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Caractérisation minéralogique et géochimique d’une série temporelle de dépôts de poussières Sahariennes obtenue sur la marge Ouest-Africaine : implications pour les interprétations paléoclimatiques et relations avec les mesures optiques atmosphériques

publié le , mis à jour le

Université : Université Lille 1

Ecole doctorale : SMRE

Filière doctorale : GEPO - Géosciences, Ecologie, Paléontologie, Océanographie

Titre de la thèse : Caractérisation minéralogique et géochimique d’une série temporelle de dépôts de poussières Sahariennes obtenue sur la marge Ouest-Africaine : implications pour les interprétations paléoclimatiques et relations avec les mesures optiques atmosphériques

Direction de thèse : Viviane BOUT-ROUMAZEILLES (DR2 CNRS),

Co-irection} : Aloys BORY (MCF), Sylvie Philippe (MCF)

Laboratoire(s) de Rattachement : Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (UMR CNRS 8187 LOG), Collaboration avec le Laboratoire d’Optique Atmosphérique (LOA) de Lille 1 (UMR CNRS 8518)

Programme(s) de Rattachement : AMMA (African Monsoon Multidisciplinary Analysis), Projet LEFE « Combining long-term field sampling and optical measurements of mineral dust at Mbour, Senegal »

Résumé

L’océan Atlantique Tropical Nord-est (ATNE) est soumis à d’importants apports de poussières minérales transportées à l’océan par voie atmosphérique depuis les régions arides et semi-arides du Sahara et du Sahel. Ces dépôts éoliens s’accumulent dans les sédiments profonds de l’ATNE et contribue ainsi à documenter les changements paléo-environnementaux et paléo-climatiques en Afrique de l’Ouest pendant le Quaternaire et au delà. L’interprétation des dépôts dans les archives sédimentaires de l’ATNE reste cependant incomplète, du fait notamment de la compréhension encore approximative des traceurs minéralogiques et géochimiques mesurés dans la fraction terrigène en termes de provenance, de mode de transport et conditions d’altération/érosion dans les régions sources.
Dans le but d’améliorer notre compréhension des traceurs terrigènes, une étude des dépôts de poussières minérales est menée depuis 2006 sur la marge Ouest-Africaine à Mbour, Sénégal ( 80 km au sud de Dakar). Les premiers résultats, obtenus pour la période 2006-2010, on permis d’effectuer des avancées significatives [Skonieczny et al., JGR, 2011 ; Skonieczny et al., EPSL, 2013] : la série temporelle, obtenue en continue avec une résolution temporelle d’une semaine ou mieux, suggère que la sédimentation éolienne au large de l’Afrique de l’Ouest est principalement due à des apports sporadiques printaniers ; d’autres implications importantes incluent que les changements de la minéralogie des argiles reflètent la migration latitudinale de la zone de convergence intertropicale et que plusieurs sources contributrices peuvent être distinguées dans les dépôts grâce à la signature isotopique du Strontium et du Néodyme.
Compte tenu de l’importante variabilité interannuelle concernant les flux de dépôts et la provenance des événements de poussières observés pendant la période 2006-2010, il est important de poursuivre l’analyse de la série temporelle afin d’affiner la caractérisation des différents traceurs analysés à l’actuel en terme de provenance et système de transport. Le coeur de ce projet de thèse consiste donc principalement à l’analyse multi-traceurs de la série temporelle obtenue à Mbour depuis juillet 2010, ce qui inclut l’analyse granulométrique, minéralogique (argiles), élémentaire (majeurs et traces), et isotopique (Sr, Nd, Pb) des dépôts de poussières.

Les poussières minérales (les poussières Sahariennes en particulier, compte tenu du fait que le Sahara est la plus importante source de poussières au monde) constituent également un élément actif du système climatique : en effet, pendant leur transport atmosphérique, ces minuscules particules modifient les propriétés d’absorption et de diffusion de l’atmosphère ainsi que certaines propriétés des nuages. Les poussières (ou « aérosol minéral ») ont donc une influence sur le bilan radiatif terrestre et le cycle hydrologique.
Le LOA étudie les propriétés optiques des poussières Sahariennes en suspension dans l’atmosphère à Mbour depuis plus d’une décennie et ses efforts d’observation se sont intensifiés depuis 2006 [Derimian et al., 2008 ; Léon et al., 2009]. Il est bien connu que la composition minéralogique et élémentaire des poussières affectent leurs propriétés d’absorption et de diffusion. Des informations concernant la composition des poussières devraient donc potentiellement pouvoir être obtenues grâce aux mesures optiques et le LOA travaille actuellement au développement de modèles physiques permettant d’associer la signature optique des aérosols et leur composition chimique.
L’observation simultanée à long terme des propriétés optiques des poussières (LOA) et de leur composition minéralogique et élémentaire (LOG) à Mbour fournit une opportunité exceptionnelle pour faire progresser ce domaine de recherche. Le deuxième objectif de ce projet de thèse consistera à combiner les résultats obtenus par le LOA à partir des mesures optiques de l’atmosphère et les données de composition directement mesurées sur les poussières collectées à Mbour afin de tester le domaine d’applicabilité des modèles développés.
Ce sujet s’adresse à des étudiants motivés possèdant de bonnes connaissances dans les domaines de la chimie et des sciences de la Terre. Des bases de paléoclimatologie sont également souhaitable. Les candidates devront avoir obtenu de très bons résultats en MASTER et montré d’excellentes dispositions pour la recherche lors de leur stage. Il est souhaitable que les candidats aient une expérience du travail en laboratoire, si possible dans un environnement à empoussièrement contrôlé (salle blanche), et dans tous les cas qu’ils manifestent leur intérêt et des aptitudes pour le travail analytique. Les candidats devront également être motivés par le travail de terrain : l’étudiant(e) sera en effet à se rendre au Sénégal pour des périodes longues au cours de sa thèse sur le site où est installé notre observatoire.

Le financement de ce projet de recherche de 3 ans n’est pas encore assuré et ne sera définivement accordé ou pas qu’en juillet 2015.

Les candidats intéressés sont pries de prendre contact avec Aloys Bory (aloys.bory@univ-lille1.fr).