A ocorrência de solos com horizonte A húmico (Ah) hiperdesenvolvido ainda é pouco entendida. Nos Latossolos com esse horizonte (Lh) ele freqüentemente é muito espesso, com baixa saturação por bases e cor escura advinda do relativamente grande acúmulo de matéria orgânica até profundidades superiores a 100 cm. Exceto para a região Sul, tais atributos estão em desconformidade com as atuais condições de clima e vegetação em que esses Lh se encontram. Objetivou-se definir variáveis ambientais que teriam influenciado na gênese desse horizonte em Latossolos, investigando-se dados de morfologia, textura, geoquímica, geomorfologia e evidências de paleoambientes. Realizou-se primeiro um estudo bibliográfico das principais características dos Lh no Brasil, em um conjunto de 39 perfis. Destes, 11 variáveis, representando atributos ambientais, químicos e granulométricos do solo foram submetidas a análises estatísticas multivariadas, para agrupá-los segundo similaridades. Três grupos foram definidos: G1 - Latossolos Brunos e Vermelhos em superfícies de cimeira da região Sul, com os mais altos teores de carbono orgânico e de Fe2O3, Ah menos espesso e mineralogia mais oxídica que os demais; G2- Latossolos Vermelho-Amarelos e Amarelos em antigas superfícies geomorfológicas da região Sudeste, associados à vegetação e clima de altitude, com valores intermediários de carbono e de mineralogia; G3 - Latossolos Vermelho-Amarelos e Amarelos com Ah mais espessos, encontrados nos níveis mais elevados de superfícies intermediárias (Depressão Periférica Paulista e Tabuleiros do Nordeste),com os menores teores de carbono e mineralogia caulinítica. Baseados nesses agrupamentos amostraram-se 30 pedons para fins de caracterização detalhada: análise total de Zr e Ti para identificar descontinuidades e técnicas isotópicas (13C,14C) aliadas a análises de fitólitos para inferir paleoambientes. Para esta análise procedimentos de extração de fitólitos foram adaptados. Nas regiões Sudeste e Nordeste o Ah teria se formado sob vegetação menos densa que a atual, como indicado pelos fitólitos e valor 13C que indicou mistura de plantas de ciclo C3 e C4 (~-22), que revelaram predomínio de plantas C3 e, na região Sul, vegetação mais aberta com predomínio de plantas C4 (~-16), indicando clima mais seco entre o Holoceno inferior e médio. A partir das datações 14C e dos valores 13C inferiu-se um empobrecimento isotópico (~-25) no Holoceno superior, sugerindo expansão da vegetação de floresta para todas as regiões, associada à clima mais úmido e quente, semelhante ao atual, nas regiões Sudeste e Nordeste e mais úmido e frio, na região Sul. Esses resultados indicaram que vegetação e climas pretéritos, associados aos materiais de origem e estabilidade do relevo, têm participação importante na geografia e nos processos de formação do material de origem e dos horizontes Ah. As relações Ti/Zr indicaram descontinuidades litológicas, fato que sugere a ação de processos de coluvionamento no espessamento dos Ah que, com isso, podem ser considerados como poligenéticos. O Ah constitui um importante registro das variações climáticas ocorridas durante o Quaternário sendo considerado como um paleossolo relictual. A integração da análise isotópica, de fitólitos, análise total de Zr e Ti, com a morfologia e análises de rotina foram bastante úteis para esclarecer a origem dos Ah desses Lh. / Thick humic A horizons (umbric epipedons) may be found in several Brazilian Latosols (well drained Oxisols - Lh). This dark colored horizon (Ah) is frequently more than 1m thick and has a large stock of soil organic matter (SOM) and differ from nearby Latosols without an Ah and on younger surfaces and do not conform with present climate and vegetation. Several hypothesis about their genesis had been raised but without a good pedogenetic understanding. This thesis aims to define environmental variables responsible for their formation. Several pedons were examined through their morphology and landscape position, and their soil materials were studied by geochemistry methods and paleoenviromental evidence by C isotope and phytolith assemblages. First, a bibliographic survey was performed to choose a set of 39 profiles were chosen to be studied on a data set where 11 noted chemical and granulometric attributes and one environmental variable were submitted to multivariate statistic analysis in order to group then according to similarities. Three groups were defined: G1 - Brown and Red Latosols from summit surfaces of the Brazilian Southern uplands (with the highest clay, organic carbon and iron oxide values, but with thinner epipedons than the others groups). G2 - Yellow-Red and Yellow Latosols, predominantly found in summit positions, remnant ancient geomorphic surfaces from the Southeast region and associated with the vegetation adapted to high altitudinal tropical climate. G3 - Red Yellow and Yellow Latosols from the Brazilian Southeastern piedmont upland surfaces and Northeastern coastal tablelands (with the thickest umbric epipedons, loamy to clayey textures, lower carbon contents, and a kaolinitic mineralogy). From this analysis 30 Lh representative pedons were field sampled to be characterized, including total Zr and Ti contents, stable carbon isotopes (13C, 14C) and phytolith analysis, in order to better understand paleo-environmental conditions they were subjected. For the phytolith extraction laboratory procedure were adapted in order to better separate and clean then from oxidic coatings. The SOM isotope data and phytolith assemblages indicated that these Ah were formed under a less dense vegetation than the present one: a probably mixture of C3 and