Changements climatiques et variations du champ magnétique terrestre dans le sud de la Patagonie (Argentine) depuis 51 200 ans reconstitués à partir des propriétés magnétiques des sédiments du lac Laguna Potrok Aike

Lisé-Pronovost, Agathe (2014). Changements climatiques et variations du champ magnétique terrestre dans le sud de la Patagonie (Argentine) depuis 51 200 ans reconstitués à partir des propriétés magnétiques des sédiments du lac Laguna Potrok Aike. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 235 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Le magnétisme des sédiments est influencé à la fois par le climat et par le champ magnétique de la Terre. L'objectif de cette thèse est d'utiliser les propriétés magnétiques de la longue séquence sédimentaire du lac Laguna Potrok Aike (l06 m, 51200 cal BP) pour fournir un enregistrement paléomagnétique et un enregistrement paléoclimatique dans une région clé de l'hémisphère Sud pourtant peu documentée. Le lac Laguna Potrok Aike (52°S, 70°W) est situé dans le sud-est de la Patagonie (Argentine) et se retrouve ainsi sous l'influence des forts vents d'ouest de l'hémisphère Sud et dans la région source des poussières déposées sur les glaces du continent Antarctique durant les périodes glaciaires. La position géographique du lac est donc idéale pour reconstituer l'activité éolienne ainsi que les changements climatiques survenus en Patagonie au cours du Quaternaire. Il s'agit aussi d'un endroit clé pour reconstituer la variabilité du champ magnétique terrestre, puisque l'hémisphère Sud est significativement sous-documenté par rapport à l'hémisphère Nord. De plus, la proximité de l'anomalie magnétique de l'Atlantique Sud (SAA) ainsi que des régions à fort flux géomagnétique (lobes) dans l'hémisphère Sud pourrait potentiellement permettre de mettre en évidence des différences entre l'évolution du champ au cours du temps dans la région du sud de l'Amérique du Sud et celle, mieux connue, de l'hémisphère Nord. Pour son grand potentiel à fournir un enregistrement climatique, éolien et paléomagnétique à haute résolution et au-delà la dernière transition climatique, le lac de maar Laguna Potrok Aike a été foré dans le cadre du Programme intemational de forage scientifique continental (International scientific Continental Drilling Program, ICDP) pour le projet Potrok Aike maar lake Sediment Archive Drilling prOject (PASADO).
Dans cette thèse, les propriétés magnétiques et physiques de cette longue séquence sédimentaire ont été utilisées à haute résolution pour reconstituer les enregistrements paléomagnétique et paléoclimatique dans la région la plus au sud de l'Amérique du Sud. Dans le premier chapitre, le vecteur paléomagnétique complet (inclinaison, déclinaison et paléointensité relative) a été reconstitué. Une influence de la taille des grains sur le signal de paléointensité relative (NRMI ARM) a été corrigée en utilisant le champ médian destructif de l'aimantation rémanente naturelle (MDFNRM). La comparaison du nouvel enregistrement paléomagnétique avec d'autres enregistrements dans le sud de l'Amérique du Sud, ailleurs dans l'hémisphère Sud ainsi qu'avec des modèles du champ dipolaire révèle une variabilité millénaire similaire. L'excursion géomagnétique Laschamp et possiblement aussi Mono Lake et Hilina Pali sont documentés et témoignent de la nature globale de ces événements. La comparaison du vecteur paléomagnétique complet avec les enregistrements des lacs Baïkal et Biwa situés de l'autre côté du globe en Sibérie et au Japon révèle une différence apparemment régionale et d'origine non-dipolaire à ca. 46000 cal BP. Dans le deuxième chapitre, nous présentons des indicateurs magnétiques de l'activité éolienne depuis 51200 cal BP. La combinaison des propriétés magnétiques et des données granulométriques a permis d'établir que le champ destructif médian de l'aimantation rémanente isothennale (MDFIRM) reflète la magnétite dans une taille comprise entre les silts moyens à grossiers. Ces grains sont typiquement transportés par le vent en suspension sur de courtes distances.
MDFIRM présente une variabilité comparable à d'autres indicateurs de l'intensité des vents dérivés de sédiments marins, lacustres, de tourbière et de modelés quartziques en Patagonie depuis la demi ère transition climatique et dans l'hémisphère Sud depuis 51200 cal BP. De plus, l'estimation du flux de magnétite au lac, l'influence de la taille des grains sur le signal de susceptibilité magnétique ainsi qu'une comparaison avec des enregistrements de poussières venant de la Patagonie et déposées dans l'océan Austral ainsi qu'en Antarctique révèlent que la susceptibilité magnétique est un indicateur des poussières de Patagonie à l'échelle multi-millénaire. Dans le troisième chapitre nous présentons des indicateurs magnétiques d'évènements d'inondation liés à des précipitations intenses et à la fonte du pergélisol depuis 51200 cal BP. Les évènements d'inondation sont d'abord identifiés par la présence de minéraux magnétiques à haute coercivité (hématite et/ou goethite), puis l'origine pédogénique des grains est révélée par un ensemble d'évidences géologiques, limnologiques, stratigraphiques et climatiques. Ces dix évènements d'inondation sont associés à des couches de sédiments redéposés généralement lors de périodes plus productives dans le lac Laguna Potrok Aike et plus chaudes en Antarctique. De plus, nous démontrons que la formation authigène de greigite est limitée à des couches de sables et de cendres volcaniques remobilisées qui fournissent les conditions suboxiques et le sulfate dissous requis.
