Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences Naturelles : Faculté des sciences de Paris : 1885. / Titre provenant de la page de titre du document numérisé.

Thèse doctorat : Géosciences Marines : Brest : 2003. Thèse doctorat : Géosciences Marines : Università Degli Studi Di Cagliari : 2003. / Thèse soutenue en co-tutelle. Bibliogr. p. 309-325.

Th. Univ.--Géol.--Dijon, 1992. / Résumé en français et en anglais. bibliogr. p. 291-302.

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

Ce travail de thèse avait un double objectif: préciser les relations entre les organismes marins paléozoïques et les changements paléoenvironnementaux et si possible établir un modèle applicable dans différents domaines paléogéographiques et à différentes époques du Paléozoïque. Dans ce but, des analyses sédimentologiques, paléoécologiques et taphonomiques ont été réalisées afin de déterminer la réponse de la faune benthique aux variations du niveau marin, dans un contexte environnemental de plate-forme, à 2 époques différentes, l'Ordovicien supérieur et le Dévonien inférieur.<br /><br />Une coupe du Caradoc-Ashgill de Sardaigne, cinq coupes de l'Emsien inférieur du Massif armoricain et une coupe de l'Emsien inférieur d'Espagne (León) ont été choisies. La démarche de l'étude consiste en une analyse séquentielle à haute résolution et en un échantillonnage détaillé, destiné à l'étude paléontologique (taphonomie, définition d'associations d'organismes récurrents, systématique). Dans ce travail, seuls les brachiopodes ont été étudiés du point de vue systématique. Les brachiopodes décrits et figurés comportent 20 espèces pour l'Ordovicien supérieur sarde et 33 espèces pour le Dévonien inférieur Ibéro-armoricain.<br /><br />L'étude stratonomique a permis de reconnaître plusieurs types de faciès sédimentaires et les conditions de dépôt, en relation avec la distance à la ligne de rivage. L'empilement des faciès sédimentaires s'organise en séquences génétiques engendrées par les fluctuations du niveau relatif de la mer. Le signal de variation du niveau marin est cyclique et semble lié aux changements des paramètres orbitaux de Milankovitch. Des associations d'organismes, définies à l'aide d'analyses multivariées (analyses en composantes principales, classification hiérarchique), se répartissent de façon récurrente et en accord avec les faciès sédimentaires, caractérisant ainsi des milieux de dépôt différents. 16 associations sont ainsi définies: l'association à 'Longvillia', 'Nicolella', 'Paucicrura' et 'Ibéromena' de l'Ordovicien supérieur de Sardaigne; l'association à 'Adolfia', 'Stenorhynchia', 'Chonétides', 'Crinoïdes-Brachiopodes', 'Crinoïdes-Ostracodes', 'Ostracodes', 'Ostracodes-Tentaculitides', 'Bryozoaires' et 'Dacryoconarides' du Dévonien inférieur du Massif armoricain; l'association à 'Rhynchonellides', 'Spiriférides' et 'Tétracoralliaires-Crinoïdes-Dacryoconarides' du Dévonien inférieur ibérique. Une grande partie des archives paléontologiques est conservée au sein de concentrations coquillières d'épaisseur variable. L'étude des concentrations coquillières, en considérant les différents critères taphonomiques et leur répartition au sein des séquences génétiques, a permis la distinction de 2 types de concentration et l'élaboration d'un modèle expliquant leur mise en place. La formation des concentrations coquillières est liée à la dynamique des tempêtes (facteurs autocycliques) et aux variations du niveau marin (facteurs allocycliques). Les concentrations fines de tempêtes (type A) se forment préférentiellement lors des phases de chute du niveau marin à très haute fréquence, tandis que les concentrations composites de tempêtes (type B) s'individualisent lors des périodes d'élévation du niveau de la mer à très haute fréquence. Ces périodes se caractérisent par des apports sédimentaires faibles: il s'agit d'intervalles de stabilité à l'interface eau-sédiment, favorisant la rétroaction taphonomique ou encore l'activité des organismes perforants (bioérosion). Les accumulations coquillières qui en résultent sont des niveaux condensés, caractérisées par l'amalgame de nombreuses générations d'organismes.<br /><br />La complémentarité des approches séquentielles et paléontologiques se révèle fructueuse dans la compréhension de la dynamique des associations: le résultat des analyses multivariées des niveaux à partir de leur contenu faunique est en accord avec les regroupements établis par la stratigraphie séquentielle. Les associations reflètent clairement les fluctuations du niveau marin. Lors des variations progressives et modérées du niveau marin, les remplacements d'associations se caractérisent par une réorganisation de la composition taxonomique, de la diversité et des réseaux trophiques (remplacements d'associations par réorganisation). Lors de variations rapides et importantes du niveau marin, les remplacements d'association se définissent par des renouvellements dans la structure écologique (remplacements d'associations par renouvellement). Des changements paléoécologiques sont ainsi définis en relation avec les variations eustatiques.