C4 (~-22) plants, with more contribution of the C3 in the Southeast and Northeast regions, a more open (~-16, grassy), vegetation (with contribution of C4 plants) in the middle to medium Holocene indicating the presence of a drier climate in the Southern region. From the Late Holocene a more 13C depleted values (~-25) was observed, suggesting the expansion of the tropical and subtropical forests in this region, probably associate to a humid and warm climate in the Southeast and Northeast regions, and humid and cold in the Southern region. The combination of climate and vegetation late, parent material, and stability relief have played a major role in the geographic and formation of the parent material and pedogenetic horizons of these Lh, and thus they should be considered as polygenetic soils. The humic horizons constitute an important register of Holocene climate change and that they should be considered as relic paleosoils.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2015-07-06T13:35:47Z No. of bitstreams: 1 JoaoLima.pdf: 3825056 bytes, checksum: 17bc443c02a042f3194ce14358ee935d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-06T13:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoLima.pdf: 3825056 bytes, checksum: 17bc443c02a042f3194ce14358ee935d (MD5) Previous issue date: 2010 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / Este estudo analisa e caracteriza a paleoicnologia dos depósitos da Formação Teresina aflorantes no Cerro Caveiras (Dom Pedrito, RS), com a intenção de refinar as interpretações paleoecológicas e paleoambientais existentes. A icnofauna dos depósitos analisados é composta por Bergaueria isp., Cochlichnus anguineus, Cruziana problematica, Diplocraterion isp., Diplopodichnus biformis, Helminthopsis isp., Lockeia siliquaria, Multina minima, Palaeophycus striatus, Palaeophycus tubularis, Planolites beverleyensis, Planolites montanus, Scolicia cf. plana, Teichichnus isp. e Thalassinoides isp. Esta assembléia foi dividida em duas suítes, uma delas sinalizando colonização em ambiente de água salobra e a outra reunindo estruturas que sugerem colonização em ambiente de água doce. Cinco fácies sedimentares foram descritas: (i) fácies de lamito; (ii) fácies de arenito fino com estratificação cruzada cavalgante; (iii) fácies de heterolito; (iv) fácies de arenito com estratificação cruzada acanalada e; (v) fácies de arenito fino a médio com estratificação cruzada hummocky (HCS) ou swalley (SCS). Estruturas sedimentares geradas por ondas dominam a sucessão e as associações de fácies sugerem deposição em zona de shoreface inferior/transição ao offshore. Feições geradas pela ação de correntes também são comuns. A recorrente substituição da suíte de água salobra pela suíte de água doce e a manutenção desta por mais tempo ao longo da sucessão indica significativo aporte de água doce no sistema. Esse padrão, aliado ao estabelecimento da suíte de água doce sempre após a deposição das fácies indicativas da ação de correntes sugere a influência de depósitos deltaicos na zona de shoreface inferior, em um contexto marinho raso restrito. Duas superfícies estratigráficas são sugeridas pela análise da icnofauna, uma co-planar (S1), composta por, pelo menos, uma superfície de erosão regressiva e uma superfície transgressiva, e uma de inundação (S2), que marca o momento de maior profundização e de maior teor de salinidade do sistema, na área de estudo. A integração dos dados icnológicos e sedimentológicos do Cerro Caveiras sugere que esta sucessão sedimentar possivelmente represente deposição em frentes deltaicas distais retrabalhadas por ondas. / This study analyzes and characterizes the paleoichnology of the Teresina Formation sedimentary rocks cropping out in Cerro Caveiras (Dom Pedrito, Rio Grande do Sul State, south of Brazil), aiming to refine the existing paleoecological and paleoenvironmental interpretations. The ichnofauna is composed of Bergaueria isp., Cochlichnus anguineus, Cruziana problematica, Diplocraterion isp., Diplopodichnus biformis, Helminthopsis isp., Lockeia siliquaria, Multina minima, Palaeophycus striatus, Palaeophycus tubularis, Planolites beverleyensis, Planolites montanus, Scolicia cf. plana, Teichichnus isp. and Thalassinoides isp., distributed in two main trace fossil suites, a brackish-water suite and a freshwater suite. Five sedimentary facies were described: (i) laminated or massive shale; (ii) fine-grained sandstone with climbing ripples; (iii) heterolithic deposits; (iv) trough crossstratified sandstone; and (v) hummocky and swalley cross-stratified sandstone. Wavegenerated structures predominates and facies associations suggest deposition in lower shoreface/offshore transition setting. Current-generated structures are also common. The recurrent replacement of brakish-water suite by freshwater suite and the maintenance of the last one for more time in the sedimentary succession suggest a significative input of freshwater into the marine zones. This pattern, and the fact that freshwater suite settlement always occur after the current-generated sandstone deposition suggest deltaic influence in the lower shoreface, in a restricted shallow sea context. Two stratigraphic surfaces should be inferred by trace fossil analysis: a co-planar surface (S1), composed of a regressive erosion surface and a transgressive surface, at least, and a flooding surface (S2), which marks the deepest and saltiest episode in the depositional system at the study area. The integrated analysis involving the ichnology and sedimentology of the Cerro Caveiras succession suggest that it possibly represents a distal expression of wave-dominated delta fronts.

