Les causes du refroidissement climatique global qui caractérisent le Crétacé supérieur (~100 – 65 Ma) ne sont pas encore bien établies. L’évolution de la courbe des températures des eaux de fond et de surface des océans montre une accélération de ce refroidissement au cours du Campanien (~84 Ma), aussi l’objectif de ce travail était-il d’explorer les causes possibles de ce refroidissement en se focalisant sur l’étude des sédiments d’âge Campanien de divers bassins sédimentaires téthysiens, boréaux et atlantiques.Le premier objectif fut de déterminer l’extension spatiale des changements de cortèges argileux dans la Téthys et le domaine boréal. La minéralogie des argiles de plusieurs sites (hémi)pélagiques, sélectionnés selon un transect N-S de 5 à 45° N, a révélé une intensification de l’altération continentale au Campanien, marquée notamment par des apports accrus de kaolinite. Au cours du temps, ces apports liés au soulèvement de nouveaux domaines continentaux semblent se propager du Sud au Nord. Cette propagation est très certainement gouvernée par le mouvement antihoraire de la plaque africaine et de son rapprochement progressif de la plaque européenne. L’intensification de l’altération continentale semble aussi s’accompagner de la mise en place d’une ceinture climatique plus humide à l’origine du développement des bauxites.Le Campanien est également marqué par d’importantes modifications paléogéographiques, telles que l’élargissement de l’Atlantique Sud et Nord ainsi que la restriction du domaine téthysien. Le déplacement des masses continentales est probablement à l’origine d’une réorganisation majeure des courants océaniques. Dans le domaine téthysien, au Crétacé supérieur la courantologie est dominée par le « Tethyan Circumglobal Current » (TCC), courant latitudinal traversant l’océan téthysien et le passage des Caraïbes, d’est en ouest, qui semblerait s’intensifier au Campanien. Nous avons donc tenté de reconstituer l’évolution de la circulation profonde du TCC au cours du Crétacé supérieur, grâce une approche fondée sur les isotopes du néodyme (Nd). L’évolution de l’ɛNd des eaux de fond locales de trois sites (hémi)pélagiques situés sur le trajet potentiel de ce courant a été analysé à partir de la fraction carbonatée des sédiments : la coupe de Shahneshin à l’entrée du corridor téthysien (bassin du Zagros, Iran), la coupe de Gubbio – la Bottaccione dans la Téthys centrale (bassin des Marches – Ombrie, Italie) et le forage DSDP Site 146 dans le passage des Caraïbes (bassin du Venezuela, mer des Caraïbes). L’ɛNd de la fraction résiduelle des sédiments a également été déterminée, afin de discuter l’impact potentiel des échanges locaux eau-sédiments. L’évolution de l’ɛNd des eaux de fond locales, couplée à la minéralogie des argiles et à celle de l’ɛNd des résidus a révélé que les signatures minéralogiques et géochimiques des sites de Shahneshin et 146 semblent être affectées de façon significative par des processus locaux (tectonique, volcanisme). Une augmentation de l’écart entre l’ɛNd de l’eau de fond locale et des résidus est cependant compatible avec des apports accrus d’eaux du Pacifique dans l’est de la Téthys au cours du Campanien. Le site de Gubbio semble quant à lui recevoir des apports d’eaux atlantiques en profondeur, suggérant que si le TCC est présent dans cette région, il n’atteint pas la base de la colonne d’eau au niveau de ce site. / The origin of the Late Cretaceous (~100 – 65 Ma) global cooling is not yet well understood. The evolution of sea surface and bottom temperatures shows an acceleration of the cooling during the Campanian stage (~84 Ma). The main goal of this study was to explore the processes driving this cooling, focusing on Campanian sediments from the Tethyan, Boreal and Atlantic realms.The clay mineralogical assemblages of several (hemi)pelagic sites, selected along a S-N transect, from 5° to 45°N, reveal an increase in continental weathering during the Campanian, expressed by enhanced kaolinite inputs. The detrital input related to the uplift of new continental areas seems to evolve from south to north. This propagation is likely linked to the anticlockwise rotation of the African plate and the progressive closure to the Tethys Ocean. Enhanced continental weathering seems also linked to more hydrolysing conditions in the studied regions, resulting in bauxite development.The Campanian stage was characterised by major palaeogeographic changes, such as the widening of south and north Atlantic oceans and the closure of the Tethyan realm. The motion of continental plates is likely responsible for a major reorganization of the oceanic currents. During the Late Cretaceous, the so called “Tethyan Circumglobal Current” (TCC) current flows latitudinally through the Tethyan Ocean to the Caribbean gateway, from east to west, and seems to intensify