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Caractérisation des climats et des environnements Rhodaniens postglaciaires par l’analyse des isotopes stables ( 18 O et 13 C) des carbonates secondaires Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

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Caractérisation des climats et des environnements Rhodaniens postglaciaires par l’analyse des isotopes stables ( 18 O et 13 C) des carbonates secondaires. Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie. Travaux de corrélations stratigraphique (JF. Berger) -Matériel archéologique - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Caractérisation des climats et des environnements Rhodaniens postglaciaires par l’analyse des isotopes stables (18O et 13C)

des carbonates secondaires

Sandrine BontéLaboratoire d’Hydrogéologie

Page 2: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Travaux d’archéologie préventive(tracé du TGV-Méditerranée)

Interactions entre dynamique des climats

et évolution paléogéographique

en MVR

-Travaux de corrélations stratigraphique(JF. Berger)

-Matériel archéologique-Datations 14C

Présence d’enregistrements carbonatés

Les carbonates pédologiques sont présents au cours de l’holocène :

- De façon assez systématique dans les fossés (structures archéologiques)

- De façon cyclique dans les dépôts de plaine alluviale (colluvions de crues, paléosols, chenaux …)

Données pluridisciplinaires

- Leur présence est synchrone sur l’ensemble des sites

Page 3: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Séquence alluviale : Bollène-Pont de la Pierre (Tricastin)

Tardiglaciaire (13300-11500 av. J.-C.)

Age du Fer (milieu Vè/ milieu IVè siècle av. J.C.)

Age du Bronze (1400-1120 av J.-C.)

Néolithique moyen/ancien(4649-4344 av. J.-C.)

Période moderne et contemporaine

Datations 14C(sur charbons de bois)

Datations relative ou par extrapolation

Niveau Holocène moyen/ancien

Alluvions du Lauzon

**

****

**

****

**Présence de carbonates :

Phases de stabilisationdes cours d’eau

Niveau antique

Absence de carbonates

Conditions climatiques plus chaudes et plus humides

qu’aujourd’hui(Phénomènes évaporatoires

plus importants)

**

**

4 m

50

* CaCO3

Niveau médiéval

Page 4: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Depuis 1984 (Cerling)Approches pétrographiques

et géochimiques

- Analyses des variations latitudinales dela limite nord des systèmes méditerranéens- Identification des mécanismes à l’origine

de l’évolution du signal isotopique

1/ Compréhension des fluctuationsdes teneurs isotopiques

en contexte méditerranéen2/ Traduction de ces fluctuations

Caractérisation des climats et des environnements

postglaciaires rhodaniens

Utilisation des carbonates pédologiques

méditerranéens à des fins de reconstitutions

paléoclimatiques ?

Précisent le rôle d’archives paléoclimatiques et

paléoenvironnementalesdes carbonates

Domaine méditerranéen

Page 5: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Caractérisation des climats et des environnements postglaciaires

• 3/ Approche isotopique• Caractérisation géochimique (18O et 13C) des carbonates• Compréhension du signal : création d’un référentiel actuel (carbonates, gaz du sol, pluies locales)• Interprétation de l’évolution des teneurs (18O et 13C)

•2/ Approche morphologique et sédimentologique• Caractérisation des différents types de carbonates prélevés• Etude des liens pouvant exister entre eux

•1/ Caractérisation de la zone d’étude• Compréhension des phénomènes responsables de la présence des carbonates pédologiques dans les sols alluviaux

Objectifs :

Page 6: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étudeCompréhension des phénomènes responsables de la présence des redistributions

• Présentation de la moyenne vallée du Rhône

Situation géographique des micro-régions concernées

Localisation des sites

Les facteurs climatiques

• Extension spatiale de la zone d’étude pour la recherche de carbonates actuels

Observations de terrain

Conclusions : conditions favorables à la précipitation de la calcite dans les sols alluviaux

Page 7: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : Situation géographique

1 – Bassin valdainais

Micro-régions concernées :

1 2 - Plaine alluviale du Tricastin2

Limite nord actuelledu climat

méditerranéen3 3 - Plaine d’Orange

4

4 – Basse vallée du Vidourle

Sur le Transect du TGV-Méditerranée :

