Chemostratigraphical and Biostratigraphical Record of the Campanian-Maastrichtian Deltaic Succession in the Tremp-Graus Basin, Spain
(28/09/2022)
Bordeaux INP, UBM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, CR2P, MNHN, SU, CNRS, iSTeP, INSU - CNRS, SU, CNRS, EOST, UNISTRA, INSU - CNRS, CNRS
Pleistocene Tectono-magmato-volcanic events recorded east of Mayotte - insights for the ongoing seismo-volcanic crisis
The offshore eastern Mayotte area has been extensively studied since the outbreak of the seismo-volcanic crisis in May 2018. Several oceanographic surveys have been carried out by REVOSIMA – https://doi.org/10.18715/MAYOTTE.REVOSIMA (MAYOBS cruises -https://doi.org/10.18142/291) for monitoring purpose, or for academic research (SISMAORE - https://doi.org/10.17600/18001331 and SCRATCH cruises - https://doi.org/10.17600/18002274). They offer a complete coverage of the eastern slope and abyssal plain with multibeam bathymetry and backscatter imagery, sub-bottom profiler (SBP), and several sediment cores. This set of data offers the opportunity to describe the morphology of the area and details the first tens of meters of the sedimentary succession on the abyssal plain.We discover several features including faults, domes and massive chaotic deposits that developed or occurred during Quaternary in the vicinity of the new Fani Maore Volcano. Domes are interpreted as forced folds related to the intrusion of a large sill at depth. The main fault crossing the largest forced fold is a succession of en-echelon segments with vertical throws of up to 8 meters and a preferential N130° strike compatible with the present day regional dextral context. Analysis of the SBP profiles reveals that faulting and doming associated to sill intrusion occurred simultaneously, and together with the deposition of two massive (several km3) and chaotic lobes at the foot of the Mayotte slope. Sediment cores collected over or close to the massive deposits indicate a mixed bioclastic-volcanoclastic content with a large amount of pumices, whose aspect and chemical composition are identical to volcanic edifices located on the upper slope (Horseshoe Volcano) or onshore (Petite-Terre). Backscatter imagery also reveals streaks that cover the lobes and trace back to the same upper slope area. Analysis of bioclasts from a core catcher stopped in the upper part of the deposit shows a large variety of foraminifers, shells fragments, with a little proportion originating from the upper-slope and shelf. We propose that these massive lobe deposits might have occurred as the pumice-dominated material ejected at HV or PT flows downslope, thus reworking and incorporating a substantial amount of hemipelagic deposits along the slope and over the abyssal plain. These observations suggests that a tectono-magmato-volcanic event occurred during recent geological time (Late Pleistocene according to early estimations). At least one comparable set of similar and synchronous features appears on our dataset thus implying the occurrence of a similar event, earlier in the Pleistocene. The correlations between these events and the activity at HV and PT volcanic centers are critical, as it would provide a recurring scenario to compare with present day seismo-volcanic crisis at Mayotte.This work is funded by REVOSIMA, ANR funded COYOTES project, and internal BRGM Project PDEV MAYOTTE.
