Contribution des sédiments laminés lacustres à l'étude des changements environnementaux holocène Approche couplée sédimentologie/géochimie à haute résolution Application à deux lacs nord alpins - Environnement, Dynamiques et Territoires de la Montagne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Contribution of laminated sediments to the study of holocene environmental changes

Contribution des sédiments laminés lacustres à l'étude des changements environnementaux holocène Approche couplée sédimentologie/géochimie à haute résolution Application à deux lacs nord alpins

Résumé

The high resolution study of laminated sediments from Lake Anterne (2063 m asl) and Lake Bourget (231.5 m asl), both located in northern French Alps, led us to reconstruct paleoenvironmental changes induced both by climate changes and human activities. Anthropogenic impacts upon lake catchment area, and in particular on erosion processes, alter the sensitivity of the sediment record to climatic variations. One of the challenges of this thesis is to disentangle the respective roles of these two factors in the changes observed throughout the study of lake sediments. The sedimentary archive of Lake Anterne covers most of the Holocene period. The evolution of erosion processes in the catchment area have been reconstructed from sedimentological analyses. A "source-to-sink" approach was applied on organic and mineral geochemical analyses. This methodological approach, coupled with quantitative indicators of erosion, allowed highlighting the evolution of soil cover. These results brought also information about the climatic or anthropogenic origin of changes in erosion patterns. During the early Holocene (9950-5450 cal. BP), a gradual evolution was recorded: establishment of vegetation and soil with pedogenesis processes (decarbonation and acidification), and then stabilization of the catchment linked to a well-developed vegetation cover. We evidenced anoxic conditions at the bottom of the lake during this period of stabilization. We interpret it as a consequence of slope stabilisation by a dense vegetation cover. A regressive story of soils, accompanied by a significant enhancement of erosion processes, began at ca. 5450 cal. BP, due to a climate reversal towards colder conditions. This regressive story was reinforced by anthropogenic impacts (deforestation, pastoral activity) during the Bronze Age (around 3400 cal. BP), the end of Iron Age-beginning of the Roman period (2400 cal. BP-150 AD) and the lower middle age (1000-1200 AD). Our interpretations were reinforced and enriched by crossing our data with climate reconstructions obtained at Anterne (temperature from chironomids) and in the region, and with paleovegetation (pollen, wood macrofossils) and archaeological data from surrounding areas. The record from Lake Le Bourget covers only the last 120 years. This archive was studied in the aim to reconstruct the evolution of the trophic level and the oxygenation at the bottom of the lake, in relation with human activities (discharge of sewage waters, agricultural activities) and climate evolution. The hydroclimatic variability at annual and pluriannual scales was also considered. Unlike Anterne, laminated sediments of Lake Le Bourget are varved. Therefore, a fair, accurate and high resolution dating was obtained. Our environmental reconstruction is based on sedimentological and geochemical analyses. The comparison between trophic level indicators and River Rhône detrital inputs highlighted the opposed effects of Rhône floods (a non-permanent tributary) on lake water quality (nutrient but also oxygen supply). Therefore, a special interest was also brought to the understanding of the factors controlling Rhône floods (anthropogenic climate/activities).
L'étude des sédiments laminés, permettant des reconstitutions paléoenvironnementales à haute résolution, constitue le fil directeur de notre thèse. Les lacs d'Anterne (2063 m asl) et du Bourget (231,5 m asl), tous deux situés dans les Alpes françaises du nord, ont été choisis afin de contribuer à la compréhension de l'évolution du climat dans cette région et d'étudier l'impact de activités humaines sur les environnements alpins et périalpins. Un des défis de cette thèse est donc de distinguer le rôle respectif de ces deux facteurs dans les changements observés à travers l'étude des sédiments. La séquence sédimentaire du lac d'Anterne couvre la majeure partie de l'Holocène. L'évolution des processus d'érosion dans le bassin versant a pu être reconstituée à partir d'analyses sédimentologiques et d'une approche " source-puits " appliquée aux analyses géochimiques organiques et minérales. Cette approche méthodologique, couplée aux indicateurs quantitatifs d'érosion, a permis de mettre en évidence l'évolution des couvertures pédologiques, lesquelles sont contrôlées par la lithologie, la topographie, la végétation, le climat et l'usage des sols. Les résultats obtenus ont apporté des éléments de réponse sur l'origine climatique et/ou anthropique des changements observés. Une évolution progressive au début de l'holocène (9950-5450 cal. BP) avec mise en place des sols (processus de décarbonatation et d'acidification) et de la végétation, puis stabilisation de celle-ci a ainsi été mise évidence. Des conditions anoxiques se sont développées au fond du lac au cours de cette phase de stabilisation. Elles sont interprétées comme la conséquence d'une végétation bien développée dans le bassin versant. Une évolution régressive des sols, accompagnée d'importants processus d'érosion débute vers 5450 cal. BP, en raison d'un renversement climatique vers des conditions plus froides. Cette histoire régressive se poursuit en réponse à une pression anthropique renforcée (déforestation, activité pastorale) à l'Age du Bronze (autour de 3400 cal. BP), durant la fin de l'Age de Ferdébut de la période Romaine (2400-1800 cal. BP) et au Bas Moyen Age (1000-1200 ap. J.-C.). Nos interprétations ont pu être confortées et enrichies grâce au croisement de nos données avec des reconstitutions climatiques obtenus sur le site d'étude (température à partir des chironomes) et dans la région, et avec des données de paléovégétation (pollen, bois fossiles) et d'archéologie acquises dans le massif entourant le Lac d'Anterne. L'enregistrement du lac du Bourget ne couvre que les 120 dernières années. L'intérêt de cette archive est l'étude de la variabilité hydroclimatique annuelle à décennale et la reconstitution de l'évolution des conditions trophiques et de l'oxygénation du fond du lac en relation avec les activités humaines (rejet d'eaux usées, activités agricoles) et le climat. Contrairement à Anterne, les sédiments laminés du Lac du Bourget sont varvés. Une datation juste, précise et à haute résolution a donc été obtenue. A partir des analyses sédimentologiques et géochimiques, notre étude a pu mettre en évidence les effets opposés des crues du Rhône (affluent temporaire du lac) sur la qualité des eaux du lac (apport de nutriments mais aussi d'oxygène). Un intérêt particulier a donc aussi été porté à la compréhension des facteurs contrôlant les crues du Rhône (climat/activités anthropiques).
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Dates et versions

tel-00553247 , version 1 (06-01-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00553247 , version 1

Citer

Charline Giguet-Covex. Contribution des sédiments laminés lacustres à l'étude des changements environnementaux holocène Approche couplée sédimentologie/géochimie à haute résolution Application à deux lacs nord alpins. Minéralogie. Université de Savoie, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00553247⟩
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