Hors Transect du TGV-Méditerranée :

210 km

-Signal isotopique caractéristique des régions côtières

- Résolution fine et continue

Informations des carbonates rendent compte de la spatialisation desphénomènes étudiés:-Mise en évidence de tendances régionales - signatures plus locales

Page 8: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : Localisation des sites (la MVR)

Valdaine : 3 Séquences

Plaine d’orange2 Séquences

Tricastin :9 Séquences

274 mg/L

315 mg/L

320 mg/L288 mg/L

305 mg/L281 mg/L

[HCO3-]

Page 9: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : Localisation des sites (le Vidourle)

Montpellier

Lunel

Aigues-Mortes

Marsillargues

Aimargues

Vidourle

Séquences Vidourle

705 mg/L640 mg/L

Page 10: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : Facteurs climatiques

ValenceMassif Central

Delta duRhône

Flux de sud(Méditerranée)

Flux d’ouest(Mélange)

Flux de nord-ouest(Atlantique nord)

Montpellier

MontélimarT moy = 13°CP annuelles = 913 mm

OrangeT moy = 13,8°CP annuelles = 695 mm

Aigues-VivesT moy = 14°CP annuelles = 652 mm

Pas de carbonatations actuelles

Malgré une saison sèche marquée :

- bas étiage des principales rivières- seuil de sécheresse biologique franchi

Page 11: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : extension de la zone d’étude

CATALOGNEGerona

Barcelone

Montroig

La Senia

Ter

Ebre

Perpignan

Béziers

FRANCE

ESPAGNE

Benifallet

El Catlar

Agly

Dosquers

50 km N

Présence de carbonates

Absence de carbonates

Tmoy = 15.1 °CP = 693 mm

Tmoy = 16.2 °CP = 530 mm

Tmoy = 14.3 °CP = 817 mm

Tmoy = 14.8 °CP = 688 mm

Tmoy = 15.3 °CP = 609 mm

Tmoy =14.7°P = 573 mm

180 mg/L

188 mg/L

189 mg/L

269 mg/L

290 mg/L

244 mg/l

Implication d’un paramètreSupplémentaire :

[HCO3-] > 290 mg/L

Les carbonates secondaires

sont présents :

Lorsque les températures

sont supérieures à 14°C

Précipitations annuelles: Inférieures à 700 mm

Page 12: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : Bilans hydriques

Barcelone

0

50

100

150

200

j f m a m j j a s o n d

P, E

TP

ou

ET

R (

mm

)

3

4

2

1 - Surplus alimentant l'écoulement

2 - Reconstitution de la RU

3 - Evaporation (au détriment de la réserve)

4 - Déficit hydrique

Excédent climatique (ETP < P)

Déficit climatique (ETP > P)

Piolenc

0

50

100

150

200

j f m a m j j a s o n d

P, E

TP

ou

ET

R (

mm

)

12

4

3

Précipitations ETP ETR

Page 13: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

1/ Caractérisation de la zone d’étude : conclusions

Paramètres climatiques : rôle important dans la précipitation des carbonates pédologiques

Teneurs en bicarbonates

T moy supérieures à 14°CP annuelles < 700 mm

Supérieures à 290 mg/l(nécessité d’un bassin versant dominé

par les roches calcaires)

Bilans hydriques :déficit climatique précoce (dès le début du printemps)

déficit hydrique assez important (> 100 mm)

Page 14: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Caractérisation des environnements et des climats postglaciaires

• 3/ Approche isotopique:• Caractérisation géochimique (18O et 13C) des carbonates• Création d’un référentiel actuel (carbonates, gaz du sol, pluies locales) • Interprétation de l’évolution des teneurs (18O et 13C)

•2/ Approche morphologique et sédimentologique• Caractérisation des différents types de carbonates Prélevés• Etude des liens pouvant exister entre eux

•1/ Caractérisation de la zone d’étude• Conséquences sur les phénomènes de dissolution-précipitation de la calcite dans les sols

Objectifs :

