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Thèse sur l'enregistrement sédimentaire et géochronologique des évènements thermiques de l'Yprésien en Occitanie : implications stratigraphiques, paléogéographiques, climatiques et tectoniques H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 28 juin 2021

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Informations générales

Référence : UMR5243-HELOUR-019
Lieu de travail : MONTPELLIER
Date de publication : lundi 7 juin 2021
Nom du responsable scientifique : Flavia GIRARD - Fabrice LIHOREAU - Johan YANS
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le projet de thèse s'inscrit dans le projet ANR EDENs intitulé « Life during past super-warm climate events: Evolutionary Dynamics of Early EoceNe mammals from Southwestern France » qui porte sur l'étude des potentielles relations entre les événements de réchauffement climatiques passés et les processus macro-écologiques/macro-évolutifs au cours de l'Eocène inférieur ou Yprésien (56-47,8 Ma) en Occitanie. Cette période est d'une importance capitale car elle représente l'intervalle de temps le plus chaud des 66 derniers millions d'années (Zachos et al., 2001) et correspond à une phase clé de la radiation des mammifères (Rose, 2006). L'Yprésien est caractérisé par une série d'événements de réchauffement global à court terme (~150 kyr) (hyperthermiques ou maxima thermiques éocènes, ETM). En termes d'ampleur, le principal ETM est le maximum thermique Paléocène-Eocène (PETM, ~56 Ma) (McInerney et Wing, 2011); cet événement a été suivi d'autres événements de réchauffement, mais de moindre ampleur (e.g. ETM2 ~54.1 Ma, ETM.I1 ~53.7 Ma, ETM3 ~53Ma, ETM.L, ETM.M, ETM.N, etc) (Westerhold et al. 2018). Tous les ETM sont caractérisés par des excursions isotopiques négatives du carbone, phénomènes expliqués par l'introduction rapide dans l'atmosphère d'une grande masse de carbone isotopiquement appauvri. Au cours du PETM, la température mondiale a augmenté de 5 à 8 °C ; cet événement est généralement considéré comme le meilleur paléo-analogue du changement climatique actuel, bien que les taux modernes d'émission de carbone soient environ 10 fois plus élevés que ceux du début du PETM (Gingerich, 2019). Dans la deuxième partie de l'Yprésien, un événement de réchauffement global à long terme, à savoir l'Optimum climatique de l'Éocène inférieur (EECO, ~53-49 Ma), se superpose à une série d'hyperthermaux (Westerhold et al. 2018). Le rôle de cet EECO sur les mammifères reste encore assez peu documenté.
A cette époque, dans le Sud de la France, l'orogenèse pyrénéenne est à l'origine de dépôts de puissantes séries sédimentaires depuis le Golfe de Gascogne jusqu'à la Provence, enregistrant des variations importantes dans la chronologie, les structures tectoniques et les environnements de dépôts (Ford et al., 2016 ; Angrand et al., 2018). Cette complexité est particulièrement marquée dans la zone de transition entre la région des Corbières et la partie provençale de la ceinture pyrénéenne (Arthaud et Séguret, 1981 ; Leleu et al., 2009), zone d'étude proposée pour cette thèse. La sédimentation est concentrée dans des bassins marins à continentaux d'avant-pays sous forme de dépôts marins, détritiques proximaux (cônes alluviaux, systèmes fluviatiles et lacustres) ou carbonatés lacustres à palustres (Freytet et Plaziat, 1982 ; Rasser et al., 2005).
Les modèles actuels de dépôts de la zone cible ne prennent que peu ou pas en compte la diversité des faciès sédimentaires au regard de l'architecture des bassins et de leur évolution temporelle sur la période considérée. Les modèles chronostratigraphiques de cette période sont en cours de révision au regard de nouvelles interprétations du matériel fossilifère issu de gisements paléontologiques en cours d'étude (travaux ISEM) ; les évènements thermiques ne sont que peu (e.g. Noiret et al., 2016) ou pas encore identifiés dans l'enregistrement sédimentaire.
L'objectif du projet de thèse sera d'établir un modèle sédimentologique haute résolution ainsi que la chronologie précise de l'évolution des paléoenvironnements sédimentaires au cours de l'Yprésien en Occitanie. Ceci sera possible grâce à l'analyse des changements climatiques à court terme (ETMs) et à long terme (EECO), et des évènements tectoniques, les deux principaux forçages ayant contribué au développement des milieux de vie locaux des mammifères, dans les différents bassins sédimentaires étudiés. Le travail de thèse portera principalement sur la caractérisation de la signature sédimentaire et géochimique de ces évènements thermiques tout en étudiant les interactions avec la tectonique afin d'essayer de s'en affranchir. Pour cela le projet de thèse se concentrera sur l'Yprésien de la région Occitanie dans quatre sous-régions : Corbières, Lauragais, Minervois et Montpelliérain. Une analyse multi-échelle des archives sédimentaires sera menée, basée sur l'analyse sédimentologique détaillée des systèmes de dépôts. Une attention particulière sera portée sur les architectures de ces dépôts en lien avec la tectonique pyrénéenne par la création de coupes sédimentologiques sériées le long des bassins, de coupes tectoniques à travers ces derniers, et d'analyse de la déformation structurale. Le ou la doctorant(e) devra ainsi réaliser un important travail de terrain comprenant des études faciologiques macro et microscopique (échantillonnage pour lames minces) associées à la réalisation de levés de logs sédimentologiques, des études stratonomiques (architectures des dépôts) et stratigraphiques (corrélations de niveaux repères, etc), ainsi que de la cartographie de terrain (mesures de pendages, etc). Des analyses de géochronologie U-Pb sur calcite seront menées afin de potentiellement déterminer l'âge absolu des différents dépôts sédimentaires et, de comparer ces âges aux contraintes temporelles fournies par les données paléontologiques. La chémostratigraphie (isotopes du carbone sur divers matériels) sera aussi utilisée afin d'identifier les évènements thermiques car cette méthode s'est avérée être un excellent proxy temporel. Les variations isotopiques du carbone (δ13C) pendant les ETMs et EECO montrent un enregistrement synchrone dans les strates marines et continentales permettant des corrélations globales (McInerney et Wing, 2011; Yans et al, 2014 a et b ; Noiret et al., 2016; Yans et al, 2019). Récemment, de nouvelles données à haute résolution réalisées sur des forages de référence de l'ODP ont fourni un cadre chémostratigraphique robuste pour la période étudiée. Les ETM seront utilisés comme " géochronomètres " pour corréler les sections marines-continentales proximales d'Occitanie avec les standards marins et ainsi dater les sections sédimentaires étudiées. Les conditions d'affleurement dans la région et leur analyse sédimentologique et structurale, la révision complète des âges des gisements fossilifères et les nouvelles approches de datations géochimiques à disposition au Laboratoire Géosciences Montpellier nous offrent une opportunité exceptionnelle de mieux comprendre la mise en place des bassins considérés et d'en extraire les signaux climatiques majeurs.
Au-delà d'une caractérisation des processus géologiques (relations sédimentation-tectonique), l'étude de ces bassins apportera à l'étudiant des compétences variées dans des domaines plus appliqués tels que la caractérisation haute résolution de l'hétérogénéité des réservoirs en analogie aux réservoirs pétroliers ou phréatiques pour les systèmes fluvio-lacustres à lacustres et palustres et de bassins d'avant-pays.

