Thèse Reconstitution des Apports de Poussières Sahariennes au Bassin Amazonien au Cours des Derniers Cycles Climatiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France Laboratoire de recherche : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - DRF Direction de la thèse : Aline GOVIN ORCID 0000000185125571 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59 La forêt amazonienne, l'un des plus grands puits de carbone sur Terre, reçoit une quantité importante de nutriments par le biais de poussières minérales apportées depuis le continent africain, particulièrement depuis le Sahara. Au cours du Quaternaire, en réponse aux variations d'insolation, le Sahara a, de façon récurrente au gré des cycles de précession, alterné entre paysages désertiques tels qu'à l'actuel et paysages végétalisés comme lors des périodes de « Sahara vert » communément appelées périodes humides africaines. Les émissions de poussières étant, en plus des systèmes de vents les transportant, directement dépendantes des conditions hydrologiques régnant au niveau des zones sources (les précipitations et la végétation associées limitant leur émission), la variabilité de leurs flux et de leurs provenances au cours du temps est donc étroitement liée aux variabilités du cycle hydrologique régnant dans ces régions. Dans ce contexte, ce projet de doctorat consiste en l'étude d'une nouvelle archive marine prélevée au large du nord-est brésilien en 2023 lors de la campagne AMARYLLIS-AMAGAS II qui enregistre, de façon inédite, plus d'un million d'années d'apports éoliens transatlantiques. L'approche multi-traceurs visée, qui inclut des mesures de la luminescence, de teneurs en CaCO3 et la minéralogie du sédiment total combinées à l'étude de la minéralogie des argiles, la granulométrie, la géochimie élémentaire et isotopiques (Sr,Nd) de la fraction détritique terrigène permettra (1) de reconstruire les variations d'intensité et de provenance des apports éoliens alimentant le bassin amazonien au cours des derniers cycles climatiques et (2) offrira pour la première fois la possibilité d'en explorer les relations avec les périodes passées de Sahara vert. Selon le dernier rapport du GIEC, le Sahara sera amené à être plus humide dans le futur, quel que soit le scénario emprunté. Mieux comprendre l'impact de ces changements hydrologiques sur la forêt amazonienne via les apports sahariens dans le passé apparait donc crucial pour améliorer les projections climatiques. La productivité à long terme de la forêt amazonienne est vraisemblablement liée au transport atmosphérique de poussières en provenance du désert saharien qui contiennent des micronutriments dont le phosphore qui agissent comme fertilisants (Okin et al., 2004). Alors que 90 % des sols du bassin amazonien sont déficitaires en phosphore, les apports sahariens semblent ainsi jouer un rôle déterminant dans la productivité de la forêt amazonienne (Yu et al., 2015). Gouvernées par les paramètres astronomiques, les variations de l'insolation reçue au niveau du continent africain au cours du Quaternaire ont piloté la dynamique de la mousson dans cette région engendrant la récurrence de périodes de « Sahara vert » au rythme des cycles de précession (Larrasoaña et al., 2013). Ces périodes humides correspondent à des transformations remarquables du cycle hydrologique saharien passant d'un paysage désertique comme à l'actuel, à un paysage tropical incluant de vastes réseaux fluviatiles, le développement de lacs et d'une faune et flore tropicales (Skonieczny et al., 2015 ; Larrasoaña et al., 2013). Une étude des dépôts de poussières sahariennes déposées au large de l'Afrique de l'Ouest met en évidence des variations dans les flux de poussières contemporaines aux changements d'intensité de la mousson au cours des deux derniers cycles climatiques, avec des périodes de « Sahara vert » beaucoup moins émettrices en poussières (Skonieczny et al., 2019). A ce jour, il n'existe aucun enregistrement de la variabilité quaternaire du transport transatlantique des poussières sahariennes vers la région amazonienne. En