during the Campanian stage. Thus, we tried to reconstruct the evolution of the deep oceanic circulation within the TCC pathway during the Late Cretaceous, based on a geochemical approach using the neodymium (Nd) isotopes. The evolution of ɛNd of local bottom water of three (hemi)pelagic sites located on the possible pathway of this current has been analysed on the carbonate fraction of the sediments : the Shahneshin section located at the main entrance of the Tethyan passage (Zagros basin, Iran), the Gubbio – la Bottaccione section located at the centre of the Tethys (Umbria – Marche basin, Italy) ocean and the DSDP site 146 located in the Caribbean gateway (Venezuela basin, Caribbean sea). The ɛNd of the insoluble fraction of the sediments was analysed, in order to discuss of the role of local exchanges between water and sediments. The evolution of the deep water ɛNd along with that of residue ɛNd and clay mineralogical assemblages shows that geochemical and mineralogical signatures of Shahneshin and 146 sites are largely controlled by local processes (tectonic and volcanism), although an increased input of radiogenic Pacific waters may be detected at Shahneshin during the Campanian. The Gubbio site seems to be influenced by atlantic waters entering western Tethys, suggesting that the TCC did not reach the base of the water column at this site.

Les enregistrements climatiques globaux à l’échelle géologique entre le Crétacé et le début du Cénozoïque indiquent des variations de grande amplitude. Sur le long terme, celles-ci sont déterminées par l’équilibre entre la composition atmosphérique en gaz à effet de serre, principalement le CO2, issus du dégazage volcanique et l’altération continentale, modulée par les mouvements tectoniques des continents. Dans cette thèse, les liens entre paléogéographie et CO2 ont été étudiés dans le contexte des interactions entre climat et calottes de glace au cours d’un intervalle de temps dit de « greenhouse », entre 120 et 34 Ma. L’utilisation d’une suite de modèles impliquant un modèle couplé moyenne résolution, un modèle atmosphérique haute résolution et un modèle de calotte de glace, a permis de montrer que les changements paléogéographiques survenant au Crétacé ont régulé la présence de glace en Antarctique. Dans un second temps, une nouvelle méthode de couplage climat-calotte a été développée pour étudier la glaciation Eocène-Oligocène. Ces développements ont permis de reconstruire une évolution fidèle de celle-ci, en bon accord avec les données. Deux rétroactions liées à cette glaciation et à la chute concomitante du CO2 atmosphérique sont étudiées. En premier lieu, l’impact de la glaciation sur le Courant Circumpolaire Antarctique est abordé, montrant que celle-ci génère une intensification de ce courant. Ensuite, au sein d’une étude mêlant données et modèles pour documenter la présence de moussons en Asie dès l’Eocène moyen, il est montré que le changement climatique de la fin de l’Eocène induit une baisse d’intensité de la mousson asiatique. Enfin, dans la perspective d’analyser les conséquences des changements paléogéographiques du Cénozoïque sur la biogéochimie marine, des tests de sensibilité aux passages océaniques de Panama et de Drake ont été réalisés. / On geological timescales, global climate proxies indicate that variations of large magnitude occur between the Cretaceous and the Cenozoic. On the long term, these variations are mostly determined by the equilibrium between the greenhouse gases composition of the atmosphere, primarily the CO2, and continental weathering set up by the spatial location of Earth’s landmasses. Here, the links between paleogeography and CO2 are looked upon in a climate-ice sheet interactions framework during a greenhouse period of Earth history (120 – 34 Ma). A suite of models involving both coupled and ice sheet models have been used to demonstrate that paleogeographic reorganizations have regulated the presence of ice over Antarctica during the Cretaceous. In a second time and using a similar setup, a new method for climate-ice sheet coupling have been developed and applied to the Eocene-Oligocene (EO) glaciation to yield a new scenario of ice evolution, in good agreement with data. Two feedbacks related to this glaciation and the coeval atmospheric CO2 fall are investigated. First, it is shown that the EO glaciation generates an intensification of the Antarctic Circumpolar Current. Second, within a data-model study demonstrating active Asian monsoons as old as the mid-Eocene, it is shown that the climatic change at the end of the Eocene is responsible for a reduction in the intensity of the Asian monsoon. Finally, with the aim of analysing the effect of paleogeographic changes on marine biogeochemistry during the Cenozoic, sensitivity tests to Drake Passage and Panama Seaway have been carried out.

