Topic description
Le bassin Méditerranéen a connu un événement exceptionnel par son ampleur et sa courte durée à la fin du Miocène: la Crise de Salinité Messinienne (5,97-5,33 Ma). Cette crise, provoquée par son isolement de l'Océan Atlantique, a engendré l'évaporation des eaux marines de ce bassin et le dépôt de plus d'un million de km3 d'évaporites. Le retour à des conditions marines normales à la fin de cette crise est marqué par des changements importants dans la succession sédimentaire correspondant à la transition entre les conditions saumâtres du Messinien terminal et les conditions marines ouvertes au début du Pliocène (Cita et al., ). Après plus de 50 années de recherche extensive, en raison de la grande diversité des enregistrements sédimentaires étudiés dans différents bassins terrestres et de la mer Méditerranée, deux hypothèses sont proposées pour expliquer ce retour: un brusque ennoiement du bassin Méditerranéen au début du Pliocène après son assèchement quasi-complet (Caruso et al., ), une élévation progressive du niveau marin du bassin Méditerranéen non asséché durant le Messinien terminal (Rovieri et al., ).
En, la mission océanographique internationale de forage IODP «Tyrrhenian Continent-Ocean Transition» a permis d'échantillonner les dépôts sédimentaires Mio-Pliocènes au niveau des terrasses de Cornaglia et de Campanie en mer Tyrrhénienne. Le projet de thèse s'inscrit dans ce projet international où sont impliqués des sédimentologues, géologues structuraux, micropaléontologues, géochimistes organiciens et inorganiciens. L'objectif de cette thèse est d'étudier les sédiments prélevés dans ces deux sites suivant une approche multidisciplinaire (minéralogique, isotopique et organique) en vue de réaliser la reconstruction des changements paléo-environnementaux lors de cette transition et d'apporter des éléments de réponse infirmant ou confirmant l'une des hypothèses. Cette thèse sera articulée autour de trois volets: la caractérisation sédimentaire des échantillons (première année) incluant la détermination de la nature et l'abondance relative des minéraux présents (calcimétrie, diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage) ainsi que la composition isotopique (C, O, S) des minéraux carbonatés et soufrés ; la caractérisation de la matière organique (nature, origine) sur des échantillons choisis (deuxième année) en réalisant des analyses géochimiques sur la matière organique totale par EA-IRMS (TOC, TN, valeurs de d13C et de d15N), sur les composés moléculaires par GC-MS et GC-FID (identification et quantification relative de biomarqueurs lipidiques) ainsi que la mesure de la valeur de d13C de certaines molécules cibles par GC-IRMS ; la mise en commun de l'ensemble de ces analyses (troisième année) en vue d'identifier les changements paléo-environnementaux dans ces deux sites marquant la fin de la Crise de Salinité Messinienne.
L'ensemble des échantillons analysés pendant la thèse sont déjà disponibles au LOCEAN mais des échantillons complémentaires pourront être demandés à IODP ou aux responsables de missions océanographiques à venir. Toutes les analyses prévues seront réalisées sur les plateformes d'analyses ALYSES, GEO-ISOTOP et GEORG rattachées à l'OSU Ecce Terra et à différents sous-réseaux de RéGEF. Leur financement est acquis pour l'année (projet IODP Expédition Nouvelle) et des demandes complémentaires aux fonds propres seront faites à IODP3-France et l'IPSL courant. Ce travail sera réalisé en collaboration avec des membres de l'équipe VALCO-CYBIOM ainsi que des chercheurs de laboratoires nationaux (ISTeP, IPGP, Géosciences Montpellier) et internationaux (Université de Catane, Turin et Bristol) partenaires. En plus d'un déplacement pour rééchantillonnage à la carothèque de Brême, une mission de terrain pourrait être possible soit en embarquant sur une mission océanographique menée au LOCEAN soit à terre sur des affleurements messiniens visibles.
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The so-called Messinian Salinity Crisis (5.97-5.33 Ma), which dramatically affected the Mediterranean basin at the end of Miocene, was caused by the isolation of this basin from the Atlantic Ocean. This event led to the evaporation of the basin's marine waters and the deposition of more than one million km3 of evaporites. The return to normal marine conditions at the end of this crisis was marked by significant changes in the sedimentary succession corresponding to the transition between the brackish conditions of the late Messinian and the open marine conditions at the beginning of the Pliocene (Cita et al., ). After more than 50 years of extensive research, due to the great diversity of sedimentary records studied in different land basins and areas of the Mediterranean Sea, the mechanism behind this return is still debated with two main hypotheses proposed : an instantaneous reflooding of the Mediterranean at the base of the Zanclean, following its near-complete desiccation (Caruso et al., ), a gradual sea level rise in a non-desiccated basin during the late Messinian (Roveri et al., ).
In, the international ocean drilling expedition IODP “Tyrrhenian Continent-Ocean Transition” sampled Mio-Pliocian sedimentary deposits at the Cornaglia and Campania terraces in the Tyrrhenian Sea. The thesis is part of this international project involving sedimentologists, structural geologists, micropaleontologists, organic and inorganic geochemists. The objectives of this thesis will focus on the study of sediments collected from both sites using a multidisciplinary approach (mineralogical, isotopic, and organic) in order to reconstruct the paleoenvironmental changes that occurred during this transition and provide evidence that either refutes or confirms one of the hypotheses. In this goal, three main components will be considered: a characterization of sediment samples (first year) by determining the nature and relative abundance of minerals (calcimetry, X-ray diffraction, scanning electron microscopy) as well as the isotopic composition (C, O, S) of carbonate and sulfur-bearing minerals; a characterization of organic matter (nature, origin) in selected samples (second year) by performing geochemical analyses on both bulk organic matter using an EA-IRMS (TOC, TN, values of d13C and d15N), and molecular compounds by GC-MS and GC-FID (identification and relative quantification of lipid biomarkers), sometimes combined with carbon isotopic measurement for few target organic molecules by GC-IRMS; an identification of paleo-environmental changes marking the end of the Messinian Salinity Crisis in these two sites by combining all the data acquired (third year).
All samples analyzed during the thesis are available at LOCEAN, but additional samples may be requested from IODP or from those responsible for upcoming oceanographic missions in Tyrrhenian Sea. All planned analyses will be carried out on the ALYSES, GEO-ISOTOP, and GEORG analytical platforms connected to OSU Ecce Terra and different sub-networks of RéGEF. Funding has been acquired for (IODP New Expedition project) and additional requests for own funds will be made to IODP3-France and IPSL in. This work will be carried out in collaboration with several members of the VALCO-CYBIOM team, as well as researchers from national (ISTeP, IPGP, Géosciences Montpellier) and international (Catania, Turin, and Bristol universities) partners. In addition to a trip for resampling sediments collected during past IODP expedition in the core redepository of Bremen, a field mission could be possible either by joining an oceanographic mission conducted at LOCEAN or on land at visible Messinian outcrops.
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Début de la thèse : 01/10/
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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