Paleogene seasonal variability in Central Asia: constrains from high-resolution geochemistry on oyster shells
Variations de la saisonnalité paléogène en Asie Centrale : apport d’une géochimie haute résolution sur des coquilles d’huîtres
Résumé
The modern Asian climate is mainly characterized by a monsoonal duality
between humid summers in southern and eastern Asia and arid winters in Central Asia resulting
in a strong seasonality in terms of precipitation and temperature in these respective regions.
Although Neogene monsoonal intensification - mainly attributed to Tibetan plateau uplift - is
well established, Paleogene Asian climate is still poorly understood such that the question of
how and when this climate duality was established remains open. During Paleogene times,
paleoreliefs due to the ongoing Indo-Asia collision and the land-sea distribution were very
different compared to modern. Notably, a shallow epicontinental sea (the Proto-Paratethys)
covered part of Europe and Central Asia. During the Eocene (-55 to -34 Ma), the Proto-Paratethys
retreated westward while high Asian topographies formed. In this peculiar context, this PhD
thesis aims to characterize the evolution of high-frequency climatic fluctuations in Central Asia in
order to better constrain the seasonality changes associated with sea retreat, topographic uplift or
nascent monsoons. We develop a novel approach using a geochemical multi-proxy methodology
on oyster shells. Thanks to incremental analyses of elements and isotopes on bivalve shells, we
estimate seasonal variations of temperature and salinity in seawater at high resolution. This
enables to constrain precisely the annual-scale water and thermal balances and, by applying
this technique to successive oyster bearing deposits widely distributed over Central Asia, aims
to characterize Central Asian climate evolution. Combining this geochemical approach with a
sedimentological and a numerical studies at larger time- and geographic- scale, this PhD thesis
is aiming at better understanding the causes of the Eocene regional climate evolution.
Le climat asiatique est aujourd’hui caractérisé par une forte dualité entre un climat
de moussons au Sud-Est et un climat aride en Asie centrale. Ces climats sont tous les deux
définis par une saisonnalité marquée, que ce soit en terme de précipitations pour le premier ou
de températures pour le second. Si l’intensification des moussons asiatiques au Néogène, liée
à l’influence du soulèvement final du plateau tibétain sur les climats asiatiques, semble faire
consensus dans la communauté scientifique, la caractérisation des climats paléogènes est encore
peu établie. Ainsi la question de savoir quand cette dualité climatique s’est installée en Asie
reste encore ouverte. Au Paléogène, les reliefs liés à la collision entre les plaques indienne et
eurasiatique étaient encore naissant et la distribution entre les terres et les mers très différente
de l’actuelle. Notablement, une vaste mer épicontinentale et peu profonde (la Proto-Paratethys)
s’étendait à travers l’Europe et l’Asie Centrale. À la fin du Paléogène, la Proto-Parathetys se retire
de l’Asie Centrale, et les hautes topographies asiatiques se mettent en place. Dans ce contexte
géodynamique, cette thèse cherche à caractériser les fluctuations à haute fréquence du climat en
Asie Centrale afin de comprendre l’évolution de la saisonnalité au cours du Paléogène, et plus
précisément pendant la période de l’Éocène (-55 à -34 Ma). Pour cela une approche originale
utilisant une méthode géochimique multi-proxy sur des coquilles d’huîtres a été établie. Grâce à
l’apport de l’analyse incrémentielle de marqueurs élémentaires et isotopiques sur les coquilles
nous accédons aux variations saisonnières de la température et de la salinité de l’eau de mer.
Ceci nous permet de mieux cerner les bilans hydriques et thermiques à l’échelle de l’année et
ainsi de caractériser le climat d’Asie Centrale à très haute résolution. Combinant cette approche
géochimique avec une étude sédimentologique et une étude numérique à plus grande échelle,
cette thèse cherche à mieux établir les causes de l’évolution du climat régional au cours du
Paléogène.