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Thirteen Late Permian subbituminous coal seams (numbered 68-94) were sampled from the Kuznetsk Basin, Russia. The coals formed in extensive long-lived peat- forming (mire) environments on floodplains as part of a fluvial system (Davies et aI., 2010). Fossil plants (permineralised, charcoalified or impressions) show characteristics consistent with cordaitaleans, which ~ere the dominant peat-forming plants in Angara during the Permian. Crushed coal samples show temporal variation in inertinite (charcoal content) from 7.1 % - 50.2%, with a high overall mean of 28.3%. More detailed petrographic work was carried out on five in situ coal pillars (seams 78, 88 and 91) where inertinite distribution was used to interpret palaeowildfire occurrence and type as well as providing an approach to calculating fire return intervals (FR!) in deep time. In situ pillars are essential for this type of research as they retain the original spatial and temporal variation in inertinite distribution. Inertinite is present in all lithotype units (up to 61 % mineral matter free basis). The coal pillars show comparable wildfire histories despite differences in environments of deposition. In addition, FR! may have been more frequent in the Permian than in modem peat-forming environments. Quantitative reflectance of macroscopic and microscopic (inertodetrinite) charcoal in coal pillars has revealed that both size fractions are within the temperature range of modem low temperature surface fires. However, a small amount of the charcoal reflectance values are >4%Ro and may in fact represent charcoal derived from high temperature crown fires. This demonstrates the importance of reflectance measurements of both macro- and microscopic charcoal in interpretation of palaeowildfire type. Despite inertinite contents of up to 61 % in these Permian coals, neither inertinite content nor distribution strongly affects the characterisation (proximate and ultimate) properties of the coal as a whole. However, coals with high inertinite contents (>30%) do produce denser chars and show poorer burnout during pilot-scale Drop Tube Furnace (DTF) combustion experiments.

Cette étude porte sur les ostracodes du Givétien de l’Ardenne. A cette période, l’Ardenne est une vaste plate-forme carbonatée récifale et tropicale s’étendant le long de la marge sud-laurussienne (océan Rhéno-Hercynien). La faune de trois régions de l’Ardenne (Aisemont, Givet et Aisne), représentant trois emplacements sur la plate-forme givétienne, est caractérisée. La faune de trois provinces plus éloignées (Asturies, Massif de Mouthoumet et Saoura), appartenant à des plates-formes différentes au Givétien, est analysée dans un but comparatif. Environ 50 000 ostracodes ont été extraits par acétolyse à chaud. Au total, 376 taxons répartis en 9 genres sont identifiés. Dans le Givétien de l’Ardenne, 245 taxons sont recensés et 1 nouveau genre et 5 nouvelles espèces sont proposés. L’analyse de la répartition stratigraphique et de la biodiversité des ostracodes montre une faune relativement riche et stable durant le Givétien inférieur et moyen. Dans tous les sites étudiés, une chute dans l’abondance et la biodiversité des ostracodes est observable à la fin du Givétien moyen. Elle est suivie par une période où les faunes sont rares, puis par un renouvellement faunique avec l’installation de taxons nouveaux dans le Givétien supérieur. Ce phénomène, d’ampleur supra-régionale, est la conséquence de la crise du Taghanic. Cette crise affecte de façon conséquente les ostracodes benthiques néritiques. Au niveau spécifique, environ 90% des taxons connus dans le Givétien inférieur et moyen ne sont plus retrouvés dans le Givétien supérieur. Dans la Saoura, un autre bioévénement est retrouvé dans le Givétien moyen : les événements pumilio. Les ostracodes ne semblent aucunement perturbés par ce bioévénement. Enfin, en Ardenne, quelques marqueurs biostratigraphiques sont reconnus dans le Givétien. Des groupes écologiques d’ostracodes sont caractérisés sur la plate-forme ardennaise en fonction de l’environnement. Les affinités écologiques des espèces rencontrées sont analysées, permettant de mettre en avant quelques marqueurs environnementaux et des taxons ubiquistes. Parmi ces taxons ubiquistes, des espèces polymorphes sont observées. Une analyse quantitative de l’espèce Cavellina rhenana Krömmelbein, 1954 met en avant que l’environnement a une influence majeure sur la morphologie de la carapace. De tels taxons écomorphes peuvent permettre d’affiner les reconstitutions paléoenvironnementales. Une base de données sur les ostracodes du Givétien a été compilée et inclut 920 espèces de 18 régions. L’analyse de ces informations sous un angle paléobiogéographique permet de mettre en avant l’existence d’une province faunique Rhéno-Hercynienne au Givétien. Durant cette période, les échanges fauniques sont favorisés avec les régions plus méridionales. Le dernier volet de cette étude traite de la découverte de deux niveaux à microsphérules dans le Givétien ardennais. Les caractéristiques de ces niveaux permettent de penser qu’il s’agit d’éjectas distaux déposés suite à deux impacts météoritiques au cours du Givétien. / This study deals with the ostracodes of the Givetian of the Ardenne. During this period, the Ardenne was a wide reefal carbonate platform in tropical realm, extending along the south-laurrusian margin (Rheno-Hercynian Ocean). The fauna from three areas of the Ardenne (Aisemont, Givet and Aisne), representing three different places on the givetien platform, are characterized. Other faunas