Enregistrement des variations paléoenvironnementales durant le Quaternaire récent en domaine intertropical (Lac Caço, Brésil) : Apports de la géochimie organique globale et moléculaire.

Le Lac Caço (Etat de Marañhao, Brésil), situé dans la zone équatoriale, fait l'objet d'études pluridisciplinaires (de sédimentologie, palynologie, microbiologie, géophysique et géochimie) destinées à compléter les travaux antérieurs réalisés sur d'autres lacs sud-américains (revue dans Sifeddine et al., 2001). L'ensemble de ces recherches s'inscrit dans une problématique générale d'estimation des fluctuations climatiques en Amérique du Sud pendant le Quaternaire, ainsi que des modalités de leur enregistrement en milieu lacustre. Le caractère oligotrophe actuel du lac Caço fournit en outre un cadre privilégié pour l'étude de la diagenèse précoce de la matière organique (MO) dans un contexte oxique. Cette MO sédimentaire lacustre offre, au niveau moléculaire, une sensibilité évidente aux variations paléoenvironnementales conséquentes aux changements climatiques, sensibilité qui a été décrite en milieu tempéré comme en milieu intertropical (Huang et al, 1999). Toutefois, peu d'études ont concerné des lacs du domaine intertropical en Amérique du Sud (Lac Valencia, Jaffée et al., 1995), ce qui augure la découverte de nouveaux biomarqueurs indicateurs de modifications bioclimatiques. Nous rapportons ici les informations déduites de l'étude des cortèges moléculaires identifiés dans la fraction aliphatique extraite de sédiments échantillonnés sur une carotte de 6 m de long, prélevée au centre du lac. Ces échantillons ont été sélectionnés à la lumière des données de pyrolyse Rock Eval obtenues sur 300 échantillons, ainsi que des analyses pétrographiques (études dites des palynofaciès). Cinq intervalles, reprenant les quatre faciès sédimentologiques majeurs, ont été différenciés sur la carotte grâce à la confrontation des paramètres Rock Eval. La partie inférieure, constituée de sables fins, présente de faibles valeurs de carbone organique (COT<5%) et des IH variant entre 300 et 400 mg HC.g-1COT. Des intercalations de matériel ligno-cellulosique sont à l'origine de faibles valeurs de Tmax enregistrées sur cet intervalle. Les sédiments sont ensuite constitués de silts dont la MO diffère de celle des sables par des Indices d'Hydrogène (IH) en moyenne plus élevés. La transition entre la moitié inférieure de la carotte à dominante détritique et la partie supérieure à dominante argilo-organique montre une chute drastique de l'IH associée à une nette augmentation des Indices d'Oxygène (IOCO et IOCO2). Ces derniers décroissent ensuite de façon continue avant d'augmenter brusquement vers 2,30m en réponse à la présence de sidérite mise en évidence par un pic de carbone minéral (Cmin). Enfin, les sédiments argilo-organiques du sommet de la carotte sont caractérisés par des teneurs en COT croissant jusqu'à 15% avant de se stabiliser à 10% sur le dernier mètre. La pétrographie organique est en accord avec les résultats de géochimie qui indiquent, dans la partie supérieure de la carotte, la prépondérance d'un matériel amorphe supposé caractéristique d'un remaniement microbien alors que la partie inférieure présente un matériel ligno-cellulosique plus ou moins préservé. Dans la partie supérieure de la carotte, la présence de débris de charbon de bois témoigne d'un réchauffement climatique ou plus sûrement de l'installation des hommes dans la région. Enfin, la pyrite identifiée dans les silts pourrait indiquer des conditions plus réductrices dans la colonne sédimentaire associées à un plus fort taux de sédimentation comme l'atteste la différence de granulométrie. Les premiers résultats de l'analyse moléculaire portent sur des composés hopaniques d'origine microbienne, des triterpanes pentacycliques hérités de végétaux supérieurs, ainsi que les produits de dégradation de ces derniers, les des-A-triterpanes. Les hopanes (C27 à C32) présentant la configuration Β,Β dominante sauf pour le composé en C31, représentent la majeure partie des composés identifiés dans l'intervalle argilo-organique. En revanche, dans la partie inférieure de la carotte, les composés dominants sont des des-A-triterpanes associés à quelques triterpènes pentacycliques. La variété de ces produits de dégradation de triterpènes pentacycliques tels que les oléananes, lupanes, arboranes... souligne la très grande diversité de leurs précurseurs végétaux. La série détritique contient également de l'onocérane, composé dont le précurseur végétal appartient probablement à la famille des graminées. Ce composé a par ailleurs été décrit (Pearson et Obaje, 1999) dans des sédiments du Crétacé avec les mêmes types d'associations moléculaires que dans nos échantillons (abondance de triterpanes, de Β,Β hopanes et prédominance des alcanes linéaires à longue chaîne). La MO témoigne, en relais de la lithologie, de changements majeurs intervenus dans le milieu de sédimentation du Lac Caço. La participation des végétaux supérieurs à la MO sédimentaire se signale par des triterpanes et triterpènes dégradés dans la partie supérieure et des triterpanes pentacycliques mieux conservés dans la partie inférieure. La présence d'onocérane dans l'horizon détritique inférieur pourrait indiquer un couvert végétal réduit de type savane avant le développement de conditions plus humides conduisant à la végétation actuelle de type cerrado (savane arbustive). Cette hypothèse est supportée par les apports initiaux en sédiments grossiers puis plus fins à la faveur de la stabilisation du bassin par la végétation. L'analyse d'autres familles de composés (hydrocarbures aromatiques, cétones, éthers et alcools) doit aboutir à l'identification d'autres précurseurs biologiques ainsi qu'à celle de termes encore plus dégradés des triterpènes pentacycliques

