Au cours des derniers 40 ka, le Groenland et l'Atlantique Nord ont enregistré des oscillations de température rapides et de grande amplitude (8 à 15°C en à peine 300 ans) associées à de profondes modifications de la circulation océanique et atmosphérique. Les mécanismes à l’origine de ces changements climatiques rapides ne sont encore que partiellement élucidés. L’objectif de cette thèse est de quantifier les changements de circulation océanique qui ont accompagné ces changements climatiques abrupts. La première partie de cette thèse a consisté à combiner les informations paleocéanographiques de trois traceurs géochimiques, de manière à s'affranchir des limitations de chaque traceur pris séparément. Les rapports isotopiques du carbone des foraminifères benthiques (δ13C et Δ14C) et le Pa/Th sédimentaire ont été mesurés sur la carotte sédimentaire de l'Atlantique Nord SU90-08 (43°N, 30°W, 3080m). Les proxies semblent dépeindre une situation contradictoire au cours du dernier maximum glaciaire: les isotopes du carbone indiquent une faible ventilation des masses d'eau profondes alors que le Pa/Th sédimentaire atteste d'une circulation active. Ce résultat interroge sur la nature exacte du signal enregistré par chaque proxy. Par ailleurs, le recours à la modélisation est nécessaire afin de quantifier les variations de la circulation océanique passée. La seconde partie de cette thèse a donc consisté à ajouter le calcul du Pa/Th sédimentaire dans le modèle de climat de complexité intermédiaire iLOVECLIM. Ce modèle, capable de simuler l'évolution simultanée des trois proxies, a été utilisé pour analyser la réponse de chaque proxy à des changements abrupts de circulation. Les résultats montrent que la réponse des proxies est différente dans les trois principales masses d'eau de l'Atlantique. Dans l'Atlantique Nord-Ouest profond (> 2000 m), la réponse du Pa/Th précède celle des isotopes du carbone de quelques centaines d'années, constituant un exemple de découplage entre les différents proxies. / The last 40 ky, have been characterized by abrupt and high amplitude temperature changes (8 to 15 °C in less than 300 years) in Greenland and in the North Atlantic region, associated with drastic ocean and atmospheric circulation changes. The mechanisms behind these abrupt climate changes are still debated. The objective of this thesis is to quantify the ocean circulation changes associated with these abrupt climate changes. In the first part of this thesis, I combined the information of three geochemical proxies in order to overcome the limitations of each proxy taken separately. The carbon isotopic ratios of the benthic foraminifers (δ13C and Δ14C), as well as the sedimentary Pa/Th ratio, have been measured in the North Atlantic sediment core SU90-08 (43°N, 30°W, 3080m). The proxies depict an apparently inconsistent situation over the last glacial maximum: the carbon isotopes indicate that the deep water mass was poorly ventilated while the Pa/Th evidence an active overturning cell. These observations question the type of signal recorded by each proxy. Besides, in order to quantify the circulation changes, a modeling approach is required. In the second part of this thesis, I have implemented the calculation of the Pa/Th in the climate model of intermediate complexity iLOVECLIM. The model is able to simulate the simultaneous evolution of the three proxies and has been used to decipher the multi-proxy response to abrupt circulation changes. The results show that the proxy response varies in the three main Atlantic water masses. In the deep (>2000m) western North Atlantic, the carbon isotopes response lags the Pa/Th response by a few hundreds of years, exemplifying/illustrating a possible decoupling between the different proxies.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-04-03T16:44:03Z No. of bitstreams: 1 THIAGO ANDRADE DE SOUSA .pdf: 5768772 bytes, checksum: b3c4e1c52ed521e2c3772627711af6fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-03T16:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THIAGO ANDRADE DE SOUSA .pdf: 5768772 bytes, checksum: b3c4e1c52ed521e2c3772627711af6fa (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / Os sedimentos continentais depositados no fundo oceânico estão condicionados, majoritariamente, a evolução do clima, ao substrato geológico e ao tipo de transporte, sendo o transporte fluvial o de maior magnitude. Uma vez depositado, os sedimentos tornam-se registros do passado e carregam informações sob a forma de assinatura geoquímica. Os Elementos Terras Raras (ETR) apresentam um comportamento coerente ao longo de uma coluna sedimentar tornando-os útil nos estudos de proveniência sedimentar. Razões entre elementos maiores (Fe/Ca, por exemplo) são descritos na literatura como indicadores de reconstrução do aporto terrígeno. A geoquímica dos ETR e elementos maiores são determinados neste trabalho para o entendimento da dinâmica paleoclimática sobre o aporte e proveniência dos sedimentos da margem leste (Bacia de Santos) do Brasil, e as anomalias do Ce e Eu, confrontando técnicas analíticas distintas (ICP-MS e XRF core scanner) nos principais eventos abruptos (Younger Dryas e Heinrich events) ao longo dos últimos 45.000 anos. Igualmente