Cette étude s'attache à définir l'impact paléobiologique des variations du niveau marin à différents niveaux d'organisation et en particulier sur l'évolution d'un groupe fossile marin benthique du Jurassique: les Ornithellidés (Brachiopodes). Les différentes échelles de temps et de domaines ou s'exercent les changements du milieu marin amènent à considérer ceux-ci comme l'interaction de trois dynamiques: celle du milieu, celle des communautés benthiques, celle des populations de brachiopodes. Cette hiérarchie structure la démarche d'analyse en 3 étapes : analyse des séries sédimentaires par la stratigraphie séquentielle, analyse de la diversité des assemblages à brachiopodes, analyse de la variation dans les populations de brachiopodes. La stratigraphie séquentielle des séries carbonatées et argileuses du Bassin de Paris donne en premier lieu les grands événements de variation du niveau de la mer et permet en outre la corrélation fiable des milieux de dépôts depuis la plate-forme superficielle jusqu'aux domaines distaux relativement profonds. Le résultat principal de cette première étape et la mise en évidence de deux types de séquences de dépôts: l'un correspond à des séquences d'inondation sous une tranche d'eau relativement importante de la plateforme préalablement émergée, l'autre est le type de séquences de construction de plate-forme où la sédimentation carbonatée compense la montée du niveau marin en aboutissant à des milieux très proches de l'émersion. Ces changements dans le milieu marin ont une répercussion sur l'organisation des communautés benthiques qui subissent des renouvellements importants de leur composition taxonomique. Les faunes de domaine profond jouent le rôle de réserve et viennent envahir le domaine de plate-forme avec une association à chaque fois renouvelée. Ces renouvellements permettent de caractériser chaque séquence et surtout leur cortège transgressif par une association de brachiopodes. Ces associations ont une valeur de marqueur biostratigraphique qui a été confirmée à l'échelle du Bassin de Paris et a été testée par des corrélations de subsurface. La seconde étape traite de la structure des niveaux majeurs à brachiopodes. Trois structures (mono, oligo, polyspécifique) sont définies par une classification génétique descriptive, et par analyse factorielle. Chacune d'elles correspond à un degré différent de condensation ("time-averagingOO ) de durées respectivement de l'ordre de quelques années, quelques milliers d'années, quelques dizaines de milliers d'années. Ces degrés de condensation permettent l'établissement de processus de rétroaction taphonomique plus ou moins poussés qui favorisent la faune épibenthique de substrats durs. La rétroaction * taphonomique bénéficie visiblement aussi aux brachiopodes qui sont dominants dans les communautés. Une synthèse de ces éléments aboutit à un modèle de renouvellement et de structuration des communautés benthiques à brachiopodes, en relation avec les variations du niveau marin. La troisième partie porte sur l'impact de ces variations historiques et écologiques, dans les populations d'Ornithellidés (Digonella, Obovothyris, Ornithella). La modélisation de la coquille relativement simple de Digonella montre qu'il existe des contraintes d'expression morphologique, dépendant de l'interaction entre l'acquisition de la biconvexité de la coquille et la différenciation de son contour. Ces contraintes apportent un moyen de lecture des hétérochronies de développement à l'origine de la variabilité des populations, entre un pôle d'accélération et un pôle de ralentissement du développement. Ces hétérochronies donnent à chaque population une composition morphotypique différente qui est confrontée à la dynamique des communautés. D'une manière générale, la composante de ralentissement est d'autant plus marquée dans les populations de Digonella, que la rétroaction taphonomique est plus poussée. En assurant le maintien des supports disponibles sur le fond, ce processus permet en effet l'adoption d'un mode de vie constamment fixé. L'histoire du groupe des Ornithellidés apparaît ainsi comme une exploitation répétée de la conjonction de circonstances historiques et écologiques guidées par les périodes d'inondation du domaine de plate-forme. C'est finalement la cohérence naturelle de ces changements à l'échelle des populations, des communautés et de l'environnement marin qui peut contribuer à justifier la démarche entreprise ici.