Dans le système climatique global, l’océan Atlantique Nord est considéré comme une région très sensible qui joue un rôle crucial pour la dynamique de l’hémisphère nord via la circulation méridienne de retournement de l'océan Atlantique (AMOC), dont fait partie le système de front/courant des Açores. La thèse a pour but d’analyser les interactions hydrographiques et climatiques complexes dans la région des Açores, pour le Pléistocène moyen­‐Holocène, par l’analyse des foraminifères planctoniques de deux carottes prélevées en 2013 (Oceanograflu 2013), dans le segment OH1 de la ride médio-atlantique. La thèse est structurée en trois chapitres/articles qui présentent les principaux résultats et leur interprétation. Le premier article a pour but d’établir le modèle d’âge le plus précis possible et de tracer l’histoire de la production/préservation des carbonates dans la région des Açores, au cours du dernier cycle glaciaire. Pour ce faire, les valeurs de carbonate et δ18OG.ruber des deux carottes ont été analysées à haute résolution. Par ailleurs, l’application de la «Modern Analog Technique» à l’analyse des assemblages des foraminifères planctoniques a permis d’estimer les variations de température des eaux de surface (SST-mat). Les courbes d’abondance des espèces résistantes et sensibles à la dissolution ont permis de mettre en évidence d’éventuels intervalles de plus forte dissolution. La partie supérieure de chaque carotte a été datée par spectrométrie de masse (AMS)14C sur les tests de foraminifères. Le modèle d’âge adopté se base également sur la corrélation entre les courbes de δ18OG.ruber et l’enregistrement haute résolution du δ18OG.bulloides de la carotte MD95-2042 (Shackleton et al. 2000) de la marge ibérique, récemment recalibrée en utilisant les données synthétiques LS16 de δ18O (Lisiecki and Stern 2016) relatives aux foraminifères benthiques. L’analyse spectrale a permis de démontrer que les oscillations des valeurs de carbonate et du δ18OG.ruber, lors des derniers 144ka, sont contrôlées par un forçage climatique (orbital et sub-orbital) dans la région des Açores. La comparaison des courbes de carbonate et celles des espèces résistantes à la dissolution, pour les deux carottes situées à des profondeurs différentes, a permis de montrer les variations verticales de la lysocline de la calcite, en particulier lors des évènements de refroidissement plus extrêmes, par exemple à 22,1 kyr avec une remontée de la lysocline de 1000m environ. Le deuxième article essaie de reconstituer la variabilité complexe de l’hydrographie et de la paléoproductivité de l’Atlantique centre Nord lors des derniers 144 kyr grâce à l’analyse des assemblages des foraminifères planctoniques combinée à celle des variations de la température des eaux de surface (SST­‐mat). Les fluctuations d’abondance d’espèces actuellement caractéristiques de masses d’eau et/ou des systèmes de front/courant dans l’Atlantique Nord ont été utilisées comme traceurs paléocéanographiques. Cette approche a permis d’évaluer la migration latitudinale/longitudinale du système de front/courant des Açores durant le Quaternaire récent ainsi que celle d’autres fronts et/ou courants caractéristiques de l’Atlantique centre Nord. Le troisième article se focalise sur la variabilité du groupe G. ruber gr. dans la région des Açores. G. ruber a été considéré comme un plexus regroupant plusieurs autres espèces et sous espèces. Plus récemment, des études moléculaires et géochimiques mis en évidence la présence de plusieurs génotypes au sein du plexus G. ruber, ce qui implique l’existence de plusieurs (sous­‐) espèces avec des modes de calcification et des préférences écologiques différentes. Malgré l’abondante littérature récente sur ce sujet, les liens entre ces différents génotypes, variants morphologiques, préférences écologiques, et modes de calcification ne sont pas encore très bien compris. (...) / In the global climatic system, the North Atlantic Ocean is considered as a highly sensitive region, which plays a crucial role in the Northern Hemisphere dynamics through the so­‐called Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) system, of which the Azores Front/Current System represents an important part. The main aim of the thesis is to reconstruct the complex hydrographic and climatic interactions in such a climatically­‐sensitive area during middle Pleistocene to Holocene through the analysis of the planktonic foraminifera from two cores collected in the OH1 segment of the Mid‐Atlantic Ridge (MAR) south‐westward of the Azores archipelago during the Oceanograflu 2013 cruise. The manuscript is structured in three chapters presenting the major results and their interpretation (...)