é discutido a proveniência do material sedimentar por meio de razões entre Elementos Terras Raras leve (ETRL) e Elementos Terras Raras pesado (ETRP) comparando possíveis fontes disponíveis na literatura. O padrão de distribuição indica enriquecimento em ETRM sobre ETRL e ETRP em todos os eventos. Isso significa que a proveniência deste material, provavelmente, deve-se a uma única fonte. As concentrações dos ETRL são sempre maiores que ETRM e ETRP. Esse padrão é outro indicativo de fonte única do material sedimentar. O somatório das concentrações dos ETR durante o MIS 2 é sempre maior do que o MIS 1. O comportamento dos ETR durante os eventos Heinrich são bem similares. A média das concentrações dos ETR nestes eventos são superiores aos encontrados no MIS 1 – Interglacial. As análises das razões Fe/Ca e Ti/Ca pelas duas técnicas mostram-se coerentes e indicam maiores durante o MIS 2. Isto é devido ao aumento de chuvas na região (intensificação do SMAS), nível do mar regressivo (plataforma continental exposta) e por efeitos de diluição do carbonato marinho estimulada pela entrada de matéria orgânica. As razões Al/Si e Fe/K apresentam sinais distintos ao longo do testemunho deste estudo. O aumento de Si durante o MIS 2, em relação aos outros períodos, indica que o glacial foi menos úmido que o interglacial. O aumento de K dentro dos eventos Heinrich indica mudança no padrão de intemperismo continental devido aos episódios de chuvas e aumento no intemperismo químico nas bacias de drenagens. A anomalia do Ce é negativa em todos os períodos e indica condições oxidantes no ambiente deposicional ou oriundas de uma porção detrítica continental. A anomalia do Eu é ligeiramente positiva para todos os períodos. Isto é um indicativo de assimilação ou acúmulo de feldspato. Dados de cinco possíveis fontes para a proveniência do material foram extraídos da literatura. Os sedimentos de Cabo Frio apresentam fracionamento entre ETRL e ETRP próximos aos dados deste estudo. Entretanto, para a razão (Eu/Sm) observa-se boa correlação com fontes vindas da Patagônia e do Rio da Prata. Alguns autores apontam a pluma do Rio da Prata na contribuição sedimentar na região da Bacia de Santos. / The continental sediments deposited in the ocean floor are conditioned, mainly, to the evolution of the climate, the geological substrate and the type of transport, being the fluvial transport of the greater magnitude. Once deposited, the sediments become records of the past and carry information in a form of geochemical signature. Rare Earth Elements (REE) present a coercive behavior along a sedimentary column making them useful for studies of sedimentary origin. Ratios for larger elements (Fe/Ca, for example) are indicators of the reconstruction of the terrigenous port. The geochemistry of the ETR and major elements are determined in this work to understand the paleoclimatic dynamics on the contribution and provenance of the sediments of the eastern margin (Santos Basin) of Brazil, and the anomalies of the Ce and Eu, confronting different analytical techniques (ICP- MS and XRF core scanner) in the main abrupt events (Younger Dryas and Heinrich events) over the last 45,000 years. The origin of the sedimentary material is also discussed by means of ratios between Light Rare Earth Elements (LREE) and Heavy Rare Earth Elements (HREE) comparing possible sources available in the literature. The distribution pattern indicates MREE enrichment over LREE and HREE in all events. This means that the origin of this material, probably, is related to a single source. LREE concentrations are always higher than MREE and HREE. This pattern is another indicative of a single source of sedimentary material. The sum of REE concentrations during MIS 2 is always greater than MIS 1. The behavior of REE during Heinrich events is very similar. The mean REE concentrations in these events are higher than those found in MIS 1 - Interglacial. The analyses of Fe/Ca and Ti/Ca ratios are stronger than those observed during the investigation period (MIS) due to the regressive margin level (continental shelf exposed), and the effects of dilution of the marine carbonate stimulated by imput of organic matter. The Al/Si and Fe/K ratios show distinct signals over time during this study. The increase of Si during MIS 2, in relation to the other periods, indicates that the glacial was less humid than the interglacial. The increase of K within the Heinrich events indicates a change in the continental weather pattern due to rainfall episodes and increase in chemical weathering in the drainage basins. The Ce anomaly is negative at all periods and indicates oxidizing conditions in the depositional environment or from a continental detrital portion. The Eu anomaly is slightly positive for all periods. This is an indicative of assimilation or accumulation of feldspar. Data from five possible sources for a sample of the material was extracted from the literature. The Cabo Frio sediments show the fractionation between LREE and HREE. However, for a (Eu / Sm) ratio a good correlation is observed with sources coming from Patagonia and Rio de la Plata. Some authors point out a region of the River Plate and a sedimentary region in the region of the Santos Basin.