Carbonate U-Pb dating via LA-ICPMS : insights into chronostratigraphy in lacustrine settings

Datation au carbonate U-Pb (LA-ICPMS) pour la chronostratigraphie des dépôts lacustres Les dépôts lacustres font l'objet d'études approfondies car ils sont propices à l’enregistrement des modifications de nombreux facteurs environnementaux (changement climatique, modification du couvert végétal…), et également car ils renferment des ressources en matière première de toute première importance. Cependant, les reconstructions chronostratigraphiques dans ces contextes sont généralement entravées par la rareté des données permettant d’établir l'âge des dépôts de manière continue. L'objectif principal de ce projet de thèse est d'examiner les avantages et les limites de la datation au carbonate U-Pb (LA-ICPMS) (méthode LAcarb) comme un nouvel outil chronostratigraphique pour les dépôts lacustres. Le deuxième objectif est d'étudier plus précisément le potentiel de datation de la méthode en analysant sa capacité à établir un âge avec résolution temporelle pertinente en fonction des différents types de carbonates et de minéralogies. Pour atteindre ces objectifs, plusieurs phases carbonatées (microbialites, ooides, oncoides) et ciments diagenétiques ont été collectés dans deux exemples lacustres fossiles ayant un âge absolu relativement bien établit: le Miocène du bassin du cratère Ries (SW Allemagne) et la formation Yacoraite (Crétacé-Paléogène) du bassin de Salta (NW de l'Argentine). Une étude sédimentologique et diagenétique s’appuyant sur des analyses pétrographiques et des isotopes stables de l’oxygène (O) de du carbone (C), a permis de sélectionner les phases carbonatées les plus précoces. Ce travail a été réalisé afin de maximiser les chances d’avoir préservé la composition géochimique originelle en U-Pb des fluides en présence lors du dépôt. Dans le bassin du cratère Ries, la méthode LAcarb a fourni des âges précis qui ont permis des corrélations chronostratigraphiques à une résolution temporelle de l’ordre de la séquence stratigraphique du 3e ordre (0,5 à 5 Ma). Dans le cadre de la formation Yacoraite, deux modèles d'âge ont été obtenus le long d'une coupe stratigraphique de référence. L'un est dérivé de la géochronologie des zircons extraits des dépôts de cendre volcaniques intercalés dans la formation Yacoraite (modèle d'âge maximum des dépôts; MDA). Le second est dérivé de la méthode LAcarb (modèle d'âge minimum des dépôts; MIDA). Les deux modèles se superposent remarquablement et permettent de décrire une même dynamique des taux de sédimentation avec une résolution temporelle d'environ 0,9 à 2% (2σ). L'âge des dépôts révisé pour la formation Yacoraite a ensuite été intégré dans un modèle chronostratigraphique combinant les données biostratigraphiques, hemiostratigraphiques et magnétostratigraphiques issues de la littérature. La localisation de la limite Crétacé-Paléogène (KPg) a bien été confortée dans la formation Yacoraite. De plus, la révision des âges de la partie sommitale de la formation Yacoraite a également permis de valider la localisation des deux phases hyperthermiques du Paléocène-Éocène (Paleocene-Eocene Thermal Maximum: PETM, et l’optimum climatique de l’Eocène; EECO) dans les deux formations sus-jacentes. Une analyse statistique a ensuite été réalisée sur la base des âges de 80 phases carbonatées de la formation Yacoraite. Les microbialites ont fourni les plus faibles succès en potentiel de datation (41 % d'âges cohérents avec le modèle MDA) ainsi que les plus basses précisions concernant l'âge (2σ <10 %). A l’inverse, les ciments lacustres ont été couronnés des meilleurs potentiels de datation (64 % d'âges cohérents avec le modèle MDA) avec des âges de meilleure précision. De plus, les phases dominées par la calcite ont généralement fourni des âges plus précis que les phases dolomitiques. Les avancées concernant les potentialités et les limites associées à la méthode LAcarb ont ainsi permis de proposer au travers de cette thèse une méthode complète pour construire un modèle d'âge robuste des dépôts en milieu lacustre. Les perspectives de ces travaux sont multiples, avec par exemple [...]