East Asian climate and sedimentary dynamics along submarine canyons since the last glaciation in the northeastern South China Sea - Archive ouverte HAL
Thèse Année : 2023

East Asian climate and sedimentary dynamics along submarine canyons since the last glaciation in the northeastern South China Sea

Climat est Asiatique et dynamiques sédimentaires de deux canyons sous-marins au nord de la Mer de Chine du Sud depuis la dernière période glaciaire

Résumé

Taiwan is under the regime of the East Asian monsoon system and affected by numerous typhoons (3 to 4 events per year) controlling the regional moisture transport pattern. Sediment transfer along the southern margin of Taiwan is mainly realized by several submarine canyons playing a key role in terrigenous sediment redistribution to the deep sea (e.g., turbidity currents). However, past climatic (monsoon, typhoon) and hydrological (sea level, oceanic currents) variations recorded in sediments deposited on the levees of submarine canyons are still not well established over the late Quaternary. In this study, sedimentological, mineralogical, and geochemical analyses were investigated on two long CALYPSO cores retrieved from the submarine canyon systems. Cores MD18-3569 (located on the bank of the Penghu Canyon) and MD18-3574 (located on the levee of the Gaoping Canyon) were investigated in order to (i) identify the sediment provenance, (ii) reconstruct the chemical weathering and erosion history of South Taiwan drainage basins, and (iii) determine the frequency and intensity of past typhoon activities associated with climatic changes in South Taiwan since the last glaciation.Sediments of Core MD18-3569 are characterized by major proportions of illite and chlorite, moderate smectite, scarce kaolinite, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.7187 to 0.7213) and εNd values (-11.63 to -10.89), which allow us to constrain to Southwest Taiwan rivers as the unique source of the sediments deposited on the eastern bank of the Penghu Canyon since the last glaciation. The dominant illite-chlorite and elemental compositions (e.g., chemical index of alteration) indicate that sediments experienced a moderate chemical weathering in agreement with high denudation rates of SW Taiwan linking to strong uplift (~10 mm/yr). We demonstrated that the long-term change in chemical weathering of SW Taiwan soils is mainly driven by changes in monsoon and typhoon rainfall and environmental changes (e.g., vegetation cover) over the past 32 kyr.The sediments of Core MD18-3569 consist of clay and fine silt (~13 μm) indicating the Penghu Canyon receives low amount of coarse sediment (<25%) from Taiwan rivers because it is not directly connected to rivers. Grain size variations and End member modelling indicate coarser grain size occurred during the last glacial period and finer grain size happened during the Holocene. There is a transition period from 10.7 to 10 ka, when the coarse sediment content (EM2) dropped from ~40% to nearly 0%. This period was concurrent to the Melt Water Pulse Event-1C, a rapid marine transgression that significantly changed the land-sea configuration (flooding of the Taiwan Strait) and potentially disconnected the Penghu Canyon from Taiwan river systems. During the Holocene, sediments derived from Taiwan rivers are prevailing (>80%) though the larger distance between the Penghu Canyon and Taiwan river mouths during the high sea-level stand.Core MD18-3574 records numerous turbidity currents triggered by typhoons (~70% of turbidity currents, 3-4 events per year) in the Gaoping Canyon over the past 4 ka. High resolution XRF core scanning, hyperspectral imaging, grain size, and bulk mineralogy were utilized to characterize fine characteristic laminations preserved on the studied levee. Dark and coarse levels have been associated to the deposit of turbidity currents. A total of 2400 dark laminae, mostly associated with typhoon events, have been identified for the last 4.2 ka. Typhoon frequency recorded in the Gaoping Canyon has decreased since 4 ka (in link with the cooling of western Pacific Ocean and surrounding marginal seas). After 1.5 ka, cold periods are characterized by low frequency and strong typhoon intensity. We have then suggested that typhoons are affected by La Niña like conditions of El Niño Southern Oscillation strengthening the Pacific Walker Circulation and winter monsoon winds.