Les otolithes, croissances aragonitiques de l'oreille interne des poissons téléostéens, peuvent être utilisés comme traceurs des variations de l’environnement rencontrées par un individu au cours de sa vie. Un ensemble d’otolithes de Sciaenidae et d’Ariidae archéologiques et modernes a été étudié dans le but d'améliorer les méthodes de reconstruction paléo-environnementale utilisant les otolithes et les autres biominéraux carbonatés stratifiés. L'incorporation du strontium, l'élément lié à l'environnement le plus facilement accessible, a été étudiée par analyses ponctuelles et par cartographie de spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS). Une approche multivariée de cartographie rapide de l'environnement chimique a été mise en place pour déterminer le mode d’incorporation du Sr sur une superficie de 0,25 mm² avec une résolution micrométrique. Ces résultats démontrent pour la première fois avec une résolution latérale micrométrique sur des distances millimétriques que le Sr se substitue aléatoirement au calcium dans le réseau de l'aragonite, indépendamment de la concentration en Sr, de l’âge de l’individu ou de la période géologique. D’autre part, des cartes élémentaires sur des zones atteignant 2,6 mm² ont été collectées à des résolutions latérales micrométriques avec plusieurs techniques d'émission de rayons X (émissions provoquées par les particules des rayons X (PIXE) et fluorescence des rayons X par rayonnement synchrotron (SR-µXRF)). Ces cartes permettent l'examen détaillé de l'histoire de la vie d'un individu et de la taphonomie de l'échantillon avec une haute résolution temporelle, tout en identifiant les défauts ou les éléments abiogéniques. Enfin, la diffraction des rayons X par rayonnement synchrotron (SR-XRD) a été utilisée pour cartographier la texture cristalline sur des sections complètes d'otolithes afin d’approfondir notre connaissance de la structure interne et de la croissance des otolithes. Ces développements fournissent des outils précieux pour de futures études des biominéraux, mais plus généralement pour les sciences des matériaux. La sélection et la mise en œuvre de ces méthodes ont été réalisées dans le but d’exploiter au maximum leur fort potentiel pour l'étude des biocarbonates stratifiés, tout en tenant compte des approches existantes et en cherchant à en améliorer certains aspects tels que la profondeur d'information, la résolution latérale, la sensibilité, et les dégâts d’irradiation provoqués par les faisceau. Ce travail démontre la stabilité et l'homogénéité de l'incorporation du Sr par substitution aléatoire au Ca dans l’aragonite biogénique des otolithes modernes et archéologiques. Des cartes multi-élémentaires ont été collectées à l'aide de la SR-µXRF dans un temps raisonnable de quelques heures, et permettent de distinguer une contamination ou des défauts dans l'échantillon, mais également de corréler les cartes obtenues à des observations microscopiques des sections pour fournir une résolution temporelle. Les orientations préférentielles des cristallites composant les sections d'otolithes ont été analysées par la méthode d’acquisition rapide « flyscan », permettant de réduire le temps de mesure à quelques minutes au lieu des quelques heures nécessaires auparavant. / Otoliths, aragonitic growths in the inner ear of teleost fishes, can be used as proxies for the water conditions experienced by an individual over its lifetime. A set of archaeological Sciaenidae and Ariidae otoliths and modern counterparts was studied with the objective of improving palaeoenvironmental reconstruction methodologies using otoliths and other incremental carbonate biominerals. The incorporation of strontium, the most accessible environment-related element, was studied by X-ray absorption spectroscopy (XAS) point analyses and mapping. A fast multivariate chemical environment mapping approach was implemented to determine the mode of Sr incorporation over an area of 0.25 mm² with micrometric resolution. XAS results demonstrate for the first time with a micrometric lateral resolution over millimetric distances that strontium randomly substitutes for calcium in the aragonite lattice, independent of strontium concentration, or individual or geological age. Elemental maps on areas up to 2.6 mm² were produced with micrometric lateral resolution X-ray emission techniques (Particle-induced X-ray emission (PIXE) and synchrotron X-ray fluorescence (SR-µXRF)). These maps permit the detailed examination of an individual’s life history and sample taphonomy with a high temporal resolution while also identifying defects or abiogenic elements. Synchrotron X-ray diffraction (SR-XRD) was used to map the crystal texture on complete otolith sections and may deepen understanding of otolith internal structure and growth processes, as well as providing a valuable tool for future studies of biominerals and advanced materials. The selection and implementation of methods were carried out with a view to maximise the potential contribution to the study of stratified biocarbonates, considering and seeking to complement existing approaches in aspects including information depth, lateral resolution, sensitivity, and beam damage. This work demonstrates the stability and homogeneity of Sr incorporation by random substitution for Ca in biogenic aragonite in both modern and archaeological otoliths. Multielemental maps were collected using SR-µXRF in a reasonable time scale of a few to several hours, with the ability to distinguish contamination and defects in the sample, as well as to correlate the maps to microscopic observations of the sections to provide temporal resolution. The preferential orientations of crystallites composing the otolith sections were analysed using the rapid acquisition ‘flyscan’ method, which reduces measurement time to minutes rather than hours.

L’étude archéologique d’un site est réalisée sur la base d’une fouille, qui est une étude précise sur une ouverture restreinte. En amont de cette opération, la prospection géophysique offre la possibilité de localiser une zone susceptible d’apporter des informations majeures par une cartographie détaillée du site. Ces travaux de thèse se focalisent sur un protocole original de prospection magnétique pour détecter des structures pluri-métriques à pluri-décimétriques et une démarche méthodologique pour estimer la conservation d’un niveau d’occupation archéologique. Ces développements ont été réalisés pour apporter un maximum d’information sur l’occupation anthropique et cibler une zone de fouille suivant la problématique archéologique associée au site. Dans les zones littorales et suivant la période chronologique considérée, l’environnement associé à une occupation était différent. La modification relativement rapide des environnements côtiers résulte de la remontée du niveau marin depuis la fin du dernier maximum glaciaire. Dans le cadre d'une étude paléoenvironnementale associée à un site, l’objectif de la prospection géophysique est similaire à celle effectuée pour une fouille : localiser une zone d’implantation des carottages paléoenvironnementaux. La démarche méthodologique développée dans ces travaux est basée sur une approche paléogéographique de l’environnement à partir de prospections géophysiques multi-méthodes et multi-échelles. Des prospections électromagnétiques (Slingram), des sections électriques et des diagraphies électriques (direct-push) apportent une représentation cartographique et stratigraphique des contrastes géophysiques de la subsurface. Deux zones d’étude ont été sélectionnées pour tester et mettre en place ces démarches méthodologiques, le site néolithique du Pontet (Charente-Maritime) et les ports antiques de Narbonne. Ces deux sites sont dans des contextes archéologiques, géographiques et géologiques différents. / Archaeological study of a site is based on an excavation which is a comprehensive study on a restricted gap. Before excavation, geophysical survey supplies the possibility to locate an area likely to provide details by detailed mapping of the site. This PhD work focus on an original magnetic survey protocol to detect pluri-metric and pluri-decimetric structures and a methodological approach to estimate the conservation of an archaeological level occupation. These developments have provided maximum information on anthropogenic settlement and to target excavation zone according to the archaeological problem of the site. In coastal zones and according to the considered chronological period, the environment of the settlement was different. The relatively rapid change in coastal environments results from the rise of sea level since the end of the last glacial maximum. As part of a paleoenvironmental study of a site, the objective of geophysical survey is similar to that for excavation : locating an area to paleoenvironmental coring. The methodological approach developed in this work is based on a paleogeographic approach to the site environment using multi-method and multi-scale geophysical surveys. Electromagnetic survey (Slingram), electrical tomography and direct-push electrical resistivity logging provide a cartographic and stratigraphic representation of the geophysical contrasts of the subsurface. Two study areas were selected to test and implement these methodological approaches, the Neolithic site of Le Pontet (Charente-Maritime) and the ancient harbours of Narbonne. These two sites are in different archaeological, geographical and geological contexts.