Page 15: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

• Comparaison des carbonates fossiles et actuels

Observations à la loupe binoculaire

Caractérisation minéralogique par diffractométrie (Rayonx X)

Approche morphologique et sédimentologiqueStructure et géométrie des carbonates

Objectifs : - caractérisation des différentes formes prélevées - détermination des liens éventuels existant entre ces différentes formes de redistributions carbonatées

• Etude du matériel fossile

Observations au MEB (informations sur la structure des carbonates et la composition du matériel)

Page 16: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

2/ Approche morphologique et sédimentologique : Comparaisons

Matériel fossile (Espeluche-Lalo)

Matériel actuelDosquers

1 cm

0,5 cm

0,5 cm

Nodules0,5 cm

0,5 cm

Manchons1 cm

Rhizolithes

0,5 cm

Agglomérats

0,5 cm

0,5 cm

Page 17: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Nodule actuel

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20000 40000 60000

coun

tsNodule fossile

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20000 40000 60000

Manchon actuel

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500

coun

ts

Manchon fossile

0

500

1000

1500

2000

0 20000 40000 60000

Rhizolithes fossiles

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20000 40000 60000

°2θCuKa

coun

ts

2/ Approche morphologique et sédimentologique :

Comparaisons

Matériel fossile :Espeluche-lalo (Valdaine)

Matériel actuel:

Dosquers (Espagne)

Caractérisation minéralogique : Spectres rayons X

Deux composants essentiels :

Spectres comparables

20000 40000 60000

- la calcite (CaCO- la calcite (CaCO33))

- le quartz (SiO- le quartz (SiO22))

Page 18: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

2/ Approche morphologique et sédimentologique : constat

Il semble possible d’établir un premier lien entre carbonates actuels et fossiles :

- les différentes formes de carbonatation observées dans les sols modernes et anciens sont comparables (taille, aspect, population)

- La Calcite et de Quartz en sont les constituants principaux

Les différents traits carbonatés actuels sont tous observé dans un même sondage (cohabitation)

Ils sont présents entre 20 et 30 cm de profondeur (sur racines de chênes verts, houx, lierre, graminées de sous-bois)

Premier constat

Existe-t-il d’autres points communs entre les différentes formes carbonatées ?

Page 19: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

2/ Approche morphologique et sédimentologique : étude du matériel fossile

MEB : Observation de la partie interne du matériel (rétrodiffusion) (Montdragon-la Prade/Tricastin)

Nodule Matrice constituée de calcite (traces de Si, Fe, Al, Mg, Ti)

Rhizolithe

Albite

Calcite

Silice

Matrice constituée de calcite (traces de Si, Al, Fe, Mg)

Agglomérats

Quartz

Titane

Matrice constituée de calcite (traces de Si, Fe, Al)

Eléments constitutifs de la matrice → matériel jeune

Présence d’Albite → transport faible ou sur de courtes distances

Présence de grains détritiques dans matrice → précipitation « in situ »(Ségal & Stoops, 1972; Verrecchia, 1989)

Page 20: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Agglomérats

14 µm

MEB : Observations de la partie externe du matériel

250 µm

Rhizolithes280 µm

Nodules

100 µm

100 µm

2/ Approche morphologique et sédimentologique : étude du matériel fossile

Partie externePartie externe-Empreintes de cellules (moulage racine)- Matrice micritique, grains détritiques

370 µm

- Présence de filament de calcite

Page 21: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

2/ Approche morphologique et sédimentologique : Conclusions

Mise en évidence du rôle de la rhizosphèreTraces d’empreintes de racines

Précipitation « in situ »→ Présence de grains détritiques

Observations au MEBSimilitudes stucturales entre

les différents formes de carbonatation

Caractérisationminéralogique

Spectres actuels et fossiles comparablesPrésence majoritaire de calcite

Modes et conditions de formation étroitement liés

Cohabitation

Page 22: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Dans les plaines alluviales :

1 - Les carbonates pédologiques précipitent au contact de la rhizosphère …

2 - Sous des conditions plus chaudes et plus sèches que le climat actuel de la moyenne vallée du Rhône

3 – Des liens étroits lient les différents traits de carbonatation

Conséquences sur le signal isotopique des carbonate ?