from three farther areas (Asturias, Mouthoumet Massif and Saoura) which belong to other carbonate platforms during the Givetian are also analyzed to compare with the Ardenne. About 50,000 ostracodes were extracted by the hot acetolysis method. In all, 376 taxa belonging to 91 genera have been identified. In the Givetian of the Ardenne, 245 taxa have been recognized, of which 1 new genus and 5 new species. Analyses of the stratigraphical distribution and the biodiversity of ostracodes show a relatively rich and stable fauna from the Early to the Middle Givetian. For all the studied areas, the abundance and the biodiversity of ostracodes decrease in the late Middle Givetian. It is followed by a time interval where faunas are rare. Then, a faunal renewal occurs, with the appearance of new taxa in the Late Givetian. This supraregional phenomenon is a consequence of the global Taghanic Biocrisis. This crisis deepdly disturb the neritic benthic ostracodes communities. Ne arly 90% of the species know in the Early and the Middle Givetian are no longer found in the Late Givetian. In the Saoura, another bioevent is recognized: the pumilio events. Ostracodes communities are not affected by this bioevent. Finally, in the Ardenne, some biostratigraphical markers are proposed in the Givetian. Ecological groups of ostracodes on the ardennean platform are characterized in regards to environment. Ecological affinities of the species are analysed and allow recognizing both valuable environmental markers and ubiquists taxa. Among these ubiquists taxa, polymorphic species are present. Quantitative analyses performed on the species Cavellina rhenana Krömmelbein, 1954 put forwards that the environment strongly influences the carapace morphology. Such ecomorphs may be useful to refine paleoenvironmental reconstructions. A database on givetian ostracodes has been compiled. It includes 920 species from 18 areas. Analyses of this database evidence that a Rheno-Hercynian faunal province existed during Givetian. During this period, faunal exchanges were favoured with the more southern areas. The last part focuses on the finding of two microspherules layers in the Givetian of the Ardenne. The characteristics of these levels suggest that they are distal ejectas deposited following two asteroid impacts during the Givetian.

This thesis is formatted in journal style, and as is typical of research submitted to peer-reviewed journals, some of the data included in the three research chapters have been collected by collaborating authors. These authors are listed at the beginning of each chapter, and the contribution of each is detailed below. Chapter 2 incorporates a vegetation survey around the shores of the field site, Laguna La Gaiba, conducted by Ezequiel Chavez and René Guillén of the Muséo de Historía Natural Noel Kempff Mercado, Santa Cruz, Bolivia, and Michael J. Burn differentiated the pollen of Moraceae and Urticaceae in twenty-five horizons. Toby Pennington of the Royal Botanic Gardens, Edinburgh, has been crucial to data interpretation and discussion. The research in Chapter 3 also relies on the field surveys of Ezequiel Chavez and René Guillén, as well as the finer-scale pollen differentiation provided by Michael J. Burn. This chapter also includes carbon isotope data obtained by Neil J. Loader and Alayne Street-Perrott, Swansea University, Wales, and elemental data collected by Francis E. Mayle and Michael H. Marshall (Aberystwyth) at the Itrax XRF scanner facility, University of Aberystwyth. As in the preceding chapter, Toby Pennington has played an integral role in the ecological interpretation and climatic significance of changes in the inundation-tolerant forest. The data obtained for Chapter 4 were collected entirely by my own hand, but the interpretation of these data was improved by contributed work of my co-authors in the previous two chapters.

L'impacte des changements environnementaux marins (comme les conditions redox) sur l'explosion radiative du Cambrien inférieur des animaux à squelettes est une des questions majeures posées de longue date.Une étude intégrée sur l'enregistrement paléontologique, géochimique et des pyrites framboïdes, a été menée sur les Formations de Shuijingtuo et d'Hetang, qui affleurent respectivement dans les provinces de Hubei et de Zheijiang. Des fossiles de métazoaires et de petits coquillages fossiles (SSF) abondants et bien préservés sont ici rapportés au sein des roches sédimentaires noires de la Formation de Shuijingtuo. La présence de SSF, de microfossiles siliceux et d'acritarches est aussi documentée au sein des argilites et des jaspes noires de la Fm d'Hetang. Des proxys géochimiques indiquent que dans le bassin protégé de la région des Trois Gorges une diminution périodique de l'anoxie a eu lieu durant le Qiongzhusien, en relation avec des changements du niveau marin et d'upwelling. Des fluctuations fréquentes de l'oxygénation ont été détectées en utilisant appliquant des analyses en ICP-MS sur des lamines alternantes d'argilites noires et de carbonates lesquelles sont présentes sur la partie supérieure de la Fm de Shuijingtuo. L'augmentation de l'oxygénation de la plateforme de Yangtze a été également reconnue ici à travers l'étude de la Fm. Hetang et elle peut être corrélée avec des formations équivalentes qui affleurent dans d'autres endroits de Chine méridionale. Des différences bien distinctes de l'état d'oxygénation entre le Qiongzhusien inférieur et supérieur documentent la récupération progressive des environnements marins après les événements anoxiques du Cambrien inférieur, ainsi que l'étendu des masses