Offre de thèse, Paris VI, PaleoNitrogen : tester l’utilisation des isotopes stables de l’azote (15N/14N) des matières organiques sédimentaires terrestres comme marqueur paléoclimatique dans les séries géologiques pré-quaternaires

Promoteur et encadrant principal de la thèse : Johann Schnyder (ISTeP, UPMC) Garant HDR : François Baudin (ISTeP, UPMC)
Co-encadrants :, Thanh Thuy Nguyen Tu, Matthieu Sebilo, Sylvie Derenne (BioEMCo, UPMC), Johan Yans (Univ. Namur, Belgique),

Financement : Contrat Doctoral Emergence-UPMC
Démarrage : 1er Octobre 2012
Date limite envoi CV et lettres de motivation : 12Juillet 2012
Entretiens : Vendredi 13 Juillet après-midi, UPMC, Paris

CONTEXTE
La recherche et l’évaluation de nouveaux outils de reconstitution des paramètres climatiques est un aspect important de la recherche en paléoclimatologie.
Le δ15N mesuré dans les sédiments marins et lacustres est utilisé depuis longtemps pour reconstituer les processus biogéochimiques impliqués dans le cycle de l’azote : utilisation du N par les organismes, variabilité des sources de N, processus de denitrification et de diagenèse. Cependant les signaux du δ15N dans les environnements marins et lacustres sont souvent complexes et difficiles à décrypter. Par contre, à la suite d’études pionnières certains auteurs ont montré que le δ15N des plantes terrestres modernes ou quaternaires semblait se corréler positivement avec la température et négativement avec les précipitations. La salinité de l’eau du sol sur lequel se développent les plantes semble également jouer un rôle sur leur δ15N.
Très peu d’études au niveau international, et aucune à notre connaissance au niveau national, ne se sont penchées sur l’utilisation du δ15N des plantes fossiles terrestres pour des applications paléoclimatiques pré-quaternaires. Des résultats préliminaires, obtenus par certains membres de notre équipe (Storme et al., 2012) suggèrent la possibilité d’utiliser  le δ15N  pour reconstituer des climats anciens, pré-quaternaires.
Pour tester cette possibilité, nous avons répondu à un appel à projet EMERGENCE de l’UPMC. Notre projet a été lauréat et une bouse de thèse lui a été attribué.

OBJECTIFS
Le but de la thèse est de parvenir à évaluer puis éventuellement développer un nouvel outil géochimique pour étudier les paléoclimats, basé sur les isotopes de l’azote des matières organiques terrestres, qui puisse être utilisé notamment en environnement continental (mais pas uniquement).
L’approche analytique choisie est double.
1-Elle consiste d’une part à mesurer les isotopes de l’azote sur des fragments de bois fossiles et/ou sur des matières organiques sédimentaires continentales dispersées dans les sédiments, dans des coupes géologiques sélectionnées. Les données obtenues seront comparées à un panel variés de données paléoclimatiques déjà disponibles ou à acquérir-dont une partie par d’autres membres du projet- (δ D sur n-alcanes,  analyses palynologiques,  minéraux argileux), permettant de suivre indépendamment les fluctuations du rapport sec/humide et des paléotempératures au cours du temps. Les effets de diagenèse seront contrôlés par une analyse structurale et chimique des bois fossiles, (notamment par résonance magnétique nucléaire) et par des proxies organiques géochimiques sur les matières organiques (absence de corrélation δ 15N et rapports C/N, variabilité intra- et inter-spécifique du  δ 15N en accord avec l’actuel, absence de produit de dégradation de la lignine dans les extraits lipidiques).
2-D’autre part, on cherchera à utiliser des bois actuels ou archéologiques pour tester la variabilité des mesures isotopiques, par (a) des mesures sur des cernes de chêne pédonculé (âge des échantillons de 1400 à 2012) et (b) des tests de dégradation contrôlée effectués en laboratoire sous paramètres fixés (en faisant varier la salinité de l’eau, ou la température notamment), en utilisant des bois coulés actuels et des échantillons organiques de mangroves actuelles. Cette comparaison permettra d‘évaluer 1) la pertinence de l’approche isotopique, 2) la finesse de l’enregistrement paléoclimatique par l’outil isotopique, 3) les éventuels problèmes et limitations de la méthode.
Les deux intervalles stratigraphiques clefs choisis sont marqués par des variations paléoclimatiques très importantes d’ampleur globales : le Jurassique inférieur (Toarcien, Kazakhstan), et limite Paléocène-Eocène (Bassin de Paris et de Dieppe-Hampshire, Arctique).
La richesse des données acquises permettra une valorisation assurée du travail même si le développement du nouvel outil paléoclimatique se révèle difficile à mettre en œuvre.
Le sujet de thèse implique un important travail de laboratoire. Il nécessitera des capacités de curiosité et d’initiative, de synthèse de données variées et de travail en équipe, la thèse s’insérant dans un projet plus large impliquant plusieurs chercheurs.

L’étudiant (e) devra mobiliser, parfois en collaboration avec d’autres équipes, les méthodes et outils suivants :
-Isotopie de l’azote (NAMUR, Belgique-UPMC)
-Géochimie moléculaire (UPMC)
-δ D sur n-alcanes (ISTO)
-Pyrolyse Rock-Eval (UPMC)
-Minéralogie des argiles (UPMC)
-Palynofaciès (UPMC)

COMPETENCES REQUISES
Géochimie organique
Géologie sédimentaire
(Le sujet est ouvert à des géologues, mais aussi des (géo)chimistes ou biologistes ouverts à la paléobotanique)

CONTACT
johann.schnyder@upmc.fr

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