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10/07/2019 - MA Ruifang

Sujet : « Variations à l’échelle millénaire de la circulation intermédiaire dans l’océan Indien depuis la dernière période glaciaire reconstruites d’après les assemblages et la géochimie des foraminifères benthiques ».

  • Directeur de thèse : Christophe Colin & co-encadrante : Sophie Sépulcre (GEOPS).
  • Financement : CSC (Chinese Scholarship Council).

Thèse soutenue le mercredi 10 juillet 2019 à 14h, à l’Université Paris-Sud, bâtiment 520, amphithéâtre du laboratoire ISMO, 91405 Orsay.

Devant le jury composé de :
- M. Bruno MALAIZÉ - Rapporteur
- Mme Claire LAZARETH - Rapportrice
- Mme Laetitia LICARI - Examinatrice
- M. Franck BASSINOT- Examinateur
- M. Damien CARDINAL- Examinateur
- Mme Valérie DAUX - Examinatrice
- M. Christophe COLIN – Directeur de thèse
- Mme Sophie SÉPULCRE – Co-directrice de thèse

Résumé

L’objectif principal de cette thèse était de reconstituer l’évolution de la circulation intermédiaire depuis la dernière période glaciaire à partir de carottes de sédiments marins prélevées dans le golfe du Bengale GB, la Mer d’Arabie MA et l’océan Indien équatorial oriental OIEO. La stratégie scientifique mise en œuvre inclut l’étude des assemblages et de la géochimie des foraminifères benthiques, afin de reconstruire les changements de source et de ventilation des masses d’eau. Les résultats obtenus dans le GB ont permis de restituer les changements hydrologiques à profondeur intermédiaire à haute résolution temporelle au cours des derniers 40 ka. Les enregistrements témoignent de changements dans la source des masses d’eau, entre l’Océan austral avec les eaux antarctiques intermédiaires AAIW et les eaux Nord Atlantique NADW, à l’échelle glaciaire-interglaciaire mais aussi lors des événements millénaires. Ce travail a aussi permis de fournir les premiers enregistrements à haute résolution temporelle des rapports élémentaires des foraminifères benthiques (Mg/Ca, Sr/Ca, U/Ca et Li/Ca) dans le GB et en MA. Ces résultats permettent notamment de mieux contraindre la pénétration des AAIW vers le nord depuis la dernière période glaciaire. La reconstruction de la concentration en ion carbonate permet également de discuter des relations entre les variations de la circulation intermédiaire et les changements profonds du cycle du Carbone à l’échelle globale, notamment via les échanges se produisant dans l’Océan Austral. Nous avons également fourni dans ce travail les premiers enregistrements de Cd/Ca et de Ba/Ca continus et à haute résolution dans le nord de l’océan Indien, pour reconstituer les modifications passées de la teneur en éléments nutritifs. Les enregistrements géochimiques dans l’OIEO témoignent de profonds changements des propriétés des masses d’eau intermédiaires, associées aux changements de circulation.

Abstract

The main objective of this study was to reconstruct the evolution of the intermediate water circulation since the last glacial period by the investigation of marine cores collected from the Bay of Bengal (BoB), Arabian Sea (AS) and Eastern Equatorial Indian Ocean (EEIO). The scientific strategy involves benthic foraminiferal assemblages and geochemical proxies (d13C, d18O, 14C, and elemental ratios analysis) to better constrain past changes in the source and ventilation of water masses. Records from the BoB allowed reconstructing hydrological changes at intermediate depth over the last 40 cal kyr. The records highlight changes in the source of water masses, with a balance between the contribution of southern Antarctic Intermediate Water (AAIW) versus North Atlantic Deep Water (NADW) at glacial-interglacial timescale as well as during millennial events.

This work also provided the first high-resolution benthic foraminifera elemental ratio records (Mg/Ca, Sr/Ca, U/Ca and Li/Ca) from the BoB and the AS. These records especially help to better constrain the northward penetration of AAIW over the last glacial period. The reconstruction of the carbonate ion concentration allowed to discuss the relationships between the intermediate water circulation and deep changes in the global Carbon cycle, with a special interest for the Southern Ocean. This work also provides the first continuous and high-resolution benthic Cd/Ca and Ba/Ca records in the northern Indian Ocean, could reconstruct past changes in the nutrient content. Geochemical records from the EEIO exhibit strong changes in the chemical properties of the intermediate water masses, related to global circulation changes in the area.