Ce travail de thèse avait un double objectif: préciser les relations entre les organismes marins paléozoïques et les changements paléoenvironnementaux et si possible établir un modèle applicable dans différents domaines paléogéographiques et à différentes époques du Paléozoïque. Dans ce but, des analyses sédimentologiques, paléoécologiques et taphonomiques ont été réalisées afin de déterminer la réponse de la faune benthique aux variations du niveau marin, dans un contexte environnemental de plate-forme, à 2 époques différentes, l'Ordovicien supérieur et le Dévonien inférieur. Une coupe du Caradoc-Ashgill de Sardaigne, cinq coupes de l'Emsien inférieur du Massif armoricain et une coupe de l'Emsien inférieur d'Espagne (León) ont été choisies. La démarche de l'étude consiste en une analyse séquentielle à haute résolution et en un échantillonnage détaillé, destiné à l'étude paléontologique (taphonomie, définition d'associations d'organismes récurrents, systématique). Dans ce travail, seuls les brachiopodes ont été étudiés du point de vue systématique. Les brachiopodes décrits et figurés comportent 20 espèces pour l'Ordovicien supérieur sarde et 33 espèces pour le Dévonien inférieur Ibéro-armoricain. L'étude stratonomique a permis de reconnaître plusieurs types de faciès sédimentaires et les conditions de dépôt, en relation avec la distance à la ligne de rivage. L'empilement des faciès sédimentaires s'organise en séquences génétiques engendrées par les fluctuations du niveau relatif de la mer. Le signal de variation du niveau marin est cyclique et semble lié aux changements des paramètres orbitaux de Milankovitch. Des associations d'organismes, définies à l'aide d'analyses multivariées (analyses en composantes principales, classification hiérarchique), se répartissent de façon récurrente et en accord avec les faciès sédimentaires, caractérisant ainsi des milieux de dépôt différents. 16 associations sont ainsi définies: l'association à 'Longvillia', 'Nicolella', 'Paucicrura' et 'Ibéromena' de l'Ordovicien supérieur de Sardaigne; l'association à 'Adolfia', 'Stenorhynchia', 'Chonétides', 'Crinoïdes-Brachiopodes', 'Crinoïdes-Ostracodes', 'Ostracodes', 'Ostracodes-Tentaculitides', 'Bryozoaires' et 'Dacryoconarides' du Dévonien inférieur du Massif armoricain; l'association à 'Rhynchonellides', 'Spiriférides' et 'Tétracoralliaires-Crinoïdes-Dacryoconarides' du Dévonien inférieur ibérique. Une grande partie des archives paléontologiques est conservée au sein de concentrations coquillières d'épaisseur variable. L'étude des concentrations coquillières, en considérant les différents critères taphonomiques et leur répartition au sein des séquences génétiques, a permis la distinction de 2 types de concentration et l'élaboration d'un modèle expliquant leur mise en place. La formation des concentrations coquillières est liée à la dynamique des tempêtes (facteurs autocycliques) et aux variations du niveau marin (facteurs allocycliques). Les concentrations fines de tempêtes (type A) se forment préférentiellement lors des phases de chute du niveau marin à très haute fréquence, tandis que les concentrations composites de tempêtes (type B) s'individualisent lors des périodes d'élévation du niveau de la mer à très haute fréquence. Ces périodes se caractérisent par des apports sédimentaires faibles: il s'agit d'intervalles de stabilité à l'interface eau-sédiment, favorisant la rétroaction taphonomique ou encore l'activité des organismes perforants (bioérosion). Les accumulations coquillières qui en résultent sont des niveaux condensés, caractérisées par l'amalgame de nombreuses générations d'organismes. La complémentarité des approches séquentielles et paléontologiques se révèle fructueuse dans la compréhension de la dynamique des associations: le résultat des analyses multivariées des niveaux à partir de leur contenu faunique est en accord avec les regroupements établis par la stratigraphie séquentielle. Les associations reflètent clairement les fluctuations du niveau marin. Lors des variations progressives et modérées du niveau marin, les remplacements d'associations se caractérisent par une réorganisation de la composition taxonomique, de la diversité et des réseaux trophiques (remplacements d'associations par réorganisation). Lors de variations rapides et importantes du niveau marin, les remplacements d'association se définissent par des renouvellements dans la structure écologique (remplacements d'associations par renouvellement). Des changements paléoécologiques sont ainsi définis en relation avec les variations eustatiques.