Références :
Angrand et al. 2018 Tectonics 37:430-449
Arthaud & Séguret 1981 Bull. Soc. Geol. Fr. 23:51-63
Ford et al. 2016 J. Geol. Soc. 173:419-437
Freytet & Plaziat 1982 Contrib. Sediment. Geol. 12:1-217
Gingerich 2019 Paleoceanography and Paleoclimatology 34:329-335
Leleu et al. 2009 Basin Res. 21:157-187
McInerney & Wing 2011 Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 39:489-516
Noiret et al. 2016 Newsl. Stratigr. 49:469-480
Rasser et al. 2005 Facies 51:227-242
Rose 2006 The Beginning of the Age of Mammals 431p
Westerhold et al. 2018 Paleoceanography and Paleoclimatology 33:626-642
Yans et al. 2014a Gondwana Research 25:257-269
Yans et al. 2014b Newsl. Stratigr. 47:331-353
Yans et al. 2019, Symposium PalEurAfrica
Zachos et al. 2001 Science 292:686-693

Contexte de travail

Ce travail de thèse constitue l'un des objectifs du projet ANR EDENs financé par le CNRS. Il sera réalisé à Géosciences Montpellier et se fera en collaboration avec l'ISEM et des équipes de recherche de l'Université de Poitiers, et de l'Université de Namur (Belgique).
Le ou la doctorant(e) sera co-dirigé(e) par Flavia Girard (Géosciences-Montpellier, sédimentologie), Fabrice Lihoreau (ISEM, paléontologie) et Johan Yans (Université de Namur, géochimie isotopique) et co-encadré(e) par Grégory Ballas (Géosciences-Montpellier, analyse structurale), Delphine Bosch (Géosciences-Montpellier, géochronologie) et Rodolphe Tabuce (ISEM, coordinateur d'EDENs, paléontologie) afin d'intégrer les résultats sédimentologiques, structuraux et géochimiques dans un contexte pluridisciplinaire.
Le ou la doctorant(e) devra être titulaire d'un Master en Sciences de la Terre et devra posséder des connaissances approfondies des environnements sédimentaires (sédimentologie de faciès), idéalement continentaux, et de leur fonctionnement, et des concepts de stratigraphie séquentielle, de tectonique, et idéalement de géochimie isotopique. Le ou la doctorant(e) devra avoir une expérience et être très motivé(e) par la géologie de terrain car le projet nécessitera un important travail sur le terrain (3-4 mois de mission cumulés).

Contraintes et risques

Plusieurs missions de terrain dans la région Occitanie (3-4 mois cumulés) ainsi que des analyses géochimiques en salle spécifique sous atmosphère confinée sont prévues. Le ou la doctorant(e) sera assisté d'une technicienne pour la préparation et réalisation des analyses géochimiques. Les encadrants du projet sont assurés de la faisabilité du projet car leurs travaux de recherches sont déjà en cours sur les zones d'étude et les analyses géochimiques et les missions de terrain préliminaires ont montrés des résultats très encourageants. Le ou la doctorant(e) travaillera en priorité dans les Corbières et le Minervois. L'intégration et la mise en corrélation des données existantes du groupe de travail seront indispensables.

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