A ocorrência de solos com horizonte A húmico (Ah) hiperdesenvolvido ainda é pouco entendida. Nos Latossolos com esse horizonte (Lh) ele freqüentemente é muito espesso, com baixa saturação por bases e cor escura advinda do relativamente grande acúmulo de matéria orgânica até profundidades superiores a 100 cm. Exceto para a região Sul, tais atributos estão em desconformidade com as atuais condições de clima e vegetação em que esses Lh se encontram. Objetivou-se definir variáveis ambientais que teriam influenciado na gênese desse horizonte em Latossolos, investigando-se dados de morfologia, textura, geoquímica, geomorfologia e evidências de paleoambientes. Realizou-se primeiro um estudo bibliográfico das principais características dos Lh no Brasil, em um conjunto de 39 perfis. Destes, 11 variáveis, representando atributos ambientais, químicos e granulométricos do solo foram submetidas a análises estatísticas multivariadas, para agrupá-los segundo similaridades. Três grupos foram definidos: G1 - Latossolos Brunos e Vermelhos em superfícies de cimeira da região Sul, com os mais altos teores de carbono orgânico e de Fe2O3, Ah menos espesso e mineralogia mais oxídica que os demais; G2- Latossolos Vermelho-Amarelos e Amarelos em antigas superfícies geomorfológicas da região Sudeste, associados à vegetação e clima de altitude, com valores intermediários de carbono e de mineralogia; G3 - Latossolos Vermelho-Amarelos e Amarelos com Ah mais espessos, encontrados nos níveis mais elevados de superfícies intermediárias (Depressão Periférica Paulista e Tabuleiros do Nordeste),com os menores teores de carbono e mineralogia caulinítica. Baseados nesses agrupamentos amostraram-se 30 pedons para fins de caracterização detalhada: análise total de Zr e Ti para identificar descontinuidades e técnicas isotópicas (13C,14C) aliadas a análises de fitólitos para inferir paleoambientes. Para esta análise procedimentos de extração de fitólitos foram adaptados. Nas regiões Sudeste e Nordeste o Ah teria se formado sob vegetação menos densa que a atual, como indicado pelos fitólitos e valor 13C que indicou mistura de plantas de ciclo C3 e C4 (~-22), que revelaram predomínio de plantas C3 e, na região Sul, vegetação mais aberta com predomínio de plantas C4 (~-16), indicando clima mais seco entre o Holoceno inferior e médio. A partir das datações 14C e dos valores 13C inferiu-se um empobrecimento isotópico (~-25) no Holoceno superior, sugerindo expansão da vegetação de floresta para todas as regiões, associada à clima mais úmido e quente, semelhante ao atual, nas regiões Sudeste e Nordeste e mais úmido e frio, na região Sul. Esses resultados indicaram que vegetação e climas pretéritos, associados aos materiais de origem e estabilidade do relevo, têm participação importante na geografia e nos processos de formação do material de origem e dos horizontes Ah. As relações Ti/Zr indicaram descontinuidades litológicas, fato que sugere a ação de processos de coluvionamento no espessamento dos Ah que, com isso, podem ser considerados como poligenéticos. O Ah constitui um importante registro das variações climáticas ocorridas durante o Quaternário sendo considerado como um paleossolo relictual. A integração da análise isotópica, de fitólitos, análise total de Zr e Ti, com a morfologia e análises de rotina foram bastante úteis para esclarecer a origem dos Ah desses Lh. / Thick humic A horizons (umbric epipedons) may be found in several Brazilian Latosols (well drained Oxisols - Lh). This dark colored horizon (Ah) is frequently more than 1m thick and has a large stock of soil organic matter (SOM) and differ from nearby Latosols without an Ah and on younger surfaces and do not conform with present climate and vegetation. Several hypothesis about their genesis had been raised but without a good pedogenetic understanding. This thesis aims to define environmental variables responsible for their formation. Several pedons were examined through their morphology and landscape position, and their soil materials were studied by geochemistry methods and paleoenviromental evidence by C isotope and phytolith assemblages. First, a bibliographic survey was performed to choose a set of 39 profiles were chosen to be studied on a data set where 11 noted chemical and granulometric attributes and one environmental variable were submitted to multivariate statistic analysis in order to group then according to similarities. Three groups were defined: G1 - Brown and Red Latosols from summit surfaces of the Brazilian Southern uplands (with the highest clay, organic carbon and iron oxide values, but with thinner epipedons than the others groups). G2 - Yellow-Red and Yellow Latosols, predominantly found in summit positions, remnant ancient geomorphic surfaces from the Southeast region and associated with the vegetation adapted to high altitudinal tropical climate. G3 - Red Yellow and Yellow Latosols from the Brazilian Southeastern piedmont upland surfaces and Northeastern coastal tablelands (with the thickest umbric epipedons, loamy to clayey textures, lower carbon contents, and a kaolinitic mineralogy). From this analysis 30 Lh representative pedons were field sampled to be characterized, including total Zr and Ti contents, stable carbon isotopes (13C, 14C) and phytolith analysis, in order to better understand paleo-environmental conditions they were subjected. For the phytolith extraction laboratory procedure were adapted in order to better separate and clean then from oxidic coatings. The SOM isotope data and phytolith assemblages indicated that these Ah were formed under a less dense vegetation than the present one: a probably mixture of C3 and C4 (~-22) plants, with more contribution of the C3 in the Southeast and Northeast regions, a more open (~-16, grassy), vegetation (with contribution of C4 plants) in the middle to medium Holocene indicating the presence of a drier climate in the Southern region. From the Late Holocene a more 13C depleted values (~-25) was observed, suggesting the expansion of the tropical and subtropical forests in this region, probably associate to a humid and warm climate in the Southeast and Northeast regions, and humid and cold in the Southern region. The combination of climate and vegetation late, parent material, and stability relief have played a major role in the geographic and formation of the parent material and pedogenetic horizons of these Lh, and thus they should be considered as polygenetic soils. The humic horizons constitute an important register of Holocene climate change and that they should be considered as relic paleosoils.