Les systèmes carbonatés lacustres salins présentent un fort potentiel d’enregistrement des changements paléogéographiques et paléoclimatiques. Ce manuscrit présente une méthode d’analyse pluridisciplinaire (sédimentologie, écologie, stratigraphie, paléontologie, géochimie et paléomagnétisme) et multi-échelle (µm au km) appliquée au bassin lacustre d’Alès et des régions limitrophes au cours du Priabonien (–38 à –33,5Ma). Cette approche a permis d’apporter de nouveaux éléments dans les reconstitutions paléoenvironnementales, paléogéographiques et paléoclimatiques du sud–est de la France au Priabonien. De nouveaux concepts sédimentologiques et stratigraphiques transposables à d’autres systèmes lacustres sont mis en avant. Enfin, les observations permettent de reconstituer, dans un cadre temporel bien contraint, l’histoire de la détérioration climatique précédant la limite Eocène–Oligocène qui correspond à la plus grande crise climatique de ces 50 derniers millions d’années. / Lacustrine carbonate systems are of great interest to record the paleogeographic and paleoclimatic changes. This manuscript provides a multi-disciplinary (sedimentology, ecology, stratigraphy, paleontology, geochemistry and paleomagnetism) and a multi-scale (from µm to km) analysis dedicated to the Alès Basin and the neighboring areas during the Priabonian (–38 to –33.5Ma). Such joint approach has already allowed us to bring new elements regarding the paleoecological, paleoenvironmental and paleoclimatic interpretations. New sedimentological ideas and stratigraphic concepts emerge and could be transposed to such saline lacustrine systems as analogues. Finally, the well-defined chronostratigraphic framework can be used to decipher the climatic deterioration recording prior to the Terminal Eocene Event at the Eocene–Oligocene boundary (the most profound climatic change of the past 50 million years.

Cette thèse est centrée sur les changements paléoenvironnementaux et climatiques survenus dans le période entre 130 et 70 ka (Dernier Complexe Interglaciaire), pour étudier la variabilité du climat à long terme sur l'environnement, sur la base des données de pollen à haute résolution provenant des sédiments du lac Ohrid (Albanie / F.Y.R.O.M), le plus ancien lac d'Europe. La reconstruction du climat obtenue à partir des données polliniques est basée sur un intervalle plus large, 160-70 ka.Le matériel pollinique provient des sédiments prélevés en 2013, dans le cadre du projet SCOPSCO (Scientific Collaboration On Past Speciation Conditions in Lake Ohrid) dont le carottage a été financé par l'ICDP (International Continental Scientific Drilling Program). Pendant la campagne de carottage, 6 carottes parallèles ont été prélevées à partir de l’épicentre du lac, obtenant une séquence composite extraordinaire de 569 m (DEEP).Les 247.8 m supérieurs de la carotte DEEP ont été datés et ils couvrent les derniers 637 ka. Nous avons amélioré le modèle d’âge pour le Dernier Complexe Interglaciaire et en particulier pour la transition entre MIS6 et 5, en comparant les données polliniques avec d'autres proxies de la carotte DEEP et de la Méditerranée. Cela rend le lac Ohrid extrêmement important car pour les autres enregistrements de la région Européenne, de telles contraintes chronologiques ne sont pas disponibles.L'analyse des premiers 200 m de la carotte DEEP, couvrant les derniers 500 ka, a été étudiée avec une résolution de 1,6 ka. La séquence a révélé une alternance entre des ouvertures forestières et périodes boisées reflétant une cyclicité glaciaires-interglaciaires comparable à celle de la stratigraphie des isotopes marins. Parmi les différents cycles glaciaires-interglaciaires, l’analyse pollinique à haute résolution du Dernier Complexe Interglaciaire montre l'alternance classique de périodes caractérisées par la forêt (interstades, périodes chaudes et humides) et la végétation ouverte (stades, et périodes sèches), ressemblant clairement à la succession végétale et climatique bien connue des autres séquences européennes.Concernant le Dernier Interglaciaire (ou Eémien, 128-112 ka), l'analyse pollinique et les reconstructions quantitatives climatiques basées sur ces dernières identifient trois phases clés : une phase initiale caractérisée par un réchauffement soudain (propagation des forêts mésophiles), puis une diminution des températures associées à des conditions humides (expansion de Carpinus betulus) et à la fin un établissement progressif vers des conditions froides et sèches jusqu'à la fin de Eemian à 112 ka, confirmant l’hypothèse déjà avancée par plusieurs études antérieures basées sur des séquences polliniques européennes , à savoir que l’Eemien n'était pas une période climatiquement stable.D’autres changements climatiques sont également visibles dans la région du lac Ohrid entre 112-70 ka et