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Soutenance de thèse de Maarten Lupker

Lundi 27 juin 2011, amphi du CRPG à 14h30

Dynamique sédimentaire, érosion physique et altération chimique dans le système himalayen

Rapporteurs :

Louis A. DERRY Associate Professor, Cornell University, Ithaca, NY, USA

Niels HOVIUS Lecturer, Cambridge University, Cambridge, UK

Examinateurs :

Friedhelm von BLANCKENBURG, Professor, GFZ, Postdam, DE, FR

François CHABAUX Professeur, LHyGeS, Strasbourg

Jérôme GAILLARDET Professeur, IPGP, Paris, FR

Rajiv SIHNA Professor, IITK, Kanpur, India

Directeurs :

Christian FRANCE-LANORD & Jérôme LAVÉ

Résumé :

L’altération chimique de la croûte terrestre fournit à l’ensemble des cycles bio-géochimiques de la surface les éléments essentiels à leur fonctionnement. L’érosion de grands orogènes, comme la chaîne himalayenne s’accompagne de flux d’érosion et d’altération significatifs, susceptibles d’avoir un impact à l’échelle globale. l’objectif de cette thèse est de comprendre comment les processus physiques et chimiques façonnent le signal sédimentaire afin de quantifier l’érosion et l’altération actuelle ainsi que leur variations passées. Pour répondre à ces questions, l’étude détaillée de la dynamique du transport sédimentaire et des caractéristiques physiques et géochimiques des sédiment dans le bassin du Gange ont permis de construire un cadre d’interprétation des signatures géochimiques des sédiments du système himalayen.

Le transport sédimentaire s’accompagne de nombreux processus physiques de tri qui exercent un contrôle de premier ordre sur la composition chimique des sédiments de rivières. Ces processus doivent être pris en compte avant d’extraire le signal d’altération porté par les sédiments. Dans ce but, l’échantillonnage en profondeur des sédiments, couplé à des mesures de vitesses de courant par ADCP, permet de proposer un modèle simple de transport sédimentaire pour le Gange au Bangladesh. Celui-ci permet d’intégrer la variabilité chimique des sédiments et de proposer une composition moyenne des sédiments exportés. La comparaison avec la composition de la croûte Himalayenne suggère qu’actuellement environ 10 % du flux sédimentaire érodé en Himalaya est séquestré dans la plaine alluviale du Gange.

Les taux d’érosion et les flux sédimentaires à l’échelle du bassin du Gange sont estimés à l’aide de mesures de 10Be in situ mesurés dans les sédiments du bassin. Ces mesures montrent que le transfert de sédiments dans la plaine n’affecte pas de façon significative le signal de 10Be. Ceci suppose un transfert rapide et permet d’utiliser les échantillons distaux pour déterminer les taux d’érosions à l’échelle de la chaîne. Les échantillons prélevés dans le Gange au Bangladesh montrent des taux d’érosions stables entre 1.3 et 1.4 mm par an pour l’ensemble de la chaîne drainée par le Gange.

Le transfert de sédiments dans la plaine s’accompagne d’un appauvrissement en éléments mobiles marquant l’altération chimique de ceux-ci. l’évolution de la composition chimique des sédiments dans le bassin du Gange montre que la plaine alluviale libère chaque année environ 190.109 moles de Ca et 70 .109 moles de Mg issues de la dissolution des carbonates. l’altération des silicates libère 55.109 moles de Na, 25.109 moles de K et moins de 15.109 moles de Ca et Mg. La comparaison avec les flux d’altération de la chaîne suggère que la plaine du Gange joue un rôle dominant dans l’altération des sédiments Himalayens. Le bilan d’altération du Brahmapoutre est plus difficile à appréhender en raison d’un échantillonnage moins détaillé que pour le Gange et de la forte hétérogénéité des compositions chimiques des lithologies érodées. Il n’a donc été abordé que de manière qualitative. Cette approche sur les sédiments de rivière confirme que l’altération des silicates en Himalaya concerne principalement des silicates alcalins ce qui limite son efficacité en tant que « pompe » à CO2.

Les échanges cationiques se produisant lors du passage des sédiments du Gange et du Brahmapoutre (G&B) au domaine marin sont susceptibles de compenser ce manque d’efficacité sur le cycle du carbone à long terme. La désorption de Ca2+ pour du Na+ marin au niveau des estuaires permet in fine, de précipiter des carbonates et donc de stocker du carbone. Pour le G&B, le flux échangé est inférieur à 5 % du flux de Ca et Mg dissous. Les échanges cationiques sont donc limités et ne permettent d’augmenter le bilan de stockage de carbone du système Himalayen que de 20 % environ. L’enregistrement de la Baie du Bengale couvre les produits issus de l’érosion Himalayenne sur les derniers 20000 ans. En prenant en compte les effets de tri-minéralogiques, cet enregistrement montre que les sédiments exportés au Dernier Maximum Glaciaire (DMG) étaient significativement moins altérés qu’à l’actuel. Les précipitations plus faibles du DMG ne favorisent pas l’altération chimique des sédiments. Le système himalayen n’est donc pas tamponné vis-à-vis des forçages climatiques à haute fréquence du Quaternaire et les taux d’altération actuels ne peuvent êtres extrapolés dans le passé.

Voir en ligne : http://www.crpg.cnrs-nancy.fr/NEWS/...




publié jeudi 2 juin 2011