(28/09/2022)
BRGM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, IFREMER, LMV, IRD, INSU - CNRS, CNRS, UCA, IPGP - UMR_7154, INSU - CNRS, IGN, UR, IPG Paris, CNRS, UPCité, iSTeP, INSU - CNRS, SU, CNRS
FONCTIONNEMENT DES DIFFÉRENTES BRANCHES DE LA MEDITERRANEAN OUTFLOW WATER DANS LE GOLFE DE CADIX LORS DES DERNIERS 25 000 ANS : APPORT DE NOUVEAUX PROXIES AUX MODÈLES EXISTANTS
Depuis l’ouverture du détroit de Gibraltar à la fin du Miocène (5,33 Ma), la morphologie et la sédimentation de la pente moyenne du Golfe de Cadix sont fortement influencées par l’écoulement d’un courant de fond d’origine méditerranéenne : la Mediterranean Outflow Water (MOW). Les branches supérieures (MOWU) et inférieures (MOWL) de la MOW sont à l’origine du système contouritique du Golfe de Cadix. Les analyses stratigraphiques et sédimentologiques conduites jusqu’ici sur les séquences contouritiques ont permis d’établir un modèle de circulation de la MOW lors du dernier cycle climatique (e.g., Llave et al., 2006). Cependant, ces études n’ont pas permis d’identifier avec certitude la nature de la masse d’eau s’écoulant sur le fond. La présente étude vise à améliorer le schéma de circulation des différentes branches de la MOW pour le dernier cycle climatique en analisant la nature des masses d’eau s’écoulant sur le fond du système contouritique lors de cet intervalle de temps et son influence sur la nature de la sédimentation. Elle confronte les résultats des assemblages ostracodiques, des cortèges argileux et des analyses granulométriques réalisés sur plusieurs archives sédimentaires collectées dans le Golfe de Cadix lors des missions IMAGES V- GINNA, CADISAR et l’Expédition IODP 339. Les variations d’abondances des faunes méditerranéennes d’ostracodes (R. miranda et K. keyi) ont permis de reconstruire les paléo-profondeurs d’écoulement de la MOW. Une fois identifiées, les sources des minéraux argileux présents dans le système contouritique, l‘analyse des cortèges argileux a également pu être utilisée comme traceur des masses d’eau s’écoulant sur le fond. La combinaison des données micropaléontologiques, minéralogiques et granulométriques a permis d’établir que le schéma de circulation de la MOW ne correspond pas à une alternance glaciaire/interglaciaire. Lors de la période glaciaire (MIS 2), l’écoulement de la MOW était réduit et n’a pas été sujet à un approfondissement. Lors des périodes de refroidissement en Atlantique Nord (Heinrich 1 et Younger Dryas), l’écoulement de la MOW s’est intensifié et approfondi. Au début de l’Holocène, malgré une circulation réduite, la MOW a continué à influencer la sédimentation des drifts du système contouritique de Cadix avant que son écoulement s’intensifie et se stabilise dans sa configuration actuelle à la fin de l’Holocène.
(28/09/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, LOG, INSU - CNRS, ULCO, CNRS, IRD [Ile-de-France]
Architecture interne d'une dune transgressive moderne en libre évolution : exemple de la dune littoral du Trencat (Aquitaine)
Les dunes littorales transgressives sont des dépôts éoliens formés par le vent sur des surfaces végétalisées à semi-végétalisées. Elles sont mobiles, pouvant migrer de plusieurs dizaines de mètres par an vers l’intérieur des terres. Leur déplacement n’est pas sans conséquence pour d’éventuels enjeux situés à proximité. Cette mobilité entraine un transfert important de sédiment du système plage-dune vers l’intérieur des terres, mettant à l’abri ce stock des agressions marines. Contrairement aux avant-dunes, les études quantifiant la dynamique actuelle de ce type de dune à des échelles de temps annuelles à multi-décennales sont rares, malgré le fait qu’une meilleure compréhension de leur évolution est cruciale pour la gestion et la mise en place de planification des dunes côtières. De même, leur stratigraphie est également peu documentée. Cette étude porte sur la dynamique de la dune du Trencat (Aquitaine) qui fonctionne en libre évolution depuis les années 50 suite à l’emplacement d’une zone militaire. Cette dune possède une hauteur comprise entre 15-20 m et une largeur d’environ 400 m. Le linéaire côtier étudié est de 2,2 km de long. Son évolution a été étudiée suivant une approche holistique, combinant des profils transversaux et longitudinaux réalisés au georadar (GPR), des photographies aériennes historiques de 1945 à 2020 et des données topographiques LiDAR entre 2005 et 2020. Cette présentation s’attachera plus particulièrement à discuter de l’interprétation de la donnée stratigraphique par GPR. Les résultats montrent une migration vers la terre de la dune d’environ 233 m (3,1 m/an), à travers deux stades de migration importants de 10 à 23 m/an (stade I : 1949-1959 et stade III : 2000-2021) séparés par un stade d’environ 40 ans de migration lente à nulle. L’évolution continue préservée dans la stratigraphie de la dune permet d’améliorer la compréhension du fonctionnement de ce système. Il en ressort que : 1) la migration vers les terres est continue sans inversement ponctuel du sens de migration. 