probablement liés à la succession d'événements froids enregistrés dans les carottes de glace du Groenland, associé à un affaiblissement de l’AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation).Ce travail a permis de fournir une nouvelle séquence de référence pollinique pour le Dernier Complexe Interglaciaire en Europe. Ce travail a également permis de quantifier les paléoclimats pour la période 160-70 ka, encore peu étudiée en Europe, principalement dans le sud (<45 ° lat. N), où un seul enregistrement a été étudié pour toute la période, avec une résolution temporelle élevée.Sur la base de ces résultats, le lac Ohrid apparait comme un site clé pour l'étude des changements climatiques survenus à une échelle centenaire et millénaire dans une région de moyenne altitude entre les régions européennes et méditerranéennes, fournissant en outre des nouvelles informations sur la connexion entre les oscillations climatiques de la région méditerranéenne et de l'Hémisphère du Nord. / This thesis is focussed on the palaeonvironmental and climatic changes occurred during the period between 130 and 70 ka (Last Interglacial Complex), with the aims to investigate the long-term climate variability on environment, on the basis of high resolution pollen data from Lake Ohrid sediments (Albania/F.Y.R.O.M. border), the oldest lake in Europe. The climate reconstruction obtained from pollen data is based on a wider interval, 160-70 ka.The investigated pollen material comes from the sediments retrieved in spring 2013 in the frame of the project SCOPSCO (Scientific Collaboration On Past Speciation Conditions in Lake Ohrid) whose drilling was financed by the ICDP (International Continental Scientific Drilling Program). During the drilling campaign 6 parallel cores have been collected from the depocenter of Lake Ohrid obtaining an extraordinary composite sequence 569 m long (DEEP).The upper 247.8 m of DEEP core have been dated using tephrostratigraphic information and tuning of biogeochemical proxy data to orbital parameters and covers the last 637 ka. In the framework of this careful temporal establishment, an even more precise chronology for the Last Interglacial Complex, and in particular for the transition between MIS6 and 5, was obtained by comparing pollen data from the same period with other DEEP and Mediterranean proxies. This make Lake Ohrid extremely important because for the other records from Mediterranean and European area such chronological constrains are not available and so the chronologies are less precise.The pollen analysis results come from the uppermost 200 m of the DEEP core (covering the last 500 ka) and revealed a succession of non-forested and forested periods clearly connected with glacial–interglacial cycles of the marine isotope stratigraphy.Among the different glacial-interglacial cycle, the new high-resolution pollen stratigraphy of the Last Interglacial Complex shows the classical alternation of periods characterized by forest (interstadials, warm and wet periods) and open vegetation (stadials, cold and dry periods), clearly resembling the well-known vegetational and climate succession of other European records.Concerning the Last Interglacial (or Eemian, 128-112 ka, roughly equivalent to MIS5e), pollen analysis and climate quantitative reconstructions identify three key phases with a slight different timing, with an initial phase characterized by a sudden warming (propagation of mesophilous forests), then a decrease of temperatures associated with wet conditions (expansion of Carpinus betulus) and at the end a progressive establishment towards cold and dry conditions until the termination of Eemian at 112 ka, confirming what other previous studies on European records said, namely Eemian was not a stable period.Several abrupt events are in also identified, during the successive stadials and interstadials (Early Last Glacial), probably correlated to the succession of cold events recorded in the Greenland ice core records, associated to a weakening of the North Atlantic Meridional Overturning Circulation.This work provides a new pollen reference sequence for the Last Interglacial Complex in Europe and concerning climate reconstruction provides new information for a period (160-70 ka, from the last part of Riss Glaciation to the beginning of Würm Glaciation) still poorly investigated in Europe, mostly in the south (< 45° lat. N), where only one record has been studied for the whole interval, with high resolution time.According to my results, Lake Ohrid can be considered a key role site for the investigation of the climatic changes occurred in centennial and millennial scale in a region of mid-altitude between European and Mediterranean areas, providing furthermore new evidence for the connection between the Europe and Northern Hemisphere climate oscillations.

