Paléo Zone Critique à partir des sédiments lacustres en Ardèche et en Bretagne

La compréhension des moteurs de l’évolution de la Zone Critique (ZC) est l’un des principaux défis pour les scientifiques et plus généralement pour l’humanité (Latour, 2014). Cela a eu pour résultat le développement récent d’observatoires visant à monitorer la ZC dans le monde avec en France le programme OZCAR (Gaillardet et al., 2018). L’objectif des observatoires de la ZC est de mieux comprendre les produits biogéochimiques ainsi que les interactions actuelles entre les différents compartiments de la ZC permettant de déchiffrer et prévoir les impacts futurs résultant du climat, de la tectonique ou des activités humaines (Brantley et al., 2007). Cependant, étant donné qu’elle relie des processus à différentes échelles temporelles, l’évolution de la ZC doit également être documentée sur des périodes qui ne peuvent être atteintes par des observations directes actuelles, nécessitant ainsi le recours aux paléosciences (Dearing et al., 2015). La paléo-ZC est un concept holistique qui reconstitue l’ensemble du paysage en utilisant les données géologiques qui conserve un instantané dans le temps des conditions qui existaient au sein de la ZC dans le passé et peut être corrélée au niveau local ou régional (Arnaud and Sabatier, 2021). Ainsi l’approche de rétro-observation propose de retracer les trajectoires d’évolution de la ZC à différentes échelles de temps et ceux en reconstituant, à travers une approche dites sources puits, à la fois son fonctionnement et les forçages associés via les produits piégés dans les systèmes lacustres.

Pour mettre en place cette approche nous avons choisi 2 lacs au sein d’OZCAR (Plomeur en Bretagne et Auzon en Ardèche, carottés en 2022 et 2023). L’objectif de ce stage de M2 est dans un premier temps de dater précisément les archives lacustres sur le dernier siècle à l’aide des radioéléments de courtes périodes 210Pb/137Cs (données déjà acquises), afin de calibrer les reconstitutions à partir des sédiments avec les données instrumentales acquissent dans l’observatoire associé.
Pour site de l’Auzon, des données préliminaires sont déjà disponibles et ce site présente des taux d’érosion important avec la présence de dépôts événementiels (Sabatier et al., 2022) liés aux précipitations extrêmes (Sabatier et al., 2017). L’étudiant(e) devra ainsi développer des traceurs des flux érosifs à travers la sédimentologie (granulométrie, hyperspectrale) et la géochimie minérale (XRF core scanner, XRF-WDS). Ces indicateurs permettront d’identifier les événements érosifs qui seront comparés aux données hydro-météorologiques et aux sorties de modèle de transport sédimentaire afin d’obtenir une reconstitution quantitative de ces flux de matière, qui sera dans un second temps étendus sur la période non instrumenté de l’enregistrement sédimentaire.
Pour le site de Plomeur, des carottes longues couvrant une partie de l’Holocène ont été échantillonnées dans plusieurs sites de ce lac et peu d’analyses ont pour l’instant été réalisée, l’étudiant(e) aura donc à charge l’acquisition des données sédimentologiques et géochimiques, de réaliser un modèle d’âge via des âges radiocarbones et les radioéléments de courtes périodes. L’objectif étant de corréler les carottes entre elles et de comprendre la dynamique sédimentaire de cet environnement et son évolution au cours du temps en fonction des forçages climatique et anthropique.

L’intégralité du stage de M2 sera réalisée au Laboratoire EDYTEM à l’Université Savoie Mont Blanc et l’étudiant(e) devra avoir des bases en sédimentologie et/ou géochimie minérale.

Références :
Arnaud, F. and Sabatier, P. : Lakes as Recorders of Earth Surface Dynamics From Yearly to Plurimillennial Time-Scales, in : Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, Elsevier, B9780128191668000000, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819166-8.00125-0, 2021.
Brantley, S. L., Goldhaber, M. B., and Ragnarsdottir, K. V. : Crossing Disciplines and Scales to Understand the Critical Zone, Elements, 3, 307–314, https://doi.org/10.2113/gselements.3.5.307, 2007.
Dearing, J., Acma, B., Bub, S., Chambers, F., Chen, X., Cooper, J., Crook, D., Dong, X., Dotterweich, M., Edwards, M., Foster, T., Gaillard, M.-J., Galop, D., Gell, P., Gil, A., Jeffers, E., Jones, R., Anupama, K., Langdon, P., Marchant, R., Mazier, F., McLean, C., Nunes, L., Sukumar, R., Suryaprakash, I., Umer, M., Yang, X., Wang, R., and Zhang, K. : Social-ecological systems in the Anthropocene : The need for integrating social and biophysical records at regional scales, The Anthropocene Review, 2, 220–246, https://doi.org/10.1177/2053019615579128, 2015.
Gaillardet, J. al. : OZCAR : The French Network of Critical Zone Observatories, Vadose Zone Journal, 17, 180067, https://doi.org/10.2136/vzj2018.04.0067, 2018.
Latour, B. : Some Advantages of the Notion of “Critical Zone” for Geopolitics, Procedia Earth and Planetary Science, 10, 3–6, https://doi.org/10.1016/j.proeps.2014.08.002, 2014.
Sabatier, P., Wilhelm, B., Ficetola Gentile, F., Moiroux, F., Poulenard, J., Develle, A.-L., Bichet, A., Chen, W., Pignol, C., Reyss, J.-L., Gielly, L., Bajard, M., Perrette, Y., Malet, E., Taberlet, P., and Arnaud, F. : 6-kyr record of flood frequency and intensity in the western Mediterranean Alps – Interplay of solar and temperature forcing, Quaternary Science Reviews, 170, 121–135, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.06.019, 2017.
Sabatier, P., Moernaut, J., Bertrand, S., Van Daele, M., Kremer, K., Chaumillon, E., and Arnaud, F. : A Review of Event Deposits in Lake Sediments, Quaternary, 5, 34, https://doi.org/10.3390/quat5030034, 2022.