2) L’interprétation des profils transversaux au système indique 3 domaines. (a) Une zone de construction de la nouvelle avant dune au contact de la plage en relation avec un espace d’accommodation plus important libéré par la migration de la dune transgressive. Deux modes de construction sont identifiés selon la largeur de l’espace d’accommodation. (b) La face marine de la dune transgressive présente une face en érosion avec des réflecteurs plongeant vers la terre, tronqués en surface. (c) La partie sommitale et la face terrestre montre un système progradant. L’ensemble des réflecteurs du massif de la dune plongent vers la terre avec un pendage pouvant évoluer d’un profil à l’autre mais viennent toujours en downlap sur un paleosol identifié à 8 m NGF. 3) La présence de ce paléolsol est à l’origine de plusieurs comportements au sein du système. Au niveau de la zone basse entre l’avant dune et la face marine de la dune transgressive, la rétention d’humidité qu’il entraine permet une végétalisation de plus en plus importante de cette zone avec une floristique différente de celle retrouvée sur la dune ellemême. Sa présence permet également une érodabilité différenciée de la face marine en lien avec ces propriétés mécaniques. 4) La dune est soumise à de fortes remobilisations sédimentaires longitudinales ayant des amplitudes sub-métriques même pendant le stade II. 5) Enfin, il est montré que l’ensemble du stock sédimentaire de la dune a totalement été remobilisé depuis 1945 en partie par un phénomène d’auto-alimentation, érodant la face marine pour déposer le sédiment sur la face terrestre. Ce schéma de fonctionnement du système de la dune du Trencat est différent de celui des dunes Aquitaines, aujourd’hui largement fixées par l’homme mais trouve des similitudes à celui de la dune du Pilat encore en migration aujourd’hui ou celui passé des dunes fossiles holocène localisées à l’intérieur des terres.
(28/09/2022)
UPVD, BRGM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Use of valvometry as an alert tool to signal the presence of toxic algae Alexandrium catenella by Mytilus edulis
Valvometry is a non-invasive technique used to continuously monitor gaping behaviour of bivalves at high frequency. In previous laboratory studies, valvometry has revealed a behavioural sensitivity of bivalves to the presence of toxic microalgae in seawater. However, the application of valvometry as an early-warning system for detecting natural occurrences of toxic microalgae and their resulting toxicity in bivalves remains largely unexplored. In this study, valvometry was used to characterise changes in blue mussels ( Mytilus edulis ) gaping behaviour during gradual exposure to the toxic dinoflagellate, Alexandrium catenella , which produces paralytic shellfish toxins (PST). Laboratory experiments were first performed to identify specific gaping behaviour changes and these responses were subsequently validated in natural seawater conditions in a second experiment. Under both laboratory and natural seawater conditions, mussels exposed to A. catenella tended to remain open (yawning) longer than non-exposed mussels. This change in gaping behaviour was observed at PST concentration as low as 30 μg STXeq 100 g–1 of mussel tissue. We suggest that increased opening is likely related to temporary muscular paralysis induced by toxic algae, as this mechanism has been previously reported in other bivalve species. Furthermore, we observed that biological rhythms of valve behaviour related to tidal and daily rhythms were modified when mussels were intoxicated by PSP (Paralytic Shellfish Poisoning). In conclusion, the effects of toxic algae on mussel gaping behaviour reveals that valvometry could be used as an early-warning tool for the presence of toxic Alexandrium sp. in the environment prior to mussels reaching the regulatory threshold (80 μg STXeq 100 g –1 ) for harvest interdiction.
(Frontiers in Marine Science. vol. 9, n° 2296-7745, 23/09/2022)
ISMER, UQAR, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, UQAR
Attribution of multi-annual to decadal changes in the climate system: The Large Ensemble Single Forcing Model Intercomparison Project (LESFMIP)
Multi-annual to decadal changes in climate are accompanied by changes in extreme events that cause major impacts on society and severe challenges for adaptation. Early warnings of such changes are now potentially possible through operational decadal predictions. However, improved understanding of the causes of regional changes in climate on these timescales is needed both to attribute recent events and to gain further confidence in forecasts. Here we document the Large Ensemble Single Forcing Model Intercomparison Project that will address this need through coordinated model experiments enabling the impacts of different external drivers to be isolated. We highlight the need to account for model errors and propose an attribution approach that exploits differences between models to diagnose the real-world situation and overcomes potential errors in atmospheric circulation changes. The experiments and analysis proposed here will provide substantial improvements to our ability to understand near-term changes in climate and will support the World Climate Research Program Lighthouse Activity on Explaining and Predicting Earth System Change.