L'accélération du développement industriel a eu des répercussions importantes sur le climat planétaire, en particulier sur le réchauffement des pôles au cours des dernières décennies. Afin d'anticiper les changements climatiques futurs, il faut comprendre la variabilité naturelle actuelle et passée du climat. Dans le cadre de ma thèse doctorale, je me suis intéressé à l'histoire climatique du Nunatsiavut, une région subarctique peu documentée du Labrador (Canada). L'analyse palynologique des enregistrements géologiques conservés dans les sédiments océaniques permet d'établir un lien entre les paramètres environnementaux modernes et passés caractérisant les conditions de surface océanique (température, salinité, durée du couvert de glace, productivité primaire). Tout d'abord, j'ai décrit les assemblages modernes de kystes de dinoflagellés (= dinokystes) de quatre fjords du Nunatsiavut (Nachvak, Saglek, Okak et Anaktalak) localisés le long d'un gradient latitudinal. L'apparition et la dominance de kystes de dinoflagellés autotrophes caractérisent les fjords du Sud (Okak et Anaktalak). La présence dans le fjord d'Anaktalak de kystes calcaires de Scrippsiella cf. S. crystallina, indicateur de pollution anthropique, illustre vraisemblablement l'impact négatif de la mine de nickel récemment implantée dans la région. Ensuite, j'ai analysé de séquences sédimentaires courtes (25-30 cm) prélevées à Nachvak, Saglek et Anaktalak. Les assemblages fossiles de dinokystes et du pollen décrivent l'histoire climatique et océanique de la région au cours des derniers 150-300 ans. Bien que la tendance climatique en Arctique soit au réchauffement, les reconstitutions paléocéanographiques suggèrent une résilience climatique au Labrador, accompagnée d'un léger refroidissement des eaux de surface dans les fjords de Saglek et d'Anaktalak. Les assemblages fossiles du pollen illustrent ce refroidissement sur terre par un déplacement de la limite des arbres vers le sud. Finalement, l'analyse d'une séquence sédimentaire longue (812 cm) prélevée dans le fjord de Nachvak, en utilisant une approche multi-proxy combinant une solide chronologie AMS-14C et les assemblages de fossiles de grains de pollen et de dinokystes, a permis de reconstituer l'histoire climatique des 7 000 dernières années. Les reconstitutions paléocéanographiques dans le fjord de Nachvak révèlent un climat du début de l'Holocène influencé par l'Atlantique Nord, alors qu'une grande stabilité climatique est observée pour les 1 000 dernières années, probablement due à un effet de « barrière » du courant du Labrador qui charrie des eaux froides de l'Arctique.

Les assemblages de diatomées d’une série de carottes de sédiments prélevées à Effingham Inlet, île de Vancouver, Colombie-Britannique, mettent en évidence des variations climatiques et océanographiques. Le régime océanographique et climatique moderne de la région s’est établi à partir de 3200 ans cal. BP, marqué par une réduction de la production de diatomées, une remontée plus faible des eaux profondes ainsi qu’une variabilité climatique plus prononcée. Les assemblages de diatomées retrouvés dans les carottes ont démontré que les conditions plus saumâtres à la surface de la mer favorisent l’incursion d’eaux profondes extérieures. Ce renouvellement des eaux profondes est plus fréquent lors des périodes d’un plus faible cyclone des Aléoutiennes. L’arrivée soudaine de Rhizosolenia setigera et Minidiscus chilensis ainsi que d’une forme distincte de Thalassionema nitzschioides a été notée dans les carottes prélevées à Effingham Inlet. Ces espèces représentent des marqueurs chronologiques potentiellement utiles pour les études paléocéanographiques, possiblement à une échelle regionale. / Diatom assemblages retrieved from sediment cores recovered from Effingham Inlet, a fjord on the west coast of Vancouver Island, British Columbia, reflected local and regional ocean and climate patterns. Based on the diatom record, the modern ocean and climate regime for the region was established after 3200 cal yr BP marked by reduced diatom production, weaker upwelling, and greater climate variability. Diatom assemblages illustrated that less saline surface water conditions favour the renewal of deep-waters in the normally anoxic inner basin. Deep-water renewal was more common when a weaker and westward-displaced winter Aleutian Low favoured greater winter-spring precipitation that increased freshwater discharge into the fjord establishing more brackish surface conditions. The abrupt appearance of Rhizosolenia setigera and Minidiscus chilensis and a distinct morphotype of Thalassionema nitzschioides were recorded in sediment cores recovered from Effingham Inlet and provide well-dated, possibly regional chronological markers that are potentially useful for paleoceanographic studies.