Paleohydrological changes during the last deglaciation in Northern Brazil

International audienceWe here report a reconstruction of hydrological balance variations in Northern Brazil for the last 20 ka deduced from the ΔD values of aquatic and land plant molecules extracted from the sediment infill of Lake Caçó. Our reconstructed precipitation, lake water isotope ratio and evaporation-evapotranspiration isotope effect allow us to obtain an estimate of moisture balance, and, to a lesser extent, precipitation amount and seasonality changes. During the end of the Last Glacial Maximum (LGM, between ca. 20 and 17.3 ka), high ΔD values and smaller fractionation of leaf waxes indicate an arid to semi-arid climate with a long lasting dry season. An abrupt change towards much wetter conditions occurred within ca. 500 years from 17.3 to 16.8 ka, as shown by a 50 ‰ decrease in D/H ratios and a marked increase in H isotopic fractionation of leaf waxes. This abrupt isotopic change coincides with a major transformation from savanna-dominated vegetation to humid rain forest around the lake, based on pollen data. Comparisons with other paleo-precipitation records from South American sites indicate that late glacial humid conditions were controlled by intensification of the ITCZ and/or a southward shift of its mean position across our study site. Our isotope data show only a small rise in aridity during Younger Dryas event (13 to 11.5 ka). Although the Holocene was not screened in details, D/H ratios of terrestrial and aquatic compounds show near constant offsets, suggesting stable and relatively humid climate conditions during this period

The evolution of the continental and coastal environments during the last climatic cycle in Brazil (120 KY. B.P. to present)