Ce travail de thèse a permis de reconstituer la dynamique à long terme de deux écosystèmes lacustres alpins dans les Alpes du sud grâce à l’étude (1) de la variabilité tardi-holocène des paramètres physico-chimiques de l’eau, des niveaux lacustres et des dynamiques de communautés aquatiques, et (2) des types de réponse de ces environnements à des perturbations externes en lien avec les changements du bassin versant et du climat. Les deux séquences sédimentaires prélevées par carottage au lac d’Allos et au lac Petit (Massif du Mercantour, 2200 m) ont permis de reconstituer en détail l’évolution des écosystèmes lacustres depuis les derniers 13,500 cal. BP grâce à trois grands volets : (1) l’étude de fossiles d’espèces aquatiques indicatrices des conditions de vie dans le milieu lacustre (les diatomées et les ostracodes) ; (2) l’analyse des isotopes de l’oxygène contenus dans ces mêmes fossiles afin de reconstituer un signal paléohydrologique ; (3) une comparaison multi-proxy permettant de mettre en lien les changements de l’écosystème lacustre avec les dynamiques du bassin versant. Les résultats obtenus et leur confrontation à un cadre multidisciplinaire très documenté ont permis d’évaluer l’importance première des processus érosifs et des modifications du couvert végétal sur la dynamique lacustre, au travers de changements majeurs dans les communautés aquatiques et les niveaux trophiques. Enfin, les données isotopiques mesurées sur les fossiles de diatomées et d’ostracodes ont mis en évidence des variations paléohydrologiques inédites pour la région : cette approche, novatrice ouvre la perspective d’une reconstitution paléoclimatique de référence pour les Alpes du sud. / The thesis is devoted to the reconstruction of long-term changes in two lacustrine ecosystems in the Southern Alps. This study aims at assessing (1) the lateglacial-holocene variability of water physico-chemistry, lake levels and aquatic species dynamics; and (2) the environmental responses of the lacustrine ecosystem to external forcing (watershed and climate changes), with the study of Lake Allos and the Lake Petit (Mercantour National Park, 2200 m a.s.l). The two sedimentary cored profiles provided a detailed record of the past lacustrine dynamics since 13.500 cal. BP. An integrative approach was carried out including (1) the study of fossils of aquatic bioindicators species (diatoms and ostracods) informing about changes in lacustrine living conditions ; (2) the analysis of oxygen isotopes recorded by these aquatic fossils tracing a palaeohydrological signal ; (3) a multiproxy comparison linking the aquatic environment with changes in watershed dynamics. These results integrated into a rich multidisciplinary framework evidenced the major role of erosion processes and changes in vegetation cover as factors triggering lake responses to disturbance, with concomitant changes in aquatic communities and trophic levels at several timescales. The different geological settings and lake morphologies have also played a significant role, modulating changes in benthic and planktonic aquatic communities over long time periods. Finally, oxygen isotopes records allow to trace for the first time palaeohydrological changes in the region: this innovative approach represents an original outcome for reconstructing a reference past climate for the Southern Alps.