L'histoire des remplissages sédimentaires du lac du Bourget et du Léman est abordée qualitativement et quantitativement par sismique réflexion à haute résolution, sonar à balayage latéral, carottages courts et analyses minéralogiques. La combinaison des données permet d'établir la part respective du contrôle climatique et sismo-tectonique de la sédimentation lacustre depuis la glaciation du Würm dans le NW des Alpes. La corrélation des stratigraphies sismiques avec les données chronologiques existantes permet de reconnaitre deux pulsations des glaciers de l'Isère et du Rhône il y a 35000 et 20000 ans BP environ. La position périphérique du lac du Bourget par rapport au flux glaciaire isèrois a favorisé une déglaciation rapide et un remplissage sédimentaire dominé par les apports fluvio-glaciaires, puis fluviatiles durant le Tardiglaciaire (entre 15000 et 10000 ans BP environ). En revanche, la position plus proximale du Léman par rapport au flux glaciaire rhôdanien s'est traduite par un retrait glaciaire plus tardif et polyphasé jusqu'à la fin du Tardiglaciaire (14000 ans BP environ). Le remplissage sédimentaire résulte donc principalement de dépôts sous-glaciaires et d'un remplissage glacio-lacustre accumulé dans un lac pro-glaciaire de plus en plus vaste. La sédimentation holocène est ensuite dominée par des apports argileux et des carbonates authigènes dans le lac du Bourget et le Petit lac Léman, alors que l'essentiel des apports détritiques est piégé dans le Grand lac Léman au front des fan deltas du Rhône et de la Dranse. Le prolongement d'accidents jurassiens NW-SE aux extrémités Nord et Sud du lac Bourget (accident de Culoz, faille du Col du Chat) a favorisé un surcreusement glaciaire et développé une déformation continue des remplissages tardiglaciaires, mais également le déclenchement séismique d'un remaniement gravitaire majeur à la transition Tardiglaciaire-Holocène. Dans le lac du Bourget, la combinaison des données de sonar à balayage latéral, de prélèvements de surface et de carottages courts, autorise également d'établir le fonctionnement actuel du lac et l'enregistrement sédimentaire du dernier millénaire à partir de la composition et de la texture du premier mètre de sédiment carotté. La chronologie du remplissage est établie à partir de l'extrapolation du taux de sédimentation défini sur le siècle par le 210 Pb et l37 Cs et validée par la reconnaissance d'événements historiques majeurs (crues, séismes, aménagements). Le Petit Age Glaciaire se traduit par une forte augmentation des régimes de crues entre le l7ème et le 19'me siècle, qui coïncide principalement avec le minimum d'activité solaire de Maunder (1650-1720 AD). L'évolution décennale et centennale de la sédimentation profonde continue est précisée à partir de l'analyse spectrale du signal sédimentaire à très haute résolution (minéralogie des argiles, calcimétrie, lamination), après avoir éliminé les dépôts événementiels. Une cyclicité de 45 ans est reconnue en différentes parties de la plaine lacustre, ainsi qu'une cyclicité de 4 à 5 ans dans la lamination durant le minima solaire de Sporer (1450-1550 AD). Les effets des principaux séismes historiques de la région du lac du Bourget sont présentés et leur extension régionale est discutée. L'instabilité sismo-tectonique tardiglaciaire-holocène s'enregistre essentiellement par des remaniements gravitaires et le développement d'homogénites (ou dépôts de seiches) lors des événements majeurs. La signature acoustique d'un dépôt de seiche préhistorique et la signature sédimentologique d'un dépôt de seiche historique correspondant au séisme survenu le 18 Février 1822, permettent de préciser l'influence de l'entrée en résonance de l'ensemble de la tranche d'eau, sur l'évolution des remaniements gravitaires lors d'un séisme.