Synthèse des parties 1/ et 2/

MODE DE FORMATION EN 2 ETAPES Formation des dépôts sur racine et des rhizolithesAprès dissolution, migration et stockage de la calcite au niveau de la rhizosphère (par pompage radiculaire au printemps lorsque l’ETP augmente)

Formation des agglomérats et des nodulesLorsque la charge dissoute est abandonnée : en période de sécheresse hydrique lorsque la diminution de l’ETP et la déshydratation de l’atmosphère du sol favorisent l’évaporation de la solution

Page 23: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Caractérisation des environnements et des climats postglaciaires

• 3/ Approche isotopique:• Caractérisation géochimique (18O et 13C) des carbonates• Création d’un référentiel actuel (carbonates, gaz du sol, pluies locales)• Interprétation de l’évolution des teneurs (18O et 13C)

•2/ Approche morphologique et sédimentologique• Caractérisation des différents types de carbonates Prélevés• Etude des liens pouvant exister entre eux

•1/ Caractérisation de la zone d’étude• Conséquences sur les phénomènes de dissolution-précipitation de la calcite dans les sols

Objectifs :

Page 24: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche IsotopiqueInterprétation du signal isotopique des carbonates pédologiques

• Traçage isotopique du carbone -13 et de l’oxygène -18 (référentiel actuel)

Les données de terrain (gaz du sol, pluies locales)

Conséquences des teneurs actuelles en terme d’interprétation

• Evolution du signal isotopique (18O et 13C) des redistributions carbonatées fossiles

Variabilité du signal à l’échelle de la zone d’étude

Variabilité du signal pour la période holocène

Objectifs : - Comprendre les variations du contenu isotopique (18O et 13C) des carbonates pédologiques en termes de paramètres climatiques et environnementaux dans le contexte de la zone d’étude

- Traduire ces variations

Page 25: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique du carbone-13

Les données de terrainSignal du COSignal du CO22 du sol du sol(profondeur = 30 cm)

-25

-20

-15

-10

-5

0

d13C

(‰

vs.

PD

B)

Chê

naie

/Bux

aie

(pré

lève

men

t sou

s bu

is)

Végé

tatio

n ba

sse

de

reco

nquê

te

Chê

naie

/Pin

ède

(pré

lève

men

t sou

s pi

n)

Chê

naie

/Bux

aie

(pré

lève

men

t sou

s ch

êne)

Rip

isyl

ve (p

eupl

iers

/frên

es)

(pré

lève

men

t sou

s fr

êne)

Pelo

use

à gr

amin

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Chê

naie

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esce

nte

(pré

lève

men

t sou

s ch

êne)

Rip

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ve

(peu

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rs/fr

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)

(pré

lève

men

t sou

s fr

êne)

Rip

isyl

ve (c

hêne

s ve

rts/

pins

)

(pré

lève

men

t

sou

s pi

n)

MVR Bas Languedoc/Espagne

Signal enrichi(paysages ouverts)

Signal intermédiaire

(paysages semi-ouverts)

Signal appauvri(paysages fermés)

Page 26: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique du carbone-133/ Approche Isotopique : Traçage isotopique du carbone-13

Les données de terrainSignal du Signal du 1313C desC des

carbonates actuelscarbonates actuelsSols alluviaux

Ripisylve

Calcaire colluvial Chênaie

Sol colluvialPinède

sol colluvialVégétationreconquête

Petits rhizolithes

Nodules

Manchons

Dépôts sur racines

Petits nodules ronds

Les teneurs en 13C du matériel carbonaté actuel :

- sont indépendantes du matériel ou du sol - semblent dépendantes de l’environnement végétal 

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

d13

CCa

CO3

(‰ v

s. P

DB)

Page 27: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique du carbone-13

Existe-t-il un lien entre d13CCO2 et d13Ccarbonates ?