Studies done in Brazil, under the CNPq (Brazil) and ORSTOM (France) agreement, allowed us to envisage the general trend of climatic changes that occurred during the last 60,000 years. At first, examination of successive accumulation and erosion phases, recorded within Central Brazilian valley deposits, provided evidence of importam changes in slope vegetation cover and in the hydraulic regime of water courses, and hence characteristics of precipitation and climate regimes. Studies of Tamanduá river valley deposits in the town of São Simão (State of São Paulo) showed that between 32 and 21 ky. B.P. the climate was humid, whereas between 17 and 11 ky. B.P. it was dry with very scarce and strong rains. From 10 ky to 8.5 ky. B.P. the climate was humid too. Finally, after 7.5 ky. B.P. the deposits revealed the existence of several dry episodes within a globally humid climate. Palynological and sedimentological analyses of lacustrine deposits sampled by vibrocorers in the Eastern Amazon (Carajás, State of Pará) and in Central Brazil (Salitre, State of Minas Gerais) permitted us to outline the evolutionary history of the vegetation cover within these regions during the last 60,000 years for Carajás and 30,000 years for Salitre and thus to have a preliminary idea about their past climates. Then, it was possible to show that at Carajás regression of the evergreen rainforest occurred four times, at about 60, 40, between 23-11 and 7-4 ky. B.P. Moreover, apparently the last rainforest regression episode was quite different from the previous three episodes. At Salitre, the most characteristic is the indication of the existence of Araucária forest between 12 and 8.5 ky. B.P. This Araucária forest location is clearly much further north than at present, which suggests that during that time the climate was wetter and colder. Finally, studies developed along the central Brazilian coast allowed us to show evidence of wind-/driven change in littoral dynamics during the last 5 ky. A detailed examination of Doce river (State of Espírito Santo) mouth beach-ridge geometry has shown inversions in littoral drift direction as a consequence of change in wave and then in wind regimes, reflecting characteristics of atmospheric circulation during the last 5 ky.Estudos feitos no Brasil, segundo um acordo entre o CNPq (Brasil) e ORSTOM (França), permitiram-nos vislumbrar a tendência geral de mudanças climáticas que ocorreram durante os últimos 60.000 anos. Primeiramente, o estudo de sucessivas fases de erosão e sedimentação, registradas nos depósitos de vale do Brasil Central, forneceram evidências de importantes mudanças na cobertura vegetal de vertentes e no regime hidráulico de cursos fluviais e então chegando-se às características dos regimes pluviométricos e climáticos. Estudos de depósitos do vale do rio Tamanduá na cidade de São Simão (SP) mostraram que entre 32 e 21 ka. A.P. o clima foi úmido, enquanto entre 17 e 11 ka. A.P. ele foi seco com chuvas esparsas e fortes. De 10 ka. a 8,5 ka. A.P. o clima foi também úmido. Finalmente, após 7,5 ka. A.P. os depósitos revelaram a existência de vários episódios secos através do clima globalmente úmido. Análises palinológicas e sedimentológicas de depósitos lacustres amostrados por vibrotestemunhador na Amazônia Oriental (Carajás, PA) e no Brasil Central (Salitre, MG) permitiram delinear a história evolutiva da cobertura vegetal nessas regiões, durante os últimos 60.000 anos para Carajás e 30.000 anos para Salitre, e então ter uma idéia preliminar sobre seus paleoclimas. Então foi possível mostrar que em Carajás por quatro vezes, há cerca de 60, 40, entre 23-11 e 7-4 Ka. A.P., ocorreu a regressão da floresta pluvial perene. Além disso, aparentemente o último episódio de regressão da floresta pluvial foi bem diferente dos três episódios anteriores. Em Salitre, mais característica é a indicação da existência de floresta de Araucária entre 12 e 8,5 Ka. A.P. A localização desta floresta de Araucária está claramente mais ao norte que atualmente, sugerindo que durante aquela época o clima era mais úmido e mais frio. Finalmente, estudos desenvolvidos na costa do Brasil Central mostraram evidências de mudanças na dinâmica costeira comandadas pelo vento durante os últimos 5 Ka. Um estudo detalhado da geometria das cristas praiais de desembocadura do rio Doce (ES) mostrou inversões no sentido da deriva litorânea como conseqüência de mudanças nos regimes da onda e do vento, permitindo conhecer as características da circulação atmosférica durante os últimos 5 Ka