When and how life first emerged on the Earth is an area of intense research. Signs of the first life on Earth, including morphological fossils, are scarce and hard to interpret. An alternative approach is to study organic biomarkers, which are molecular fossils commonly considered as bona fide biosignatures. The main objective of the project is to develop an approach for analysis of single oil-bearing fluid inclusions and most importantly the detection of organic biomarkers in these inclusions. Analysis of oil-bearing fluid inclusions is advantageous since the inclusions may provide an uncontaminated sample source of Precambrian hopanes and steranes, which are key biomarkers for tracing the early evolution of life on Earth. Due to the presence of several inclusion generations, single inclusion analysis is desired in order to constrain biomarkers to specific inclusions. Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) could be an excellent tool for analysis of these types of samples. The development of the approach for analysis of single oil-bearing inclusions was done in a two-step process; i) a number of crude oils were analysed with ToF-SIMS and gas chromatography mass-spectrometry (GC-MS) to facilitate interpretation of ToF-SIMS spectra of these types of samples and, ii) a procedure that combines micrographs with ion etching and ToF-SIMS analysis was developed for analysis of inclusions. The feasibility of the technique was demonstrated for oil inclusions from the Siljan impact crater in which hopanes and steranes where detected. Single oil-bearing fluid inclusions trapped in mid-Proterozoic sandstones from Northern Australia were subsequently analyzed, and steranes and hopanes were detected in these inclusions. If applied on older inclusions this approach may help answer some of the questions regarding the emergence and evolution of life on Earth, and if applied on extraterrestrial samples, also the possibility of life on other planets and moons. / Livets uppkomst och tidiga utveckling på jorden är ett hett forskningsfält. Hur och när livet och dess olika domäner (arkéer, bakterier och eukaryoter) uppstod på jorden är fortfarande oklart vilket beror på att de första tecknen på liv, vilka inkluderar morfologiska fossil, spårfossil och isotoper, är få och svåra att tolka. Ett alternativt sätt att studera det tidiga livet är att studera organiska biomarkörer som är organiska molekyler som anses unika för liv. Huvudmålet med projektet är att utveckla en metod som kan detektera organiska biomarkörer i enskilda oljebärande vätskeinneslutningar. Vätskeinneslutningar, som är små mängder vätska (picoliter) infångad in en sten, är intressanta då de är en potentiell provkälla för prekambriska (äldre än 500 miljoner år) biomarkörer, som hopaner och steraner, vilka används för att utforska livets tidiga utveckling på jorden. Analys av enskilda inneslutningar är emellertid oftast nödvändigt för att kunna tidsavgränsa biomarkörer. På grund av att de flesta inneslutningar är små (10 µm i diameter) är det inte möjligt att analysera en enskild vätskeinneslutning med standardtekniken gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS). Time-of-flight secondary ion mass spektrometri (ToF-SIMS) med sin höga känslighet, höga massupplösning och kapacitet för 2D-representation av analysdata och djupprofilering av prover är en utmärkt teknik för analys av enskilda inneslutningar. Metoden för analys av enskilda inneslutningar utvecklades i två steg. Först analyserades ett antal råoljor med ToF-SIMS och GC-MS för att underlätta förståelsen av ToF-SIMS-spektra från dessa typer av prover. Därefter utvecklades en metod som bestod av mikroskopering för att lokalisera inneslutningen, jonetsning för att öppna inneslutningen och ToF-SIMS analys av det exponerade innehållet. Metoden testades framgångsrikt på enskilda inneslutningar i hydrotermala vener av flusspat och kalcit i ordovicisk (488-443 miljoner år sedan) kalksten. Därefter användes den utvecklade metoden för att analysera enskilda vätskeinneslutningar i 1,43 miljarder år gammal sandsten från norra Australien, i vilka hopaner och steraner detekterades. De detekterade steranerna visar att trots att havet under denna tid var syrefritt existerade det lokala syrerika miljöer där eukaryoter kunde överleva. Om den utvecklade metoden används på ännu äldre inneslutningar, vilka har daterats till 3,2 miljarder år, kan den komma att svara på några de mest fundamentala frågorna kring livets uppkomst och tidiga utveckling. Om metoden används på utomjordiska prover kan den svara på frågan om det finns liv på andra planeter eller månar. / At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Manuscript. Paper 4: Submitted.

La Formazione Rio Bonito é la unitá inferiore del Gruppo Guatá del Bacino del Paraná. In questa unitá, formata nel período Eo-permiano, si trovanno uno degli maggiori depositi di carbone dalla América del Sud. Nella regione de la citá di Figueira, nordest del Stato del Paraná, furono descriti pozzi ed affioramenti di questa unitá, anche raccogliate esemplari di carboni per fare la caratterizzazione petrograficca. Con i resultati della analisi fu possibile tenere informazioni su gli condizioni originali dalla deposizione ed preservazione de la materia orgânica, per riconoscere il ambiente di deposizione. Per riuscire gli obbietivi del estudio é fatta la integrazione dei dati petrografiche e stratigrafiche. Ci trovanno sette associazione di facies diverse. Si puó concludere, che la Formazione Rio Bonito é una sequenza deposicionale di terza ordine, conminciata per i depositi alluvionali del Membro Triunfo, che sono giustapotti per il sistema di pianura e canali di marea, durante la transgrezione marina, sorgendo un estuário, dove sono formati descontinui e pochi spessi depositi di carbone. Questi depositi sono affogati per la sedimentazione di piattaforma silico-carbonatica rasa, Membro Paraguaçu, che succedere insieme con i depositi litorani del Membro Siderópolis. Allora una seconda transgressione comincia un sistema marino di piattaforma, che corrisponde a la Formazione Palermo. La formazione dei carboni si succede durante il tratto di sistemi transgressivo, nelle pianure di marea, del complesso estuarino. Questa afirmazione é confermata per il modello petrografico, che fa la relazione con il regime idrico telmático e la predominanza de la vegetazione arbórea con le caracteristiche di questo paleoambiente. / A Formação Rio Bonito é a unidade inferior do Grupo Guatá da Bacia do Paraná, formada no período Eo-Permiano, esta unidade compreende um dos maiores depósitos de carvão da América do Sul. Na região do município de Figueira, nordeste do estado do Paraná, foram descritos poços e afloramentos correspondentes a esta unidade e coletadas amostras de carvão para realizar a caracterização petrográfica. Com análise petrográfica quantitativa dos os constituintes macerais do carvão foi possível obter informações sobre as condições originais de deposição e preservação da matéria orgânica, através de modelos faciológicos de carvão utilizados no reconhecimento dos ambientes deposicionais. Para atingir os objetivos propostos, houve a integração dos dados petrográficos e estratigráficos. Fizeram parte do trabalho o levantamento de perfis estratigráficos verticais através da descrição de testemunhos de sondagem e afloramentos, com a caracterização de sete associações de fácies distintas. Observou-se que a Formação Rio Bonito é o produto de uma seqüência deposicional de terceira ordem, que inicia com depósitos aluviais do Membro