CO2 du sol : -21,4 ‰

CaCO3 : -11,1 ‰à -10,7 ‰ -10,5 ‰

Les carbonates actuels semblent précipiter à l’équilibre isotopique avec le CO2 du sol

Valeurs obtenuesValeurs attenduesPrécipitation à

l’équilibre isotopique

entre phase gazeuse et phase solide :de 10,28 ‰ (Deines et al. en 1974) à 10,7 ‰ (Bottinga,1968)

(milieu végétal fermé)

de l’ordre de10,9 ‰

Page 28: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique du carbone-13

Le CO2 du sol

Les carbonates pédologiques semblent précipiter à l’équilibreisotopiques avec le CO2 du sol (une information sur l’ouverture du milieu végétal) :

- des teneurs enrichies reflètent un milieu végétal ouvert

- des teneurs appauvries reflètent un milieu végétal fermé

-Produit une information sur la nature de l’environnement végétal stationnel (ouverture / fermeture) Toutefois- Deux essences issues d’un même milieu de transition peuvent produire des signaux isotopiques différents !

Prudence lors de l’interprétation des teneurs en 13C des carbonates

Conclusions :

Page 29: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique de l’oxygène-18

Carbonates pédologiques issus de sols et paléosols alluviaux

(Cerling et al., 1988 ; Pendall & Amundson, 1990 ; Marion et al., 1991 ; Wang et al., 1996 ;

Baker et al., 2000 ; Srivastava, 2001…)

Variations signal des carbonates

Précipitationhorizons superficiels

(prof. < 30 cm)

Précipitation profondeurs > 30 cm

Observations de terrain : les carbonates se forment à des profondeursInférieurs à 30 cm (mais toutefois relativement proches de ce seuil)

Variations du signal pluie (Hseich et al., 1998)

Moyenne (Signal pluie + signal nappe)

(Quade et al., 1989a)

Signal des pluies localesSignal des pluies locales (mais prudence !)(mais prudence !)

Page 30: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique de l’oxygène-18

BARCELONETORTOSA

GERONE

MONTPELLIER

AVIGNON

Origine méditerranéenned18O = - 4,62 ‰

Origine mixted18O = - 7,01 ‰

Distribution des d18O des pluies moyennes annuelles pour la zone d’étude

LYON

P = 592 mmd18O = -4,82 ‰P = 609 mm

d18O = -4 ‰

P = 688 mmd18O = -5,14 ‰

P = 599 mmd18O = -4,05 ‰ P = 660 mm

d18O = -5,4 ‰

P = 824 mmd18O = -7,5 ‰

Origine Atlantique nordd18O = - 8,48 ‰

Celle, 2000Stations côtières: recharge vapeur atmosphérique marine permanente (pluies enrichies)

Signal pluie : origine des masses d’air

Stations continentales: vapeurs atmosphériques d’origine atlantique

Gros épisodes pluvieux Gros épisodes pluvieux méditerranéensméditerranéens

Page 31: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche Isotopique : Traçage isotopique de l’oxygène-18

Nos carbonates enregistrent-il le signal des pluies locales (via la solution du sol)?

d18OCaCO3 - d18Oeau du sol =

?Données de terrain (Catalogne)Et données I.A.E.A. :

d18OCaCO3 - d18Opluie = +0,5 ‰ (moyen) Estimation de l’enrichissement d18OCaCO3 et d18Oeau du sol = -0,5 ‰

Température de précipitation de l’ordre de 19°C(=moyenne bimensuelle mai/juin pour la région

de Barcelone)

Précipitation des carbonates à l’équilibre isotopique avec la solution du sol (enregistrement du signal pluie !)

