Ηigh resοlutiοn past climate and paleοenvirοnmental recοnstructiοn during the Ηοlοcene : a stalagmite-based recοrds study frοm Caumοnt cave, Νοrmandy (France) - Université Le Havre Normandie
Thèse Année : 2024

Ηigh resοlutiοn past climate and paleοenvirοnmental recοnstructiοn during the Ηοlοcene : a stalagmite-based recοrds study frοm Caumοnt cave, Νοrmandy (France)

High resolution past climate and paleoenvironmental reconstruction during the Holocene : a stalagmite-based records study from Caumont cave, Normandy (France).

Résumé

Speleothem-based studies are globally very significant for paleoclimate reconstructions given the abundance of information that can be extracted from the geochemical proxies recorded during calcite precipitation. The proxies (stable isotope and trace elements), provide information on precipitation, temperature and vegetation conditions that, along with the Uranium/Thorium (U/Th) dating method, allow to reconstruct the climate back in time. This thesis presents the first stalagmite-based studies in the north-western France, from the chalk cave of Caumont. Whilst research on paleoenvironmental reconstruction of the Holocene in Normandy has been published, such studies present lower resolution and need better age constraints. This information gap highlights the importance of Caumont stalagmites to complement the regional studies. The aim of this thesis is to investigate the potential of the Caumont cave and quarry stalagmites as recorders of climate and environmental conditions, at high resolution, during the past 10 ka. To achieve this we did cave monitoring, U-series dating, stable isotopes (δ13C and δ18O) and trace elements analysis. The 18-month monitoring results provide an understanding of the cave dynamics and the factors influencing the proxy signal during calcite precipitation. The stalagmite δ13C signal reflects summer effective infiltration dynamics, influencing (longer-term) prior carbonate precipitation. The δ18O signal likely reveals changes in the composition of precipitation above the cave, from annual to multi-annual scale. The recent stalagmite (CCB-1), yield a high-resolution record that covers the 20th century, allowing direct comparison with meteorological data. Such study helped to identify the historical drought events of the 20th and 21st centuries. Further evaluation of geochemical records with the precipitation-evapotranspiration index (SPEI) shows a shift in drought dynamics for the past two decades. During most of the 20th century, droughts appear driven by a pluvial (deficit) regime, but from the late 1990s, drought was driven by higher evapotranspiration due to increased temperature. The Holocene stalagmites from the natural conduits of Caumont site show enough sensitivity to record the climate variability of the last 10 ka. The comparison of the geochemical proxies with the regional records provides insight of the paleoclimate evolution in Normandy, complements the paleoenvironmental reconstruction of previous studies and agrees with the onset of the human impact on the landscape. The multi-centennial climate trends from Caumont stalagmites are found generally in agreement with the Holocene climate variability for north-western Europe. This is demonstrated by comparing Caumont Holocene records with nearby speleothem records, continental archives (lake, mire) and North Atlantic marine proxy records.
Les recherches sur les spéléothèmes sont de plus en plus demandées pour les reconstructions du climat passé, grâce à la richesse des informations extraites des proxies géochimiques enregistrés pendant la précipitation du calcaire dissous sous sa forme minérale, la calcite. Parmi ces proxies, les isotopes stables et les éléments traces fournissent des informations sur les variations climatiques (précipitations et température) et la couverture végétale. En outre, les datations absolues calculées gràçe à la méthode Uranium/Thorium (U/Th) permettent de contraindre d’une manière assez précises la chronologie de ces variations climatiques dans le temps. Cette thèse présente la toute première étude paléoclimatique basée sur l’analyse géochimiques des stalagmites du nord-ouest de la France, issues de la grotte crayeuse de Caumont. Bien que plusieurs recherches sur la reconstruction paléoenvironnementale de l'Holocène en Normandie aient été publiées, ces études présentent une résolution plus faible et nécessitent des datations plus précises pour mieux contraindre les variations climatiques du passé. Ces lacunes justifient notre recherche sur les stalagmites de Caumont, permettant ainsi de compléter les études paléoclimatiques et paléoenvironnementales régionales.L’objectif de cette thèse est d'étudier le potentiel des stalagmites de la grotte et carrière de Caumont en tant qu'enregistreurs du climat et des conditions environnementales, à haute résolution, au cours des derniers 10.000 ans. Pour réaliser cet objectif principal, nous avons effectué un suivi climatique de la grotte, des datations U/Th sur les échantillons prélevés ainsi que des analyses d'isotopes stables (δ13C et δ18O) et d'éléments traces. Les résultats de ce suivi climatique sur 18 mois ont permis d’identifier les conditions environnementales et les facteurs qui influencent le signal isotopique au moment de la précipitation de la calcite. Le signal du δ13C reflète la dynamique de l'infiltration effective (ou efficiente) durant les saisons plus sèches (l’été), influençant, sur le long terme, la précipitation primaire de la calcite au sein même de l’épikarst (PCP). Le signal du δ18O révèle plus des changements dans la quantité des précipitations, et serait liée plus précisément à l’infiltration après déduction de l’évapotranspiration au sein de l’epikarst. La stalagmite récente (CCB-1) qui couvre le 20e siècle fournit un enregistrement paléoclimatique à haute résolution, permettant une comparaison directe avec les données météorologiques du 20e siècle. Cette étude a permis d'identifier les épisodes de sécheresse historiques du 20e et le début du 21e siècle. Une évaluation plus poussée des enregistrements géochimiques avec l'indice précipitation - évapotranspiration (SPEI) montre un changement dans la dynamique de la sécheresse au cours des deux dernières décennies. Nos résultats montrent que si, pendant la majeure partie du 20e siècle, les sécheresses semblent avoir été liée plus au déficit de la quantité de précipitations, la dynamique aurait changé à la fin des années 1990 avec une évapotranspiration plus élevée, associée à l'augmentation de la température. Les stalagmites holocènes prélevées des conduits naturels à Caumont sont suffisamment sensibles pour enregistrer la variabilité climatique des derniers 10.000 ans. La comparaison des proxies géochimiques issues des stalagmites étudiées avec les enregistrements régionaux disponibles donne un aperçu de l'évolution du paléoclimat en Normandie, complète la reconstruction paléoenvironnementale des études précédentes et montre les débuts de l'impact anthropique sur le paysage. Les tendances climatiques pluri-centennales des stalagmites de Caumont sont généralement comparables à celles d’autres sites du Nord-Ouest Européen. Ceci est démontré en comparant les enregistrements Holocène des stalagmites de Caumont avec ceux des spéléothèmes de sites proches, ceux d’autres archives continentales (lac, tourbière) et marines de ...
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Dates et versions

tel-04867960 , version 1 (06-01-2025)

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  • HAL Id : tel-04867960 , version 1

Citer

Ingrid Bejarano Arias. Ηigh resοlutiοn past climate and paleοenvirοnmental recοnstructiοn during the Ηοlοcene : a stalagmite-based recοrds study frοm Caumοnt cave, Νοrmandy (France). Geography. Normandie Université, 2024. English. ⟨NNT : 2024NORMR060⟩. ⟨tel-04867960⟩
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