ASTRE

L’équipe ASTRE se constitue autour des archives sédimentaires marines, et s’intéresse à l’étude des sédiments (faciès, morphologie et architecture des corps sédimentaires), de leur composition (chimique, minéralogique), de leur contenu biologique fossile, de leur dynamique et de leur transfert vers l’océan. L’étude des variations paléoenvironnementales enregistrées dans les sédiments permet d’accéder à l’identification et la compréhension des facteurs forçants la sédimentation (climat, eustatisme, tectonique, activité anthropique) à différentes échelles de temps : de l’échelle géologique aux derniers millénaires. Les approches utilisées sont pluridisciplinaires, incluant la sédimentologie, la géophysique marine, la géochimie sédimentaire, la (micro)paléontologie et la palynologie, la stratigraphie, ainsi que la modélisation.

Exemples de défi à relever : Comment décrypter les impacts des dynamiques climatiques et anthropiques sur l’évolution des systèmes sédimentaires ? Comment l’étude des sédiments permet de contraindre les forçages à l’origine de l’érosion et/ou de la sédimentation ?

Les questions scientifiques sont abordées autour de trois axes principaux, détaillés ci-dessous. Parmi les chantiers principaux et les plus fédérateurs, on peut citer notamment la Bretagne, la Méditerranée, la Zone Indo-Pacifique (Canal du Mozambique, Taïwan, Nouvelle Calédonie), et le Congo.

Axe 1. Architecture Sédimentaire et Transfert Continent-Océan 

Dans une démarche “source-to-sink”, l’axe 1 s’intéresse à l’évolution spatiale et temporelle des systèmes sédimentaires, à la caractérisation des sources de sédiment, à la quantification des flux et des temps de transfert ainsi qu’à la modélisation des processus associés. Les questions scientifiques concernent

• la construction sédimentaire et l’évolution stratigraphique et volumétrique des systèmes sédimentaires marins, de la plateforme à l’océan profond, au cours du temps, en intégrant la singularité et la diversité des domaines silico-clastiques, carbonatés, et mixtes ;
• la caractérisation des sources sédimentaires, en retraçant l’évolution des paléo-fleuves et des bassins versants (crues et décharges sédimentaires), pour aboutir aux relations érosion-altération-dépôt (quantification et développement analytique);
• la quantification des volumes sédimentaires, des flux de matière et des temps de transfert, par le développement d’une approche intégrative incluant l’enregistrement sédimentaire, l’instrumentation, et la modélisation (hydro-climatique, hydro-sédimentaire, stratigraphique) des processus de transport sédimentaire depuis le plateau jusque dans l’environnement profond.

Axe 2. Paléocéan et Paléobiosphères

L’axe 2 se focalise sur l’étude de l’évolution de la circulation océanique, de la variabilité climatique, pré-requis à la compréhension des forçages sur la sédimentation (Axe 1), et les renouvellements faunistiques. Pour y parvenir, cet axe s’appuie notamment sur des développements méthodologiques. Les thématiques scientifiques sont les suivantes:

• Indicateurs et géochronologie : Radiocarbone et âges réservoir (coquilles, foraminifères, restes végétaux, grains de pollen), datations U/Th, approches bayésiennes à la construction des modèles d’âge ;
• Reconstructions quantitatives des paramètres hydrologiques et physiques de l’océan au Quaternaire (stratification, température, salinité, courants) par le biais de développement/ amélioration/calibration de proxies, en intégrant l’impact des décharges fluviatiles sur la colonne d’eau, le sédiment et les écosystèmes ;
• Evolution et variabilité des masses d’eaux (traçage, intensité et stratification, impacts des courants sur les dépôts sédimentaires) ;
• Climat et niveau marin : origine et expression des variabilités climatiques rapides (millénaires et plus courtes), flux d’eau de fonte et variabilité eustatique associée, oscillation de la paléocryosphère (cycles glaciaires/interglaciaires) ;
• Climat et cycle du Carbone : Enfouissement long-terme du CO₂ atmosphérique dans les sédiments (bioproductivité et pompe biologique du C) ; Transferts du carbone continental vers les zones côtières et les fonds marins ; Retour du carbone géologique à l’atmosphère (déstabilisation des zones côtières et des permafrosts, altération des roches et sédiments) ;
• Paléobiosphères et interactions Vie-Océan-Atmosphère : Premiers métabolismes et leurs conséquences sur les enregistrements sédimentaires et cycle du carbone ; Processus de préservation, de diagenèse et de fossilisation (taphonomie et préservation exceptionnelle) ; Sédimentologie et paléoenvironnement des plates-formes carbonatées archéennes.

Axe 3.  Enregistrement sédimentaire holocène de l’anthropisation 

L’axe 3 soulève les questions clés relatives à l’impact de l’Homme sur l’environnement sédimentaire marin à des échelles de temps longs (derniers millénaires, Holocène), du bassin versant jusqu’aux transferts sédimentaires vers le bassin profond. A l’échelle des continents, la transformation des bassins versants par l’occupation humaine (aménagement, déforestation, agro-pastoralisme…) a profondément modulé les transferts terrigènes liés aux variabilités climatiques, voire eustatiques. Localement, ces effets anthropiques ont entraîné des modifications importantes des paléo-environnements marins et des écosystèmes, qui peuvent être enregistrées dans les dépôts sédimentaires (variations de faciès sédimentaires, composition chimique et minéralogique, bi-indicateurs, taux d’accumulation).

Cet axe de recherche vise à comprendre quels ont pu être les effets conjugués des activités anthropiques et des changements climatiques sur les environnements sédimentaires marins, en intégrant des échelles de temps longs. Pour cela, il s’appuie sur une approche pluridisciplinaire, impliquant des collaborations avec d’autres domaines scientifiques, comme l’archéologie. Les thématiques scientifiques concernent :

• La détermination et la construction d’états de référence des environnements sédimentaires de du bassin versant aux abysses en lien avec les axes 1 et 2, la reconstitution de la variabilité naturelle à partir d’archives sédimentaires holocènes; la caractérisation du cadre chrono-stratigraphique et de la dynamique sédimentaire passée.
• L’identification de points de basculements de l’impact anthropique par la recherche de nouveaux marqueurs des effets perturbateurs : sédimentologiques, géochimiques et/ou biologiques.
• La variabilité au cours du temps de l’enregistrement de cet impact dans l’archive sédimentaire (réactivité des environnements et écosystèmes, accentuation et variation), en relation avec l’évolution des installations humaines et des modes de vie depuis plusieurs millénaires.