Les îles des archipels des Bermudes et des Bahamas sont caractérisées par l'alternance de dépôts carbonatés et de paléosols. L'origine de ces formations a été rapportée à l'accumulation puis à l'altération des poussières sahariennes. La minéralogie des paléosols des Bermudes est composée de carbonates, de minéraux argileux, de minéraux phosphatés et d'oxydes et hydroxydes de fer et d'aluminium. Le cortège argileux est composé de kaolinite, de chlorite et d'interstratifiés chlorite/vermiculite. Son analyse montre que le matériel à l'origine des paléosols provient de l'édifice volcanique sous jacent. L'apport volcanique est renforcé lors des périodes de bas niveau marin. Le matériel est soufflé sur l'île où il subit alors l'altération pédologique. Le taux d'accumulation du matériel volcanique était probablement supérieur au taux d'altération par pédogenèse. Le flux de particules atmosphériques d'origine saharienne demeure invisible. La minéralogie des paléosols d'Eleuthera (Bahamas) est dominée par les carbonates. Les formations récentes contiennent de la kutnahorite ; les formations anciennes contiennent de l'hydrotalcite. L'étude comparative des paléosols de San Salvador et d'Eleuthera montre que l'évolution des unités pédologiques est liée à leur capacité à lessiver leur contenu carbonaté. Ce facteur est contrôlé par la structure de la plate-forme sous-jacente ou par la nature du substratum. Le cortège argileux des paléosols et des forages marins des Bahamas présente une forte teneur en illite qui traduit l'importante des apports nord sahariens alors que sa teneur élevée en chlorite illustre l'existence d'une composante nord-américaine.

A travers l'étude des Calcisols alluviaux des bassins de Digne-Valensole (SE France) et de Loranca (Espagne centrale), l'objectif de cette thèse est de développer des approches spécifiques à ce type de profils paléopédologiques, et de proposer de nouvelles données paléoenvironnementales et paléoclimatiques pour l'Europe occidentale.Ces paléosols ont été investigués par des méthodes pédologiques, sédimentologiques, minéralogiques et géochimiques, qui mettent en avant la lixiviation et la fersiallitisation comme des processus majeurs dans leur formation, ainsi qu'une influence non négligeable des variations latérales des matériaux parentaux sur leurs caractéristiques. L'étude couplée des paléosols et des dépôts sédimentaires associés permet également d'intégrer les dépôts dans un modèle de stratigraphie séquentielle à haute résolution, et ouvre une discussion sur les biais d'estimation du taux d'aggradation à partir des séries alluviales.De nouvelles climofonctions basées sur les teneurs et distributions des éléments majeurs au sein de ces profils sont proposées à partir de l'analyse d'analogues actuels du Nord-Est de l'Espagne. Celles-ci prennent en compte l'hétérogénéité des dépôts soumis à l'altération, en comparant la composition des horizons de subsurface à celle de la partie superficielle du matériau parental. Elles apparaissent complémentaires des climofonctions précédemment développées pour estimer les précipitations et leur saisonnalité à partir de la morphologie de l'horizon d'accumulation du carbonate de calcium, en apportant la possibilité d'estimer les températures et les précipitations annuelles moyennes, y compris à partir de paléosols tronqués par l'érosion, fréquents dans ces séries.Leur application aux paléosols étudiés permet de mettre en évidence un climat relativement chaud à fort contraste saisonnier en termes de précipitations, similaire au climat méditerranéen actuel. Ces données remettent en cause la vision soutenue par les études paléontologiques d'un climat humide à cette période, et pose la question de l'enregistrement du signal climatique selon l'objet considéré. En effet, si la préservation des fossiles est généralement liée à des conditions humides, les sols se développent sur l'ensemble des parties émergées et enregistrent des conditions et périodes plus sèches, ce qui justifie la nécessité de prendre davantage en compte les paléosols dans ces reconstitutions. / Through the study of alluvial Calcisols from the Digne-Valensole (SE France) and the Loranca (central Spain) basins, the aim of this thesis is to develop specific methods and to propose new paleoenvironmental and paleoclimatic data for Western Europe.These paleosols were investigated by pedological, sedimentological, mineralogical and geochemical methods. These highlight leaching and fersiallitisation as major processes in the formation of these profiles, and the influence of the lateral variations of parent materials on paleosols features. Moreover, the cross study of paleosols and sedimentary deposits allows their integration in a high-resolution sequence stratigraphy model, and opens a discussion about the estimation of aggradation rate from alluvial successions.New climofunctions based on major elements contents and distributions through these profiles are also proposed from the study of modern analogs from NE Spain. These functions include a ratio between the subsurface horizon and the upper part of parent material to avoid bias due to the strong heterogeneity of the altered deposits. These are complementary to previous methods developed from the morphological study of calcium carbonate accumulation horizon, which permit to estimate mean annual precipitations and their seasonality, bringing the possibility to quantify mean annual temperatures and precipitations even with truncated profiles, frequent in such successions.Their application to the studied paleosols reveals a relatively hot climate with a strong seasonal contrast in terms of precipitations, similar to the modern Mediterranean climate. These data improve our knowledge of this period that paleontological studies qualify as more humid, and raise the question about the recording of climatic signal according to the considered object. Indeed, if the preservation of fossils is usually linked to humid conditions, soils form over the emerged parts of environment and record drier conditions, which justify the need to enhance the use of paleopedological studies in such reconstructions.

