshot (0) = kdir (0) = sens de représentation du profil 0 : sens des n° de tors croissants et 0 : sens des n° de tirs décroissants ktrc (1) = tsmp0 (0.) = à mesurer sur le sismogramme >Sisbise< sismo $ lsmp (0.) = fsclv (1.) = 0.2 facteur d’échelle verticale (mm/ms ou mm/m) agrey0 (10.) = 0 agrey1 (150.) = 5000 screen (0) = 2 code écran kcolor (0) = 3 dgradt (100) = graduation touts les dgradt tirs ktic (0) = 0 affichage 0 : n° de tirs, 1 :heures Pour fermer la fenêtre desech : touche STOP >Sisbise< sismo $ zfil (fichier) = ishot (1) = numéro de tir à visualiser ktrc (1) = tsmp0 (0.) = lsmp (0) = Le sismogramme s’affiche à l’écran. En cliquant avec la souris, il est possible de connaître à quel temps se trouve le fond afin de choisir le tsmp0. Pour fermer le sismo : touche STOP. Pour créer une image, utiliser le module v2desech créant ainsi un fichier.vs Pour imprimer ce fichier, se mettre sur la machine cythere (rlogin cythere) à l’endroit où se trouvent les données et taper la commande oyo24 fichier.vs Traitement des fichiers .dat et nfo Pour couper un profil, il faut en premier lieu définir la partie à extraire en n° de tirs et non en heures. Pour cela il faut utiliser le module getpar afin d’obtenir un fichier contenant les n°tir, n°trace, date, heure, coordonnées et ainsi choisir les limites du profil. Copier les fichiers.dat et fichier.nfo dans les fichiersf.dat et fichierf.nfo >Sisbise< getpar $ zfil ($) = fichierf ishot0 (1) = nshot (0) = itrc0 (1) = ntrc (0) = zpara ($) = x, y, entrer les n° des paramètres souhaités séparés par des « , »
  • 40. Créer un nouveau fichier avec les nouvelles limites de tirs définies précédemment : >Sisbise< extract $ en entrant les nouvelles limites. Echelles Echelle verticale : cm/s soit fsclv = mm/ms Echelle horizontale :cm/m soit fsclh = mm/cdp Aides Taper aide ou help pour afficher tous les modules existants ? permet d’avoir une définition des paramètres < permet de revenir au paramètre précédent > permet de lancer le module sans revoir tous les paramètres un par un break permet d’interrompre un module ! permet d’utiliser des commandes Unix.
  • 41. Annexe 2 _____________________________________________________________ Comptage informatisé des lamines à l’aide des logiciels Scion et Adobe Photoshop Traitement des photographies RX avec AdobePhotoshop A l’aide du logiciel AdobePhotoshop, ouvrir l’image RX d’un tronçon. Mettre l’image en taille réelle en respectant les proportions sans cocher la case « rééchantillonage » A l’aide de l’outil « Ellipse », tracer des ellipses sur chaque lamine. Supprimer le calque « Aplatir l’image » dans l’onglet « Calque »