Région méditerranéenne : Enrichissement de +1‰

entre signal pluie et solution du sol

Précipitation à l’équilibre isotopique avec l’eau du sol

Page 32: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche isotopique : Conclusions traçage isotopique des carbonates

Précipitation à l’équilibre isotopique avec :→ le CO2 du sol (signal de la végétation stationnelle)Teneurs enrichies : milieu végétal ouvert Teneurs appauvries : milieu végétal fermé

Hypothèse : modes de formations comparables entre carbonates fossiles et actuels :

Utilisations des précédents résultats pour reconstitutions paléoclimatiques et paléoenvironnementales en contexte méditerranéen

Carbonates pédologiques méditerranéens actuelsGrande cohérenceavec les schémas

préalablement établis

Précipitation à l’équilibre isotopique avec : la solution du sol (signal des pluies locales)Teneurs enrichies : influences méditerranéennesTeneurs appauvries : influences atlantiques

Page 33: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

3/ Approche isotopique : Evolution du signal

-10

-9.6

-9.2

-8.8

-8.4

-8

-6 -5.8 -5.6 -5.4 -5.2 -5 -4.8 -4.6

d 18O (‰)

d13C

(‰

)Petits rhizolithes

Assemblage

Nodules

Distribution des teneurs isotopiques moyennes (18O et 13C) pour les formes de carbonatations fossiles les plus fréquentes (458 analyses)

(phénomènes évaporatoires)

Résultat confirmés par les mesures effectuées sur les carbonates actuels : le signal des nodules est systématiquement enrichi d’environ 0,25 ‰

Nécessité d’effectuer une correction sur

les nodules (de -0,25 ‰)

Page 34: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3

‰ versus PDB

Age

(14

C a

nnée

s ca

l. B

C)

18O 13C Pont de la Pierre Bol. Bartras Les Malalones Mond. le Duc Brassières (nord) Brassières (sud) Mond. Les Ribauds Julièras La motte le Chêne

Plaine d'orange

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1000 AD

2000 AD

Pont de la PierreBol. BartrasLes MalalonesMond. le DucBrassières (nord)Brassières (sud)Mond. Les RibaudsJulièrasLa motte le ChênePlaine d'orange

11000

13000

12000

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

1000 AD

Figure 8.3. Synthèse pour le Tricastin et la plaine d’Orange.Signal isotopique (d18O et d13C) des carbonates pédologiques pour les sites du Tricastin et de la plaine d’Orange entre 13000 av. J.-C. et aujourd’hui.

d18O d13C

-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3‰ versus PDB

Age

(14

C a

nnée

s ca

l. B

C)

18O 13C Pont de la Pierre Bol. Bartras Les Malalones Mond. le Duc Brassières (nord) Brassières (sud) Mond. Les Ribauds Julièras La motte le Chêne

Plaine d'orange

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1000 AD

2000 AD

Pont de la PierreBol. BartrasLes MalalonesMond. le DucBrassières (nord)Brassières (sud)Mond. Les RibaudsJulièrasLa motte le ChênePlaine d'orange

11000

13000

12000

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

1000 AD

Figure 8.3. Synthèse pour le Tricastin et la plaine d’Orange.Signal isotopique (d18O et d13C) des carbonates pédologiques pour les sites du Tricastin et de la plaine d’Orange entre 13000 av. J.-C. et aujourd’hui.

-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3‰ versus PDB

Age

(14

C a

nnée

s ca

l. B

C)

18O 13C Pont de la Pierre Bol. Bartras Les Malalones Mond. le Duc Brassières (nord) Brassières (sud) Mond. Les Ribauds Julièras La motte le Chêne

Plaine d'orange

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1000 AD

2000 AD

Pont de la PierreBol. BartrasLes MalalonesMond. le DucBrassières (nord)Brassières (sud)Mond. Les RibaudsJulièrasLa motte le ChênePlaine d'orange

11000

13000

12000

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

1000 AD

-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3‰ versus PDB

Age

(14

C a

nnée

s ca

l. B

C)

18O 13C Pont de la Pierre Bol. Bartras Les Malalones Mond. le Duc Brassières (nord) Brassières (sud) Mond. Les Ribauds Julièras La motte le Chêne

Plaine d'orange

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1000 AD

2000 AD

Pont de la PierreBol. BartrasLes MalalonesMond. le DucBrassières (nord)Brassières (sud)Mond. Les RibaudsJulièrasLa motte le ChênePlaine d'orange

Pont de la PierreBol. BartrasLes MalalonesMond. le DucBrassières (nord)Brassières (sud)Mond. Les RibaudsJulièrasLa motte le ChênePlaine d'orange