Afin d’étudier les changements hydrologiques passés du « lac Noir » (dernière phase lacustre de la mer Noire) et l’expression de la Dernière Déglaciation en Europe centrale, des techniques analytiques variées ont été mises en œuvre sur la carotte MD04-2790 : modélisation, développement de méthodes statistiques, géochimie élémentaire et isotopique. La reconstitution de l’évolution des âges réservoir du « lac Noir » au cours des 30 derniers millénaires a permis de mieux comprendre les réponses hydrologiques du bassin aux changements climatiques (variations du niveau du plan d’eau, phases de stratification, possible déstabilisation d’hydrates de gaz). L’âge de la dernière reconnexion du « lac Noir » avec la mer Méditerranée a été révisé à 9 000 ans BP. L’interprétation des isotopes du Nd en termes de provenance des sédiments a permis de mettre en évidence que les pulses d’eaux de fonte arrivant dans le « lac Noir » au cours de l’événement de Heinrich 1 provenaient de la désintégration de la calotte fennoscandinave. Un mécanisme régional d’interactions climatiques entre lacs proglaciaires et atmosphère a été proposé pour expliquer l’organisation temporelle particulière des pulses d’eaux de fonte. Nos résultats renforcent le paradigme de Denton qui suggère que des stades prolongés sont nécessaires au passage du mode climatique glaciaire au mode interglaciaire. / In order to study the past hydrologic changes of the Black Sea “Lake”, various analytical techniques were applied to study the core MD04-2790: modelling, development of statistical approaches, elemental and isotopic geochemistry. The reconstructed reservoir age changes of the Black Sea “Lake” were interpreted in terms of the hydrologic responses of the lake to glacial/deglacial climate changes (water level change, water column stratification, possible chlatrate dissociation). Calendar age of the Black Sea “Lake” last reconnection to global ocean was also revised to 9,000 yr BP. Finally, drastic changes in &#949;Nd values strongly suggest that sediments deposited in response to Deglacial Water Pulses (DWP) during Heinrich Event 1 (HE1) originated from the Fennoscandian Ice Sheet (FIS), providing the first direct evidence that the Black Sea “Lake” recorded the collapse of the FIS. The peculiar temporal organisation of DWPs suggests outbursts of proglacial lakes into Dniepr catchment as well as regional climatic interactions between proglacial lakes and atmosphere. The HE1-timing of the DWPs occurrence would indicate that FIS was involved in the N-Atlantic circulation reduction that shifted Earth climatic machine towards interglacial conditions in accordance with Denton’s paradigm.

La concentration en isotopes de l'eau dans les glaces polaires et les sédiments marins est un précieux indicateur des températures passées si l'on comprend bien les échanges isotopiques entre l'océan, l'atmosphère et la cryosphère. La dynamique et la capacité de stockage des calottes glaciaires demeurent cependant méconnues à cause de la rareté des prélèvements de glace. Cette thèse, basée sur la modélisation de la glace en 3D, développe une méthode de traçage pour suivre les particules de glace afin de retrouver leurs conditions de déposition et de prédire la fine stratigraphie des calottes du Groenland et de l'Antarctique. La méthode est validée en comparant la prédiction du modèle avec les couches de glace aux sites de forage polaire profonds. En utilisant le modèle d'évolution du Groenland de l'UBC (Marshall et Clarke 1997) et les traceurs aux sites de GRIP, Dye 3 et Camp Century, j'étudie le climat lors de la précédente période inter-glaciaire, il y a 127000 ans, et trouve que la fonte de glace au Groenland provoqua une montée de 3.5 à 4.5 m du niveau des mers. La méthode est aussi appliquée aux conditions de déposition de la glace prélevée en Antarctique à Vostok, Dome Fuji et Dome C en combinant les traceurs au modèle de calotte du LGGE (Ritz et al. 2001). Je teste ainsi les hypothèses d'interprétation des enregistrements climatiques et examine les changements d'altitude et de morphologie de la calotte antarctique. Ayant prédit la fine stratigraphie des calottes polaires, j'en déduis la première estimation glaciologique de leur composition isotopique moyenne pour le présent et le passé et boucle ainsi le budget en isotope de l'eau de notre planète.