Caractérisation géochimique des changements paléoenvironnementaux au cours de l’Évènement Océanique Anoxique 2 (~94 Ma) dans le Bassin Vocontien (SE France)

Le passage Cenomanien-Turonien (~94 Ma) est marque par une periode de perturbations biogeochimiques appele Evenement Oceanique Anoxique 2 (OAE 2). Cet evenement est caracterise par la presence d’enregistrements sedimentaires presentant un contenu en matiere organique eleve, a l’origine d’une large excursion positive du signal de δ13C a l’echelle globale. Des indices geochimiques et biologiques indiquent que ces enregistrements sedimentaires sont associes a une diminution de la quantite d’O2 dans les sediments et la colonne d’eau. Comme l’ensemble des OAEs du Cretace, l’OAE 2 s’est mis en place dans un contexte d’augmentation de la concentration en CO2 dans les oceans et l’atmosphere, interpretee comme d’origine volcanique. L’heterogeneite des reponses a cette perturbation globale suggere que des mecanismes environnementaux regionaux ou locaux ont contribue au scenario de mise en place et d’evolution de l’OAE 2. L’objectif cette these est ainsi de determiner le role de ces mecanismes a differentes echelles spatiales ainsi que leurs interactions. La demarche consiste alors en une comparaison des conditions biogeochimiques associees a l’OAE 2 dans un bassin de relativement faible dimension, comme le Bassin Vocontien (SE France), avec d’autres bassins mondiaux. Dans cette optique, une etude geochimique multiproxies de deux coupes du Bassin Vocontien (Pont d’Issole et Lambruisse) a ete menee. L’evolution conjointe des donnees de geochimie organique (TOC, HI vs. OI) avec celles d’enrichissement en elements sensibles aux conditions d’oxygenation (Mo, U, V, Zn, Mn) et de speciation du fer atteste d’une oscillation entre des conditions suboxiques et anoxiques au sein des domaines profonds du Bassin Vocontien, au cours de l’OAE 2. Les enrichissements faibles en elements indicateurs de productivite primaire (P, Ni, Cu, Ba), suggerent cependant que celle-ci fut relativement modeste pour ce bassin. Ces conditions appauvries en oxygene furent interrompues par une phase d’intense reoxygenation, appelee Plenus Cold Event (PCE), semblant correspondre a une chute de la pCO2 induite par le piegeage massif du CO2 au sein de la matiere organique dans les sediments et par une consommation accrue CO2 par alteration continentale. Les valeurs d’enrichissements relatifs en Mo et en U indiquent, par ailleurs, un faible renouvellement des eaux profondes, confirmant le caractere semi-confine du Bassin Vocontien a cette periode et suggere une mise en place d’une stratification de la colonne d’eau. L’evolution du signal isotopique de l’azote dans les sediments atteste de periodes d’intensification de la fixation de N2 atmospherique par des bacteries diazotrophes, de maniere synchrone avec l’appauvrissement de la colonne d’eau en O2. Ces periodes sont ainsi caracterisees par une forte diminution de la teneur azote biodisponible dans les eaux de surfaces suggerant egalement une stratification intermittente de la colonne d’eau. L’evolution du signal isotopique du soufre, lie a la pyrite, marquee par une large excursion negative, suppose un developpement de conditions sulfidiques depuis les sediments vers la limite avec la colonne d’eau, voire au sein de la colonne d’eau. La sulfato-reduction microbienne s’effectuant dans un systeme « ouvert » par rapport au reservoir de sulfates marin, il est propose que celle-ci fut alimentee par un apport de soufre issu d’emissions d’origine volcanique. Ces conditions sulfidiques ont pu induire un recyclage du phosphore dans la colonne d’eau, favorisant le maintien de la productivite primaire et le developpement de bacteries diazotrophes. Ainsi, la configuration du Bassin Vocontien semble avoir ete un parametre preconditionnant le developpement de conditions appauvries en oxygene en favorisant la mise en place d’une stratification de la colonne d’eau. L’emission de CO2 et de soufre d’origine volcanique dans les oceans, induisant une cascade de retroactions positives affectant les cycles biogeochimiques, semble etre l’element declencheur de la desoxygenation a l’echelle du Bassin Vocontien comme a l’echelle globale. Les bassins ayant enregistre les conditions de desoxygenation de la colonne d’eau les plus severes, comme l’Atlantique Central ou les bassins profonds de l’Ouest-Tethys, sont caracterises par un faible renouvellement des eaux profondes, mais egalement par des conditions de forte productivite primaire, associees a des apports de nutriments importants. Ces deux facteurs semblent ainsi etre la raison principales des heterogeneites dans l’enregistrement global de l’OAE 2.