Triunfo, que são sobrepostos por sistemas de planície e canais de maré durante a transgressão marinha, configurando um estuário. Nesta planície estuarina, são formados descontínuos e pouco espessos depósitos de carvão, afogados por uma sedimentação de plataforma silico-carbonática rasa, Membro Paraguaçu, interdigitada com depósitos progradacionais litorâneos do membro Siderópolis. Então em uma segundo evento transgressivo se instala um sistema marinho plataformal correspondente ao início da formação Palermo. A formação dos carvões se dá durante o trato de sistemas transgressivo, nas planícies de maré, durante a formação do complexo fluvio-estuarino, confirmadas pelo modelo petrográfico que relaciona o regime hídrico telmático e a predominância de vegetação arborescente com as características deste paleoambiente. / The Rio Bonito Formation is the lowermost unit of the Guatá Group, Paraná Basin. Formed on Eo-Permian age, this unit comprises one of the biggests coal deposits from South America. At Figueira city, northeast of Paraná State, was descripted wells and outcrops from this formation, and collected samples to petrographics analyses. With the petrographic results was possible to get informations about the environmental conditions of the original deposits and conditions of preservation of the organic matter. To reach the proposed objectives, were made the integration of petrographic and stratigraphical results. Seven facies associations were characterized. The Rio Bonito Formation was interpreted an a third order depositional sequence, that begins with alluvial deposits from Triunfo Member, after overlapped by plain and tidal systems when during the marine transgression installing the estuary. On this system were made thin and scaterred coal layers, drowneds by a silico-carbonatic plataformal sedimentation, Paraguaçu Member, intercaled with coastal progradational deposits of Sideropolis Member. A second transgressive event corresponding to the marine plataformal clastic rocks, Palermo Formation. The formation of the coals if gives during the transgressive system tract, in plains of tide, during the formation of the fluvio-estuarine complex, confirmed for the petrographic model, that stablishes the relation of the the telmatic hidrical regimen and the predominance of vegetal arboreus forests, typical of this paleoenvironment.

La Formazione Rio Bonito é la unitá inferiore del Gruppo Guatá del Bacino del Paraná. In questa unitá, formata nel período Eo-permiano, si trovanno uno degli maggiori depositi di carbone dalla América del Sud. Nella regione de la citá di Figueira, nordest del Stato del Paraná, furono descriti pozzi ed affioramenti di questa unitá, anche raccogliate esemplari di carboni per fare la caratterizzazione petrograficca. Con i resultati della analisi fu possibile tenere informazioni su gli condizioni originali dalla deposizione ed preservazione de la materia orgânica, per riconoscere il ambiente di deposizione. Per riuscire gli obbietivi del estudio é fatta la integrazione dei dati petrografiche e stratigrafiche. Ci trovanno sette associazione di facies diverse. Si puó concludere, che la Formazione Rio Bonito é una sequenza deposicionale di terza ordine, conminciata per i depositi alluvionali del Membro Triunfo, che sono giustapotti per il sistema di pianura e canali di marea, durante la transgrezione marina, sorgendo un estuário, dove sono formati descontinui e pochi spessi depositi di carbone. Questi depositi sono affogati per la sedimentazione di piattaforma silico-carbonatica rasa, Membro Paraguaçu, che succedere insieme con i depositi litorani del Membro Siderópolis. Allora una seconda transgressione comincia un sistema marino di piattaforma, che corrisponde a la Formazione Palermo. La formazione dei carboni si succede durante il tratto di sistemi transgressivo, nelle pianure di marea, del complesso estuarino. Questa afirmazione é confermata per il modello petrografico, che fa la relazione con il regime idrico telmático e la predominanza de la vegetazione arbórea con le caracteristiche di questo paleoambiente. / A Formação Rio Bonito é a unidade inferior do Grupo Guatá da Bacia do Paraná, formada no período Eo-Permiano, esta unidade compreende um dos maiores depósitos de carvão da América do Sul. Na região do município de Figueira, nordeste do estado do Paraná, foram descritos poços e afloramentos correspondentes a esta unidade e coletadas amostras de carvão para realizar a caracterização petrográfica. Com análise petrográfica quantitativa dos os constituintes macerais do carvão foi possível obter informações sobre as condições originais de deposição e preservação da matéria orgânica, através de modelos faciológicos de carvão utilizados no reconhecimento dos ambientes deposicionais. Para atingir os objetivos propostos, houve a integração dos dados petrográficos e estratigráficos. Fizeram parte do trabalho o levantamento de perfis estratigráficos verticais através da descrição de testemunhos de sondagem e afloramentos, com a caracterização de sete associações de fácies distintas. Observou-se que a Formação Rio Bonito é o produto de uma seqüência deposicional de terceira ordem, que inicia com depósitos aluviais do Membro Triunfo, que são sobrepostos por sistemas de planície e canais de maré durante a transgressão marinha, configurando um estuário. Nesta planície estuarina, são formados descontínuos e pouco espessos depósitos de carvão, afogados por uma sedimentação de plataforma silico-carbonática rasa, Membro Paraguaçu, interdigitada com depósitos progradacionais litorâneos do membro Siderópolis. Então em uma segundo evento transgressivo se instala um sistema marinho plataformal correspondente ao início da formação Palermo. A formação dos carvões se dá durante o trato de sistemas transgressivo, nas planícies de maré, durante a formação do complexo fluvio-estuarino, confirmadas pelo modelo petrográfico que relaciona o regime hídrico telmático e a predominância de vegetação arborescente com as características deste paleoambiente. / The Rio Bonito Formation is the lowermost unit of the Guatá Group, Paraná Basin. Formed on Eo-Permian age, this unit comprises one of the biggests coal deposits from South America. At Figueira city, northeast of Paraná State, was descripted wells and outcrops from this formation, and collected samples to petrographics analyses. With the petrographic results was possible to get informations about the environmental conditions of the original deposits and conditions of preservation of the organic matter. To reach the proposed objectives, were made the integration of petrographic and stratigraphical results. Seven facies associations were characterized. The Rio Bonito Formation was interpreted an a third order depositional sequence, that begins with alluvial deposits from Triunfo Member, after overlapped by plain and tidal systems when during the marine transgression installing the estuary. On this system were made thin and scaterred coal layers, drowneds by a silico-carbonatic plataformal sedimentation, Paraguaçu Member, intercaled with coastal progradational deposits of Sideropolis Member. A second transgressive event corresponding to the marine plataformal clastic rocks, Palermo Formation. The formation of the coals if gives during the transgressive system tract, in plains of tide, during the formation of the fluvio-estuarine complex, confirmed for the petrographic model, that stablishes the relation of the the telmatic hidrical regimen and the predominance of vegetal arboreus forests, typical of this paleoenvironment.