Le chernozem est un sol emblématique, car il a participé à la naissance de la pédologie par l’intermédiaire des travaux de Dokuchaev (1883). Depuis, la formation des chernozems a suscité de nombreuses questions parmi les pédologues, botanistes et paléo-environnementalistes. Tandis qu’en Europe de l’Est et en Eurasie les chernozems sont décrits comme des sols zonaux, typiques des milieux steppiques continentaux, les zones où on les rencontre en Europe Centrale sont prédisposées par leur climat à la présence de forêts. L’objectif de notre travail vise à enrichir ce débat en reconstituant les conditions environnementales de la pédogénèse de ces sols en Europe Centrale. Le chernozem est un sol le plus souvent développé sur lœss à horizon de surface organique très épais et sombre qui passe directement à un horizon calcaire. La matière organique a subi une lente évolution sous la dépendance de contrastes climatiques. Néanmoins, en Europe Centrale, les facteurs climatiques liés à la présence de chernozems sont à nuancer. Les chernozems sont censés s’être formés sous les conditions climatiques différentes d’aujourd’hui qui ont dominé en Europe Centrale au Tardiglaciaire et au début de l’Holocène. Si des nuances climatiques permettent d’expliquer la différence de répartition des chernozems (« plus sec ») et des luvisols (« plus humide ») à l’échelle régionale, ce n’est plus vrai à l’échelle locale où les limites entre ces sols sont très brutales, alors que les conditions de milieu sont identiques. Une théorie pour expliquer leur persistance considère que ce serait l’ouverture artificielle du milieu, continue depuis le Néolithique, qui aurait bloqué leur évolution vers d’autres types de sols. Cette hypothèse expliquerait leur répartition sous forme d’îlots ou de mosaïque, alternant avec des luvisols et des phaeozems. Nous avons privilégié dans notre questionnement l’étude des archives pédologiques, plus précisément celle des matières organiques, dont certaines ont la capacité de résider dans le sol pendant des milliers d’années. Celles-ci sont d’origine locale et permettent donc de reconstituer l’environnement végétal immédiat lors de la formation du sol. Elles ont été analysées par spectroscopie proche infrarouge qualitative (SPIR-qual). Cet outil représente une approche novatrice dans l’étude des paléo-environnements. Cette approche s’est accompagnée d’une étude pédoanthracologique sur certains paléosols et de l’analyse micromorphologique d’une catena chernozem – luvisol à l’échelle stationnelle. Nous avons montré que certains chernozems ont évolué constamment sous prairie, tandis que d’autres ont une histoire récente forestière, mais ont connu auparavant une évolution sous végétation de prairie. Les études pédoanthracologiques sur des paléochernozems pléistocènes et holocènes ont chaque fois révélé la présence de charbons de bois d’essence forestière. L’analyse micromorphologique de la catena met en évidence un chernozem qui s’est développé à partir d’un luvisol ce qui contraste avec les modèles habituels de dégradation des chernozems en luvisols. Ce travail confirme que la couverture végétale des chernozems peut selon le cas être forestière ou prairiale. Il est certain que des chernozems ont évolué pendant un laps de temps long sous forêt. Ce résultat est en contradiction avec l’hypothèse dominante, qui veut que les chernozems se développent et subsistent exclusivement sous steppe. / Chernozem became the crucial soil for the beginnings of soil science through the work of Dokuchaev from 1883. Since then the genesis of chernozems in Central Europe has raised many questions among soil scientists, botanists and paleo-environmentalists. While in Eastern Europe chernozems have been described as zonal soils, that are typical for continental steppe and forest-steppe areas, there are areas in Central Europe which are predisposed by their climatic characteristics to the presence of woodlands. The goal of this dissertation is to enrich the discussion about the genesis of chernozems by restoring the environmental conditions that were prevalent during the formation of chernozem soils in Central Europe. Chernozems are usually developed on loess with a very thick and dark organic surface which passes directly to a calcareous horizon. The organic matter underwent a polymerization in dependence on climate contrasts. However, in Central Europe, the climatic characteristics of the areas of chernozems are a bit different. These chernozems are supposed to have been formed under the climatic conditions that dominated Central Europe during the Late Glacial and the Early Holocene. The climatic nuances may contribute to the explanation of the differences in distribution of chernozems ("drier") and luvisols ("more humide") at a regional level, but they are no help at a local level with the same environmental conditions where the boundaries between