ACUMULAÇÃO DE CARBONO EM LAGOS AMAZÔNICOS COMO INDICADOR DE EVENTOS PALEOCLIMÁTICOS E ANTRÓPICOS

Land biota is regarded as a natural sink for atmospheric carbon. Tropical forests have an important role in this assimilation, but little is known about the role of continental aquatic systems in the process of carbon sequestration and its relationship with paleoclimatic changes. The objective of the present article is to bring together the main studies with Amazon lakes in order to highlight the participation of aquatic systems in the local accumulation of carbon and the participation of human-made and paleoclimatic changes in the Amazon in different time scales. Three different lake systems were analysed: the lowland lakes of Santa Ninha and Acarabixi, which are respectively directly influenced by the hydrological cycles of Amazon and Negro rivers, and some lakes that are isolated from the effects of the dynamics of Amazon rivers (which despite their little size play an important role in understanding the local palaeoclimatic processes). Records from the following locations were addressed: lake Pata (Amazon), lake Caracarana (Roraima), lake CSN N4 Carajas (Pará), and a lake over a flooded field at Humaita (Amazon). As an example of a system under anthropogenic influence, a dam in a region of intense alternate land usage at Alta Floresta (Mato Grosso) was studied. The past environmental conditions and their effect over the way the different Amazon river ecosystems work nowadays were estimated using a number of palaeoenvironmental indicators: chronological analyses by 210Pb and 14C, organic carbon concentration, C/N ratio, determination of chlorophyll derivates, analysis of the deposition of charcoal particles, 15N and 13C, and accumulation rates of mercury, minerals , and carbon. The lowland lakes Santa Ninha and Acarabixi presented high carbon accumulation rates of over 400g/m2/yr, while the isolated lakes presented lower carbon accumulation rates, records rarely exceeding 20g/m2/yr. carbon accumulation rates between 10580 to 10550cal.yr. B.P. in lake Acarabixi lake were the highest, reaching 462g/ m2/yr, being its peak restricted to a brief period that dis not coincide with the peaks of Varzea of Curuai. The carbon accumulation rate of Acarabixi is similar to the maximum carbon accumulation rate of the artificial barrier in the intense land use change area in Alta Floresta (MT). These data indicate that the different Amazon lake environments are important in the carbon accumulation rates, which may have altered because of the climate changes of the recent millennia.A biota terrestre é considerada como um sumidouro de carbono atmosférico. As florestas tropicais apresentam um importante papel nesta assimilação, porém pouco ainda se sabe sobre o papel dos sistemas aquáticos continentais neste processo de acumulação bem como sua relação com as mudanças paleoclimáticos. Portanto, o objetivo deste artigo consiste em reunir os principais trabalhos realizados em lagos amazônicos, a fim de evidenciar a participação dos sistemas aquáticos amazônicos no acumulo de carbono em função de mudanças paleoclimáticos e antrópicas na Amazônia. Para este estudo foram escolhidos três sistemas lacustres distintos: o primeiro consiste nos lagos de várzea Santa Ninha e Acarabixi, caracterizados por sofrerem influência direta do ciclo hidrológico do Rio Amazonas e Rio Negro respectivamente. O segundo engloba os lagos isolados da dinâmica fluvial amazônica, que apesar de serem pouco extensos em área tem um papel importante no que tange ao entendimento dos processos paleoclimáticos na Amazônia. Foram abordados então os seguintes registros: Lagoa da Pata (AM), Lago Caracarana (RR), Lago CSN N4 Carajas (PA), Lago de campos inundados em Humaitá (AM). Como exemplo de sistema que recebe influência da atividade antrópica foi estudado barragem na região de intensa mudança do uso da terra em Alta Floresta (MT). Através de diferentes indicadores paleoambientais e ambientais (datações dos diferentes ecossistemas fluviais amazônicos por 210Pb e 14C, concentração de carbono orgânico, relação C/N, analise da deposição de partículas de carvão, 13C, 15N, derivados de clorofila, determinação mineralógica, determinação de mercúrio e cálculo de taxas de acumulação de carbono) foram reconstruídas as condições ambientais pretéritas e suas implicações no funcionamento Os lagos de várzea Santa Ninha e Acarabixi apresentaram elevadas taxas de acumulação de carbono, chegando a atingir valores superiores a 400g/m2/ano. Já os lagos isolados apresentaram fluxos mais reduzidos, onde raramente encontraram-se registros que ultrapassaram os 20g/m2/ano. O maior valor de acumulação de carbono foi observado em de barragem em área de intensa mudança do uso da terra em Alta Floresta (MT). A acumulação de carbono alcança o maior fluxo de 433g/m2/ano. Estes dados revelam uma importante participação de diferentes ambientes lacustres amazônicos na acumulação de carbono, que apresentou-se susceptível a alteração climática que ocorreu nos últimos milênios