(Frontiers in Climate. vol. 4, n° 2624-9553, 16/09/2022)
MOHC, CCCma, ECCC, NCAR, CMCC, CEN, UHH, GFI / BiU, UiB, IPSL (FR_636), ENS-PSL, PSL, UVSQ, CEA, INSU - CNRS, X, IP Paris, CNES, SU, CNRS, UPCité, GFDL, NOAA, LOCEAN-VARCLIM, LOCEAN, MNHN, IRD, INSU - CNRS, SU, CNRS, IPSL (FR_636), ENS-PSL, UVSQ, CEA, INSU - CNRS, X, CNES, SU, CNRS, UPCité, PNNL, MPI-M, NCAS, NERC, JSG, EMPS, GISS, GSFC, NIES, UOR, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, DMI, LASG, UCAS, CAS
Spatiotemporal dynamics of surface sediment characteristics and benthic macrofauna compositions in a temperate high-energy River-dominated Ocean Margin
The benthic compartment of River-dominated Ocean Margins (RiOMar) is largely affected by sedimentary processes, as well as by natural and anthropogenic disturbances. Recent studies have confirmed the major importance of riverine inputs and local hydrodynamics in the spatial structuration of low- and high-energy temperate RiOMar, respectively. Differences in the nature of these structuring factors could also affect the temporal dynamics of these two types of systems. The present study is aiming at: (1) quantifying spatiotemporal changes in surface sediment and benthic macrofauna within the West Gironde Mud Patch (WGMP; high-energy system) over both short (2016–2018) and longer (2010/2016–2018) time scales, (2) identifying the main environmental factors explaining those changes, and (3) achieving a comparison with the Rhône River Prodelta (RRP; low-energy system) in view of further characterizing the functioning of the benthic components of these two temperate RiOMar. Surface sediment characteristics (grain size, quantitative and qualitative descriptors of particulate organic matter) and benthic macrofauna compositions were assessed based on 4 seasonal sampling of 5 stations located along a depth gradient within the WGMP. Results highlighted the existence of spatial patterns for both surface sediment and benthic macrofauna, which are both better explained by local hydrodynamics. Most variables presented seasonal changes. Benthic macrofauna compositions also showed pluri-annual changes, which were attributed to a cicatrization process following a major disturbance caused by the 2013–2014 series of severe winter storms, and suggests the major role of local hydrodynamics in explaining 2010/2016–2018 temporal changes in WGMP benthic macrofauna compositions. The comparison with the RRP further highlighted major discrepancies between the two systems in the main processes (i.e., hydrodynamics versus river hydrological regime) explaining surface sediment characteristics and benthic macrofauna compositions, which supports current RiOMar typologies.
(Continental Shelf Research. vol. 247, n° 0278-4343, pp. 104833, 15/09/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, DYNECO, IFREMER, CHROME, UNIMES
Land-Use and Land Cover Is Driving Factor of Runoff Yield: Evidence from A Remote Sensing-Based Runoff Generation Simulation
The spatial distribution of water storage capacity has always been the critical content of the study of saturation-excess runoff. Xin’anjiang model uses the water storage capacity curve (WSCC) to characterize the distribution of water storage capacity for runoff yield calculation. However, the mathematical and physical foundations of WSCC are unclear, which is impossible to simulate runoff generation with complex basins accurately. To fill this gap, we considered the dominant role of basin physical characteristics in water storage capacity and developed a new integrated approach to solve the spatial distribution of water storage capacity (L-WSCC) to account for the spatiotemporal dynamics of their impact on runoff generation. The main contribution of L-WSCC was to confer WSCC more physical meaning and the spatial distribution of water storage capacity was explicitly represented more accurately, so as to better express the runoff generation and provide a new approach for runoff yield calculation in non-data basin. L-WSCC was applied to Misai basin in China and promising results had been achieved, which verified the rationality of the method (the mean Nash–Sutcliffe efficiency (NSE):0.86 and 0.82 in daily and hourly scale, respectively). Compared with WSCC, the performance of L-WSCC was improved (mean NSE: 0.82 > 0.78, mean absolute value of flood peak error (PE): 12.74% < 21.66%). Moreover, the results of local sensitivity analyses demonstrated that land-use and land cover was the major driving factor of runoff yield (the change of mean absolute error (ΔMAE): 131.38%). This work was significant for understanding the mechanisms of runoff generation, which can be used for hydrological environmental management and land-use planning.