chernozems and luvisols are very sharp. There is a theory about their persistence that considers the agriculture since the Neolithic being the reason for the fact that their progression to other types of soil was blocked. This theory would explain their distribution in the form of mosaic, alternating with luvisols and phaeozems. This study is focused on questioning of the memory of soils and especially of their organic matter. Some soil organic matter has the ability to persist in soils for thousands of years. Such organic matter has a purely local origin. That is why it is possible to reconstruct the vegetation from the period of time of the formation of soils. There is qualitative near infrared spectroscopy (NIRS) applied for the analysis of the soil organic matter. This method is an innovative approach to the studying of the paleoenvironments of chernozems. This approach is accompanied by a anthracological study of some paleosols and of a micromorphological analysis of a catena chernozem - luvisol on a very local scale (300 m). The NIRS analysis has proved that some chernozems developed under grassland. Other chernozems have a recent forest history, but they had also existed under grassland vegetation before. There were found some chernozems with a source of heterogeneous organic material. The charcoals studies of paleochernozems of the Pleistocene and of the Holocene have revealed the presence of woods. The micromorphological analysis of a catena between chernozem and luvisol has shown a chernozem which developed from a luvisol. That contrasts with the usual models of the degradation of chernozems into luvisols. This dissertation confirms that the vegetation cover of chernozems can be both: grassland or woodland. Certainly, chernozems also developed under forest during a period of time. This result is inconsistent with the prevailing hypothesis that claims chernozems develop and preserve exclusively under steppe. / Černozemě se staly díky Dokučajevově dizertaci z roku 1883 významné pro počátky vědy o půdě. Geneze černozemí ve Střední Evropě se dodnes těší velkému zájmu pedologů, botaniků a paleoenvironmentalistů. Zatímco ve Východní Evropě byly popsány jako zonální půdy, které jsou typické pro kontinentální stepi, existují ve Střední Evropě oblasti, jež jsou svými klimatickými vlastnostmi predestinovány pro přítomnost lesních porostů. Předkládaná dizertační práce si klade za cíl přispět k diskuzi o vzniku černozemí tím, že pojednává o environmentálních podmínkách, které byly určující při formování černozemních půd ve Střední Evropě. Černozemě se obvykle vyvíjely na spraši, jsou charakteristické svým mocným povrchovým organickým horizontem, který přímo přechází do horizontu vápenatého. Organický materiál prošel díky meziročním klimatickým rozdílům pomalou polymerizací. Ve Střední Evropě jsou ale klimatické vlastnosti černozemních oblastí odlišné. Zdejší černozemě se patrně formovaly v klimatických podmínkách, které převládaly v pozdní době ledové a raném holocénu. Klimatické nuance sice mohou na regionální úrovni přispět k osvětlení rozdílů v distribuci „suchých“ černozemí a „spíše vlhkých“ hnědozemí, ale rozhodně neřeší problematiku na lokální úrovni, kde při stejných klimatických podmínkách existují ostré přechody mezi černozemí a hnědozemí. Teorie o zachování černozemí praví, že zemědělská činnost v neolitu zabránila jejich přeměnám v další půdy. Tato teorie nabízí uspokojivé vysvětlení k rozmístění černozemních půd ve formě mozaiky, kde černozemě alternují s hnědozeměmi či šedozeměmi. Práce se zaměřuje na otázku paměti půd a jejich organického materiálu. Některý organický materiál může v půdě existovat po tisíce let, je výhradně lokálního původu, a proto je možné z něj určit vegetaci z doby formování půd. Pro analýzu půdního organického materiálu je užívána metoda infračervené spektroskopie (NIRS). Tato metoda představuje inovativní přínos ke studiu paleoenvironmentálních prvků u černozemí. Mimoto práce obsahuje i paleoantrakologickou studii vybraných pohřbených půd a mikromorfologickou analýzu katény černozem – hnědozem na malém území (300m). NIRS prokázala, že některé černozemě vznikaly pod travnatým povrchem. Jiné černozemě mají nedávnou lesní historii, ale původně se nacházely pod travnatou vegetací. Nalezeny byly i černozemě s heterogenním organickým materiálem. Výzkum uhlíku z paleočernozemí z období pleistocénu a holocénu prokázal přítomnost dřevin. Mikromorfologická analýza katény mezi černozemí a hnědozemí demonstruje, že jsou i černozemě vzniklé z hnědozemě, což kontrastuje s obvyklými modely degradace černozemí na hnědozemě. Tato dizertační práce dokazuje, že vegetace pokrývající černozemě může být dřevinné nebo travnaté povahy. Zcela jistě se černozemě vyvíjely také pod lesem. Výsledky dizertace jsou v rozporu s převládající hypotézou o tom, že černozemě vznikají a poté trvale existují výhradně pod stepí.