11000

13000

12000

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

1000 AD

Figure 8.3. Synthèse pour le Tricastin et la plaine d’Orange.Signal isotopique (d18O et d13C) des carbonates pédologiques pour les sites du Tricastin et de la plaine d’Orange entre 13000 av. J.-C. et aujourd’hui.

d18O d13C

SYNTHESEEvolution du signal isotopique des

carbonates pédologiques(Tricastin et Plaine d’Orange)

d18O d13C

Phase de réchauffement postglaciaire(apparition des carbonates dans les sols)

Période plus fraîches et fermeture du milieu végétal (Holocène ancien)

Crise climatique du néolithique récent/final

Crise climatique du Bronze ancien

Période chaude du début de l’Empire romain

Période chaude du Haut Moyen AgePetit Age Glaciaire

Flux de sud majoritaires (plus chaud)

Fermeture des paysages

Page 35: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Constantin Pancrace Espeluche-Lalo Pont de la Pierre Bol. Bartras Les Malalones Mond. le Duc Brassières (nord) Brassières (sud) Mond. Les Ribauds Julièras La motte le Chêne Plaine d'orange Aimargues Marsillargues

v

Age (14C années cal. BC)

02000

AD

1000

AD

1000

2000

3000

4000

1100

0

1200

0

1300

0

1000

0

9000

8000

7000

6000

5000

Age (14C années cal. BC)

-3

-4

-5

-6

-7d18 O

(‰

vs

PD

B)

3/ Approche Isotopique : Evolution du signal (SYNTHESE)

Influences méditerranéennes plus marquées (plus chaud)

Mise en place du climat méditerranéen dans le Tricastin et la plaine d’Orange

Influences Atlantiques plus marquées (plus froid)

VidourleTricastin/OrangeValdaine

Gradient latitudinal

Enrichissement avec la proximité de la côte

Existence de conditions climatiques comparables au climat actuel (Tricastin, plaine d’Orange)et pour la première fois en Valdaine !

Gradient isotopique : 1 ‰ par degré de latitude

Effet de continentalité

Signal pluie

Page 36: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Echantillons valdainais appauvris :

Echantillons du Vidourle enrichis :

Indications produites par les carbonates

Gradient isotopique latitudinal

- effet de continentalité moins marqué et vapeurs athmosphriques méditerranéennesMais - tendances comparables à celles de la MVR : impact régional

- conditions climatiques plus fraîches (limite climatique moyenne du climat méditerranéen centrée sur une zone comprise entre Avignon et le Tricastin) - vers 1300 av. J.-C. (Bronze final I), la Valdaine est pour la première fois sous influences méditerranéennes

conformes aux schémas établis par les paléoenvironnementalistes pour la MVR

Page 37: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie
Page 38: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

Caractérisation des climats et des environnements Rhodaniens postglaciairesConclusions générales

1/ Caractérisation du climat actuel

2/ Approche morphologique et sédimentologique

Equilibres complexes entre paramètres climatiques et teneur en HCO3

- des nappes

Détermination des paramètres favorables à la formation des carbonates

Mise en évidence de liens étroits entre les différents traits carbonatés

3/ Approche isotopiqueCompréhension du signal du 13C et du 18O

Précisions sur les fluctuations de position du front méditerranéen au cours de l’Holocène

Liens possibles entre fluctuations du 14C et 18O des carbonates

Schémad’évolution global

Carbonates pédologiques Traceur fiable

Page 39: Sandrine Bonté Laboratoire d’Hydrogéologie

• Apports méthodologiques :

Caractérisation du signal des carbonates pédologiques en contexte méditerranéen

Intérêt de l’emploi des carbonates pourl’approche environnementale des milieux holocènes

Apports des carbonates

Oxygène -18 : indicateur de l’origine des pluies localesCarbone -13 : précisions sur végétation stationnelle

• Perspectives :

Compléter les données actuelles pour affiner notre référentiel (signal en 13C des carbonates)Comparaisons avec données lacustres

(bilans hydriques)

Caractérisation des climats et des environnements Rhodaniens postglaciairesConclusions générales

Interprétation affinée sensibilité des carbonates