Dans l'ensemble, l'étude du magnétisme des sédiments du lac Laguna Potrok Aike foumit un enregistrement paléomagnétique de qualité ainsi que des indicateurs magnétiques des changements climatiques dans le sud-est de la Patagonie et associés au climat en Antarctique. -- Mots clés: magnétisme sédimentaire, paléomagnétisme, paléoclimatologie, Laguna Potrok Aike, Patagonie, hémisphère Sud, variabilité millénaire à séculaire, demière période glaciaire, Holocène, intensité des vents. -- ABSTRACT: Rock magnetism is influenced by climate and by the Emih's magnetic field. The goal of this thesis is to use the rock magnetic properties of the long sedimentaly sequence from the lake Laguna Polrok Aike (106 m, 51200 cal BP) to derive paleomagnetic and paleoclimatic records in a key are a of the Southern Hemisphere that is poorly documented. Laguna Polrok Aike (52°S, 70°W) is located in southeastern Patagonia (Argentina) in the path of the strong Southern Hemisphere westerly winds and in the source area of the dust deposited in Antarctica during Glacial periods. The lake geographical location is therefore ideal to reconstruct past changes in aeolian activity and climate changes in Patagonia. It is also a key location to reconstruct past changes of the geomagnetic field because the Southern Hemisphere is significantly under-documented relative to the Northern Hemisphere. In addition, the proximity of the South Atlantic Anomaly (SAA) as well as the Southern Hemisphere high flux lobes could allow identifying differences in the paleomagnetic field evolution in southern South America relative to the much more documented Northern Hemisphere. For his strong potential to provide high-resolution climatic, aeolian and paleomagnetic records beyond the last climatic transition, the maar lake Laguna Palrak Aike was drilled in the framework of the International scientific Continental Drilling Program (ICDP) for the Potrok Aike maar lake Sediment Archive Drilling prOject (PASADO). In this thesis, high-resolution rock-magnetic and physical properties are used in order to reconstruct paleoclimate and paleomagnetic records from the southemmost part of South America.
In tbe first chapter, the full-vector paleomagnetic record (inclination, declination and relative paleointensity) derived from the sediments of Laguna Palrak Aike. A grain size influence on the relative paleointensity record (NRMI ARM) was corrected using the median destructive field of the natural remanent magnetisation (MDFNRM). Full-vector comparison of the new paleomagnetic record with other records from southern South America, elsewhere in the Southern Hemisphere, as well as dipole field models and compilations reveal similar millennial-scale variability. The Laschamp geomagnetic excursion and possibly the Mono Lake as weIl as the Hilina Pali excursions are recorded and suggest the global nature of these events. Nevertheless comparison with the Lake Baikal and Biwa records located on the opposite side of the globe in Siberia and Japan respectively reveals a different behaviour at ca. 46000 cal BP in Laguna Potrak Aike and in southem South America, hinting at a non-dipolar origin. In the second chapter, rock-magnetic proxies of dust and wind intensity since 51200 cal BP are constucted.
The combined use of rock magnetism and grain size data allowed identifying the median destructive field of the isothermal remanent magnetisation MDFlRM) as best reflecting silt-sized magnetite typically transported by wind in suspension over short distances. The MDFIRM displays similar variability than other wind intensity proxies derived from marine and lacustrine sediments, peat bug and speleothem records from Patagonia since the last climatic transition and from the Southem Hemisphere since 51200 cal BP. In addition, estimation of the flux of magnetite to the lake, investigation of the grain size influence on magnetic susceptibility and comparison with distal Patagonian dust records from the Southem Ocean and Antarctica indicate that the magnetic susceptibility signal from Laguna Pott'ok Aike is a dust record at the multi millennial scale. In the third chapter, rock-magnetic proxies of runoff events associated with extreme precipitation and permafrost melt since 51200 cal BP are presented. The runoff events are identified by the presence of high coercivity magnetic mineral (such as hematite and goethite) which its pedogenic origin is inferred from geological, limnological, stratigraphic and climatic evidence.
The runoff events are generally associated with mass movement deposits during time of enhanced lake productivity in Laguna Potrok Aike and are also coeval within the limit of the chronology to warm atmospheric conditions recorded in Antarctica. In addition, we show that the authigenic formation of iron sulfide such as greigite is strictly associated to reworked sands and tephra layers providing the required suboxic conditions and dissolved sulfate. As a whole, rock magnetism of the sediment from Laguna Potrok Aike provides a high quality full-vector paleomagnetic record as well as rock-magnetic proxies of past climate changes in southeastern Patagonia that are also associated with climate changes in Antarctica. -- Keywords: Paleomagnetism, sediment magnetism, paleoclimatology, Laguna Potrok Aike, Patagonia, Southern Hemisphere, millennial- to centennial-scale variability, last Glacial period, Holocene, wind intensity.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	St-Onge, Guillaume
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Gogorza, Claudia
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de Ph.D.
Mots-clés :	Paleomagnetisme Paleoclimatologie Regime Vent Activite Eolien Lac Laguna Potrok Aike Patagonie Holocene
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	16 juin 2015 13:57
Dernière modification :	28 août 2019 20:15
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1002

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