La Formazione Rio Bonito é la unitá inferiore del Gruppo Guatá del Bacino del Paraná. In questa unitá, formata nel período Eo-permiano, si trovanno uno degli maggiori depositi di carbone dalla América del Sud. Nella regione de la citá di Figueira, nordest del Stato del Paraná, furono descriti pozzi ed affioramenti di questa unitá, anche raccogliate esemplari di carboni per fare la caratterizzazione petrograficca. Con i resultati della analisi fu possibile tenere informazioni su gli condizioni originali dalla deposizione ed preservazione de la materia orgânica, per riconoscere il ambiente di deposizione. Per riuscire gli obbietivi del estudio é fatta la integrazione dei dati petrografiche e stratigrafiche. Ci trovanno sette associazione di facies diverse. Si puó concludere, che la Formazione Rio Bonito é una sequenza deposicionale di terza ordine, conminciata per i depositi alluvionali del Membro Triunfo, che sono giustapotti per il sistema di pianura e canali di marea, durante la transgrezione marina, sorgendo un estuário, dove sono formati descontinui e pochi spessi depositi di carbone. Questi depositi sono affogati per la sedimentazione di piattaforma silico-carbonatica rasa, Membro Paraguaçu, che succedere insieme con i depositi litorani del Membro Siderópolis. Allora una seconda transgressione comincia un sistema marino di piattaforma, che corrisponde a la Formazione Palermo. La formazione dei carboni si succede durante il tratto di sistemi transgressivo, nelle pianure di marea, del complesso estuarino. Questa afirmazione é confermata per il modello petrografico, che fa la relazione con il regime idrico telmático e la predominanza de la vegetazione arbórea con le caracteristiche di questo paleoambiente. / A Formação Rio Bonito é a unidade inferior do Grupo Guatá da Bacia do Paraná, formada no período Eo-Permiano, esta unidade compreende um dos maiores depósitos de carvão da América do Sul. Na região do município de Figueira, nordeste do estado do Paraná, foram descritos poços e afloramentos correspondentes a esta unidade e coletadas amostras de carvão para realizar a caracterização petrográfica. Com análise petrográfica quantitativa dos os constituintes macerais do carvão foi possível obter informações sobre as condições originais de deposição e preservação da matéria orgânica, através de modelos faciológicos de carvão utilizados no reconhecimento dos ambientes deposicionais. Para atingir os objetivos propostos, houve a integração dos dados petrográficos e estratigráficos. Fizeram parte do trabalho o levantamento de perfis estratigráficos verticais através da descrição de testemunhos de sondagem e afloramentos, com a caracterização de sete associações de fácies distintas. Observou-se que a Formação Rio Bonito é o produto de uma seqüência deposicional de terceira ordem, que inicia com depósitos aluviais do Membro Triunfo, que são sobrepostos por sistemas de planície e canais de maré durante a transgressão marinha, configurando um estuário. Nesta planície estuarina, são formados descontínuos e pouco espessos depósitos de carvão, afogados por uma sedimentação de plataforma silico-carbonática rasa, Membro Paraguaçu, interdigitada com depósitos progradacionais litorâneos do membro Siderópolis. Então em uma segundo evento transgressivo se instala um sistema marinho plataformal correspondente ao início da formação Palermo. A formação dos carvões se dá durante o trato de sistemas transgressivo, nas planícies de maré, durante a formação do complexo fluvio-estuarino, confirmadas pelo modelo petrográfico que relaciona o regime hídrico telmático e a predominância de vegetação arborescente com as características deste paleoambiente. / The Rio Bonito Formation is the lowermost unit of the Guatá Group, Paraná Basin. Formed on Eo-Permian age, this unit comprises one of the biggests coal deposits from South America. At Figueira city, northeast of Paraná State, was descripted wells and outcrops from this formation, and collected samples to petrographics analyses. With the petrographic results was possible to get informations about the environmental conditions of the original deposits and conditions of preservation of the organic matter. To reach the proposed objectives, were made the integration of petrographic and stratigraphical results. Seven facies associations were characterized. The Rio Bonito Formation was interpreted an a third order depositional sequence, that begins with alluvial deposits from Triunfo Member, after overlapped by plain and tidal systems when during the marine transgression installing the estuary. On this system were made thin and scaterred coal layers, drowneds by a silico-carbonatic plataformal sedimentation, Paraguaçu Member, intercaled with coastal progradational deposits of Sideropolis Member. A second transgressive event corresponding to the marine plataformal clastic rocks, Palermo Formation. The formation of the coals if gives during the transgressive system tract, in plains of tide, during the formation of the fluvio-estuarine complex, confirmed for the petrographic model, that stablishes the relation of the the telmatic hidrical regimen and the predominance of vegetal arboreus forests, typical of this paleoenvironment.