effet, lorsque l'on s'intéresse aux poussières minérales et plus particulièrement à leur enregistrement dans les archives sédimentaires marines sur des longues périodes, le défi majeur est de trouver le contexte sédimentaire qui permet de couvrir cette période et de se focaliser sur des apports essentiellement éoliens (Skonieczny et al., 2019). Dans le cadre de ce travail de thèse, le site S16 (3°14,356 S ; 36°11,874 W ; 1988 m de profondeur, Figure 1) exploré lors de la mission océanographique AMARYLLIS-AMAGAS II (Govin et al., 2024) a été stratégiquement sélectionné et carotté pour permettre de répondre aux questions posées. Situé sur un mont sous-marin au large de la région semi-aride du nord-est brésilien, le site est localisé bien en amont des apports fluviaux importants des fleuves Parnaíba et Amazone ainsi que sous l'influence des panaches éoliens africains. A ce site S16, deux carottes MD23-3677Q (casq gravitaire) et MD23-3678 (carottage Calypso) (1988 m de profondeur, ~25 m de sédiment composite) ont été prélevées. Les mesures préliminaires effectuées à bord (Govin et al., 2024) et les données XRF produites au LSCE suggèrent que le composite des carottes devrait couvrir les derniers 1,6 Ma. L'objectif majeur de ce travail de thèse vise à reconstruire le signal éolien enregistré au large du bassin amazonien au cours des derniers cycles climatiques (1.6Ma). Ce travail analytique sans précédent permettra (1) de discuter les changements de provenance et d'intensité des apports éoliens à cette région sur cette période de temps, (2) d'estimer la part des apports sahariens - supposés majoritaires dans la littérature - par rapport aux autres sources africaines ou locales (e.g., Namibie, Nord-est Brésil), (3) d'étudier les changements de contributions selon les périodes étudiées (e.g., glaciaires/interglaciaires ; forte versus faible insolation (Sahara vert versus désertique) et (4) d'explorer le synchronisme entre les variabilités dans le signal éolien déposé au large de l'Afrique de l'Ouest et au large du bassin amazonien lors des périodes humides africaines. Dans ces régions du monde (Amazonie, Sahara) particulièrement vulnérables au changement climatique actuel, ce travail offrira des contraintes inédites aux modèles climatiques (simulations passées comme futures) quant aux relations existantes entre le cycle hydrologique saharien et celui de la forêt amazonienne. Pour répondre aux objectifs fixés, une approche multi-traceurs sera donc mise en oeuvre par l'étudiant(e) incluant notamment :
- La caractérisation du sédiment total à partir d'analyses sédimentologiques (photographie, observations microscopiques au MEB), minéralogiques (DRX), géochimiques (scanner de fluorescence X, teneurs en carbonate) et de la luminescence (banc OSL). Cette caractérisation permettra, entre autres, d'estimer la contribution de la sédimentation détritique au cours du temps par rapport à la production biologique carbonatée notamment.
- La caractérisation de la fraction détritique terrigène à partir d'analyses granulométriques (granulomètre laser), de la minéralogie des argiles (Diffractomètre à rayons X) et géochimiques élémentaires (ICP-OES) et isotopiques (MC-ICP-MS - (isotopes Sr et Nd en collaboration avec Damien Guinoiseau (GEOPS)) de la fraction détritique terrigène. Cette approche permettra de reconstruire la provenance du matériel et l'intensité du transport éolien au cours du temps (Skonieczny et al., 2013 ; 2019 ; Guinoiseau et al., 2022).
L'ensemble des équipements (salles de préparation et instruments) nécessaires au projet est disponible à GEOPS, au LSCE ou à l'UNIFESP au Brésil.

Issu(e) d'un MASTER Recherche en Sciences de la Terre, le/la candidat(e) possédera de solides connaissances en paléoclimatologie et sédimentologie. De précédentes expériences en sédimentologie, minéralogie et/ou géochimie seront un plus. Le/la candidat(e) devra apprécier le travail analytique en laboratoire et être particulièrement rigoureux, ainsi qu'avoir une appétence pour réaliser des synthèses bibliographiques et maitriser l'anglais scientifique.