(Water. vol. 14, n° 2073-4441, pp. 2854, 13/09/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Changements culturels et adaptations aux changements climatiques et environnementaux des derniers Néandertaliens dans le sud de la France
Ce travail a pour but d’améliorer la résolution temporelle des séquences paléoenvironnementales et de leurs chronologies ainsi que la chronologie des différents technocomplexes et cultures du sud de la France de la fin du Paléolithique moyen au début du Paléolithique supérieur. À cette fin, deux études multiproxy ont été menées, utilisant deux carottes profondes du golfe de Gascogne et du golfe du Lion pour reconstruire la végétation et les changements climatiques dans le Sud-Ouest et le Sud-Est de la France en réponse aux réchauffements et refroidissements du Groenland (cycles Dansgaard-Oeschger, D-Os) et aux refroidissements de l'Atlantique Nord (événements d’Heinrich, HEs). Les résultats montrent des amplitudes différentes dans l'expansion de la forêt associée aux réchauffement D-O en fonction de la latitude et liées à différentes configurations orbitales. Pendant les stades de Heinrich (HSs), les différentes amplitudes de l'expansion semi-désertique dans les deux régions seraient le résultat de différentes intensités de la circulation thermohaline et des processus océaniques locaux associés à l'instabilité de la calotte laurentienne. La datation IRSL de la carotte MD04-2845 et l'application du récent modèle âge-profondeur (ChronoModel & ArchaeoPhases) utilisant des statistiques bayésiennes et des contraintes stratigraphiques sur les deux carottes ont permis d'affiner les chronologies des changements environnementaux. La construction de bases de données archéologiques critiques pour les deux régions et l'application de ChronoModel aux séquences archéologiques ont amélioré la chronologie des changements technologiques des Néandertaliens et des Hommes Anatomiquement Modernes (HAM) en Europe occidentale. Malgré l'amélioration des chronologies, l'identification de synchronies potentielles reste difficile en raison des incertitudes associées aux différentes chronologies. Néanmoins, cette étude suggère que l'aridification progressive du paysage pendant la dernière période glaciaire a favorisé l'arrivée des HAM en Europe occidentale, entraînant une compétition avec les Néandertaliens pour les mêmes niches écologiques et produisant la disparition de ces derniers.
(12/09/2022)
UB, UBM, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Headland Rip Very-low-Frequency Fluctuations and Surf Zone Eddies during High-Energy Wave Events
Abstract A wave group-resolving model is used to investigate the driving mechanisms and the spatio-temporal variability of very-low-frequency (VLF) fluctuations of an headland deflection rip, measured during a 4-m oblique wave event. Surf zone eddies (SZE) occurring in the presence of a strongly-sheared longshore current V at a longshore-uniform beach are first modelled. The spectral signature and the variability of SZE are displayed and compared with the literature. The model is then used to explore the dynamics of vorticity in the surf zone and against a headland under energetic oblique wave conditions. The resulting weakly-sheared V is found to host large-scale SZE propagating towards the headland at a speed decreasing seaward. Vorticity animations and spectral diagrams indicate that VLF fluctuations of the deflection rip are driven by the deflection of the upstream SZE. In line with measurements, periods of 40 min to 1 h dominate the spectrum hundreds of meters from the headland at low tide. At high tide, vorticity spectra in the rip are much narrower than in the surf zone, suggesting that the headland enforces the merging of SZE. This mechanism is further analysed using idealized simulations with varying headland lengths, aiming at extending traditional deflection patterns at the VLF scale. Finally, we discuss the existence of a continuum in SZE driving mechanisms, going from fully wave group-driven to both wave group and shear instability-driven SZE for weakly- and strongly-sheared V, respectively. This continuum suggests the importance of wave groups to produce SZE under energetic wave conditions.
(Journal of Physical Oceanography, n° 0022-3670, 09/09/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS