2556 articles  [version française]
Detailed view PhD thesis
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (28/05/2010), Frédéric Mouthereau (Dir.)
Attached file list to this document: 
PDF
these-Huyghe.pdf(19.5 MB)
Changements climatiques globaux et forçage tectonique au Paléogène. Exemples du Bassin de Paris et des Pyrénées
Damien Huyghe1

La compétition entre la tectonique et le climat s'exprime à travers la sédimentation. Or, du fait des fortes rétroactions existant entre ces paramètres, il est souvent difficile de discriminer leur influence relative. Ainsi, le Cénozoïque est une période présentant à la fois un refroidissement global et une phase orogénique majeure avec la collision alpine au sens large (depuis les Pyrénées à l'Ouest à la chaîne himalayenne à l'Est). Le but de cette thèse a été de comprendre comment s'expriment les rétroactions entre le climat, la tectonique et la sédimentation, dans une chaîne de montagne ancienne - les Pyrénées - dont les cadres sédimentologique, stratigraphique et tectonique, sont bien contraints. Trois questions principales ont été abordées : (1) est-ce que la croissance de cette seule chaîne de montagnes est susceptible d'influencer significativement le climat, localement ou à plus large échelle ? (2) de quelle manière le climat et la tectonique influencent la sédimentation ? (3) est-ce qu'un changement climatique est susceptible d'influencer l'évolution tectonique de cette chaîne de montagnes et de quelle manière ? La première partie a été abordée à travers à l'analyse géochimique de biominéralisations carbonatées provenant du bassin sud-pyrénéen (huîtres), comparée à celles de fossiles provenant du bassin de Paris (mollusques, dasycladales et characées), bassin intracratonique situé à proximité des Pyrénées. Les résultats montrent que les fossiles des deux bassins ont bien enregistré les événements climatiques globaux connus au Paléogène (Optimum climatique de l'Eocène inférieur, refroidissement du Lutétien, Optimum climatique de l'Eocène moyen et glaciation de la limite Eocène - Oligocène), signifiant que la croissance des Pyrénées n'a pas eu de conséquences directes sur le climat local. En revanche, ces résultats montrent que le δ18O des huîtres provenant des Pyrénées est plus négatif que celles du bassin de Paris. Le gradient latitudinal étant très réduit à cette période, ceci semble indiquer que le δ18O des huîtres pyrénéennes a été influencé par un apport d'eau ayant un δ18O négatif, signifiant une influence de la topographie pyrénéenne sur le δ18O des eaux de pluie et des rivières. La seconde partie a été abordée à partir d'une étude de terrain, caractérisant précisément les dépôts à l'Eocène moyen. Ceci a montré que les dernières plates-formes carbonatées ont définitivement disparues dans le bassin sud-pyrénéen à la limite Lutétien - Bartonien. Il semble qu'un stress environnemental dû à une intensification de l'érosion soit responsable de la disparition des producteurs carbonatés et ce, non pas uniquement à cause d'un forçage tectonique, mais également à cause de l'apparition d'un glacioeustatisme, c'est-à-dire d'un facteur climatique. Enfin, dans le but de mettre en évidence un éventuel forçage climatique sur le soulèvement des Pyrénées, nous avons établi un modèle cinématique reconstituant la séquence de déformation entre le Lutétien et le Miocène dans la partie ouest du bassin sud-pyrénéen. Trois phases de déformation successives ont été mises en évidence. La comparaison des flux entrant dans le prisme au cours du temps avec les flux d'érosion déduits de données de thermochronologie provenant de la bibliographie a révélé qu'il existait un important découplage entre les taux d'érosion et la quantité de matière entrant dans le prisme à la limite Eocène - Oligocène. Or, cette période est caractérisée par un changement climatique majeur dont l'impact sur les processus d'érosion a déjà été mis en évidence dans de nombreux travaux.
1:  iSTeP - Institut des Sciences de la Terre de Paris
Paléogène – paléoclimatologie – géochimie isotopique – sédimentologie – carbonates – tectonique – Pyrénées – bassin de Paris

Global climatic changes and tectonic forcing during the Paleogene. Examples from the Paris Basin and the Pyrenees
Competition between tectonic and climate is expressed throughout the sedimentation. Because of the retroactions existing between those two parameters, it is often hard to discriminate their relative influence. The Cenozoic is a period characterised both by a global cooling and the establishment of many orogenesis. The aim of this work was to understand how retractions between climate, tectonics and sedimentation can be documented in an ancient mountain range - the Pyrenees. Three main questions were discussed : (1) does the growth of the Pyrenees can significantly impact the climate, locally or more globally? (2) how does climate and tectonics influence the sedimentation ? (3) may a climatic shift influence the tectonic evolution of the Pyrenees and how? The first part was treated using stable isotope geochemistry (δ18O and δ13C) on carbonate marine (molluscs and dasycladales) and continental (charophytes gyrogonites) biomineralisations from the Paris basin and the South-Pyrenean foreland basin. Results show that the global climatic events of the Paleogene were recorded by the fossils analysed in those two basins, with the early Eocene climatic optimum, the Lutetian cooling, the middle Eocene climatic optimum and the Eocene - Oligocene glaciation. It implies that the growth of the Pyrenees should not have a significant influence on the climate during the Paleogene. However, a shift between the δ18O values of oysters in the Paris basin and in the Pyrenees during the middle Eocene supposes that the Pyrenean topography was soon high and could be estimated near 2000 meters. The second was addressed from a field study about the Lutetian carbonate deposits. It has highlighted that the carbonate platforms disappeared definitively at the Lutetian - Bartonian limit. This evolution seems to result from an environmental stress in response to an increase of the erosional flux. This event is not correlated to a particular tectonic event but is however synchronous with a climatic instability and the establishment of a significant glacioeustatism. Finally, we try to highlight a relationship between the climate and the tectonic in the Pyrenees. We have established a kinematic model, to better evaluate the sequence of shortening in the western area of the South-Pyrenean basin. Three main periods of shortening are identified between the middle Eocene and the Miocene. The comparison between the frontal accretionary flux and the outcoming flux coming from the axial zone, deduced from bibliographic data, reveals that a strong increase in erosion happened around the Eocene - Oligocene boundary. This event corresponds to the main climatic rupture of the Cenozoic, suggesting a climatic forcing on the erosion and the elevation of the Pyrenees.
Paleogene – paleoclimatology – stable isotopic geochemistry – sedimentology – carbonates – tectonics – Pyrenees – Paris basin