d'eau oxygénées. Les indicateurs géochimiques de productivité et les données sur le COT indiquent que les océans du Cambrien inférieur ont du connaître une période longue de haute productivité. La bonne corrélation entre les indicateurs de productivité primaire et d'oxygénation des eaux du fond marin indiquent que la préservation de la matière organique a du être contrôlée principalement par le niveau des conditions oxygénée des masses d'eau du fond marin. / The impact of marine environmental changes (i.e. redox conditions) on the early Cambrian explosive radiation of skeletonized animals is a long-standing question. An integrated study of the paleontological, geochemical and framboidal pyrite record was carried out in the Shuijingtuo and Hetang Formations, which crop our respectively in the Hubei and Zhejiang Provinces. Abundant and well-preserved metazoan fossils and small shelly fossils (SFFs) are here reported from the black sedimentary rocks of the Shuijingtuo Fm. The occurrence of SSFs, siliceous microfossils and acritarchs is also documented from the black shales and cherts of the Hetang Fm. Geochemical proxies indicate that in the protected basin of the Three Gorges area periodical weakening of anoxia took place during the early to late Qiongzhusian, in relation with changes in sea level and upwelling. Frequent fluctuations in oxygenation were also detected by using high-resolution ICP-MS and geochemical indicators on black shale-carbonate laminations that occur in the upper part of the Shuijingtuo Fm. Increase in oxygenation of the Yangtze platform was also recognized here throughout the Hetang Fm. and it can be correlated with time equivalent formations that occur in other areas of South China. Distinct differences in the state of oxygenation between the early and late Qiongzhusian document the progressive recovery of marine environments after the lower Cambrian anoxic events, as well as the extent of oxygenated water masses. The geochemical proxies of productivity and TOC data indicate that the ocean experienced during the early Cambrian a long lasting interval of high primary productivity. The relatively highly correlated between primary productivity indicators and the bottom water condition implies that the preservation of organic carbon was mainly controlled by the level of oxygenated conditions of the bottom water.

L'utilisation des compositions isotopiques en Mg des carbonates marins peut permettre l'étude du cycle biogéochimique de cet élément. Ainsi, les carbonates sont susceptibles d'enregistrer la composition isotopique de Mg de l'océan lors de leur précipitation. Cependant, il est nécessaire de comprendre les facteurs environnementaux (e.g. température, pH, Mg/Ca de la solution) qui peuvent contrôler ces compositions. Le premier objectif de cette thèse a donc été de déterminer les paramètres pouvant impacter les compositions isotopiques de Mg des carbonates par des précipitations expérimentales en conditions contrôlées. Il a ainsi été mis en évidence, dans les gammes considérées, mais qui restent restreintes, l'absence de contrôle de la température, du pH et du Mg/Ca de la solution sur le fractionnement isotopique du Mg lors de la précipitation des carbonates. Le fractionnement isotopique du Mg entre la solution et la calcite, à l'équilibre, a été évalué à -2,13 ± 0,24 pour mille (2sigma) à partir de cette étude, combinée à des données de la littérature. Ces résultats ont ensuite été appliqués à l'étude des compositions isotopiques de Mg dans des coquilles de brachiopodes à la fois modernes et anciens. Pour cela, une quantification des effets vitaux vis-à-vis des isotopes du Mg lors de la croissance du brachiopodes a été réalisée. Ainsi, les zones en équilibre isotopique pour Mg, O et C et donc susceptibles d'être utilisables lors des reconstructions paléoenvironnementales sont situées au sein de la calcite interne sur les bords de la coquille. Les premières mesures des compositions isotopiques de Mg sur les derniers 60 Ma suggèrent des variations de la composition isotopique du Mg de l'océan qui pourraient être liées à un changement du flux de carbonate à l'océan / Studying the Mg isotopic composition in marine carbonate can help to understand the biogeochemical cycle of this element. Indeed, carbonates may record seawater Mg isotopic composition during their precipitation. However, it is necessary to understand the possible control of some environmental factors (e.g. temperature, pH, Mg/Ca of the solution) on those compositions. Therefore, the first goal of this thesis was to determine parameters impacting carbonate Mg isotopic composition with experimental precipitations under controlled conditions. Thus, it has been shown, in restricted ranges, that temperature, pH and solution Mg/Ca have no influence on Mg isotopic fractionation during calcite precipitation. Equilibrium Mg isotopic fractionation between solution and calcite has been evaluated to -2.13 ± 0.24 per thousand (2sigma) from this study, combined with published data. These results were then applied to a study of Mg isotopic compositions in modern and past brachiopod shells. For this, a quantification of vital effects with respect to Mg isotopes during the brachiopod growth was realized. The zones in isotopic equilibrium for Mg, O and C, and thus susceptible to be used for paleoenvironnemental reconstruction, are in the inner calcite at the edge of the shell. The first measurements of Mg isotopic compositions for the last 60 Ma suggest variations of Mg isotopic compositions of the seawater which could be linked to changes of carbonate flux in the ocean