Doctorat : Structure et évolution de la Terre et des autres planètes
Ecole doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux, Géosciences (SMEMaG)
Sujet : Caractérisation et fonctionnement géochimiques des latérites du bouclier Amazonien
Directeur de thèse : Cécile Quantin (GEOPS)
Co-directeur de thèse : Damien Calmels (GEOPS)
Unité de recherche : GEOPS – Géosciences Paris Sud UMR 8148, Orsay
Mots clés : Latérites, altération, géochimie environnementale, bouclier Amazonien
Méthodologie : Géochimie (majeurs, traces et Terres Rares) ; Isotopie (O et H) ; minéralogie (MEB, DRX, microscopie optique, synchrotron) ; datation d’(hydr)oxydes de Fer par (U-Th-Sm)/He
Objectifs :
Cette thèse s’inscrit dans le projet d’ANR RECA (http://www.reca.universite-paris-saclay.fr/)et a pour but de réaliser une caractérisation approfondie de différents profils latéritiques à travers le bouclier Amazonien afin de mieux comprendre les épisodes d’altération ayant aboutis à leur formation.
Contexte :
Les latérites sont des formations issues de l’altération hydrolytique des roches silicatées et qui se mettent en place, de nos jours, au niveau de la bande intertropicale. Elles occupent actuellement 1/3 des surfaces émergées du globe et, du fait de leur épaisseur importante (jusqu’à une centaine de mètres d’épaisseur), représentent 80% à 85% du volume de la couverture pédologique. Leur implication dans le cycle du carbone, par l’altération des silicates, et leur composition minéralogique particulière procurent à ces formations un double rôle envers le climat : agents du climat par la consommation de CO2 lors de l’altération des silicates composant la roche mère et témoins des changements climatiques par la présence de minéraux secondaires, marqueurs de l‘altération (kaolinite, hématite, goethite …). Les latérites permettent donc de comprendre les changements climatiques ayant eu lieu dans le passé, et de prédire leur évolution future et celle des paysages de la Terre selon différents scénarios d’évolution du climat.
Le projet se concentre sur les régions géodynamiquement stables du bouclier du Guyana et de l’Amazonie centrale, où les latérites se sont formées tout au long du Cénozoïque et peuvent être associées à des unités géomorphologiques majeures. Le projet RECA propose d’effectuer une datation absolue des croutes latéritiques associées aux épisodes de pénéplénation du sous-continent sud-américain, en particulier la datation de populations d’oxydes de fer et d’argiles (kaolinites) bien identifiés sur le plan minéralogique. La complexité inhérente aux matériaux d’altération, qui peuvent contenir différentes populations d’un même minéral secondaire lié à des étapes distinctes de latéritisation, sera prise en compte. La paléogéographie du bassin amazonien est restée stable depuis le Crétacé. En conséquence, la région a été soumise à un climat relativement chaud et pluvieux pendant la majeure partie de cette période, avec des périodes contrastées. Néanmoins, des événements géodynamiques régionaux tels que l’orogenèse des Andes (Cénozoïque) ou la fermeture de l’isthme de Panama (2,5-3 Ma) pourraient avoir influencé le climat régional et devront donc être pris en compte. Les basses terres du bassin de l’Amazone sont structurées en une série de plateaux à altitude variable, disséqués par des rivières. Des deux principales périodes de latéritisation, la plus ancienne a formé une croute bauxitique et la plus jeune est responsable de la croûte latéritique ferrugineuse. Le schéma géomorphologique général, mais mal contraint, est que les cuirasses se situent sur les plateaux et l’interprétation paléoclimatique habituelle est que les cuirasses se sont formées à l’Éocène sous des climats tropicaux avec des saisons contrastées et ont ensuite été démantelées dans des conditions plus humides. Alors qu’une grande partie des études géochimiques et minéralogiques ont été réalisées sur des profils de sols tropicaux profonds, seules quelques études récentes ont cherché à mieux caractériser les processus et les taux d’altération dans ces contextes.