Le climat de Taiwan est contrôlé par les précipitations de la mousson est asiatique et des typhons (3 à 4 par an). Les transferts sédimentaires le long de la marge sud de Taiwan se produisent majoritairement par le biais de plusieurs canyons sous-marins jouant un rôle clé dans la redistribution de sédiments terrigènes aux bassins profonds (ex : courants de turbidité). Mais les impacts des variations climatiques (mousson, typhons) et hydrologiques (niveau marin, courants) passées sur la sédimentation des levées de canyons sous-marins ne sont toujours pas bien établis pendant le Quaternaire. Des études sédimentologiques, minéralogiques et géochimiques ont été effectuées sur deux carottes CALYPSO. Les carottes MD18-3569 (située à l’ du Canyon Penghu) et MD18-3574 (située sur la levée du Canyon Gaoping) ont été étudiées dans le but (i) d’identifier la source des sédiments ; (ii) reconstruire l’altération chimique et l’érosion des sols du sud de Taiwan depuis la dernière période glaciaire (iii) reconstituer un enregistrement de l’activité turbiditique du Canyon Gaoping associée à la fréquence et intensité des typhons au sud de Taiwan depuis 4.2 ka.Les sédiments de la carotte MD18-3569 sont caractérisés par des proportions majeures d’illite et chlorite, modérée de smectite, faible de kaolinite, et des valeurs de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.7187 to 0.7213) et εNd (-11.63 to -10.89) permettant d’identifier les rivières du sud-ouest de Taiwan comme la seule source des sédiments déposés sur la levée du Canyon Penghu. L’abondance d’illite et chlorite et la composition chimique (ex : Indice d’altération chimique) indiquent une faible altération chimique, en accord avec l’important taux de dénudation et soulèvement de Taiwan (~10 mm/yr). Nous avons également démontré que les variations à long terme d’altération chimiques des sols du SO de Taiwan sont contrôlées par les changements des précipitations de mousson et typhons et environnementaux (ex : couvert végétal) depuis 32 ka.Les sédiments de la carotte MD18-3569 sont constitués de silts fins et argiles indiquant que le Canyon Penghu reçoit peu de sédiments grossiers provenant des rivières de Taiwan. Les variations de granulométrie et modèles d’End-members révèlent une granulométrie plus grossière pendant la dernière période glaciaire et plus fine durant l’Holocène. Une transition s’est produite entre 10.7 et 10 ka, la granulométrie moyenne a diminué de 40% et la fraction grossières a chuté de 40 à 0%. Cet intervalle est simultané au Melt Water Pulse Event-1C, une rapide transgression marine qui a bouleversé la configuration terre-mer (inondation du détroit de Taiwan) et potentiellement déconnecté le Canyon de Penghu des rivières taiwanaises. A l’Holocène, les sédiments dérivant de Taiwan sont majoritaires car la distance entre le canyon et les rivières est plus importante. La carotte MD18-3574 enregistre de nombreuses turbidites, provoquées par les typhons, se produisant dans le Canyon Gaoping au cours des derniers 4 ka. L’étude, à haute résolution par XRF core scanning et imagerie hyperspectrale, granulométriques et minéralogiques, de lamines ont permis de caractériser la dynamique sédimentaire de la levée. Les niveaux sombres et grossiers sont associés aux dépôts turbiditiques. 2400 dépôts turbiditiques ont été identifiées (majoritairement associés aux typhons) au cours des derniers 4.2 ka. La fréquence des typhons enregistrés par le Canyon Gaoping a diminué depuis 4 ka (en lien avec le refroidissement des SST de l’Océan Pacifique ouest). Après 1.5 ka, les périodes froides sont associées à des typhons plus rares mais plus intenses. Nous suggérons que l’activité des typhons est affectée par les températures de surfaces du Pacifique les conditions La Niña-like de El Niño Southern Oscillation renforçant la circulation de Walker et la mousson d’hiver affectant le mouvement des typhons.
Fichier principal
Vignette du fichier
122259_BERTAZ_2023_archivage.pdf (14.04 Mo) Télécharger le fichier
Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04526003 , version 1 (07-11-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04526003 , version 1

Citer

Bertaz Joffrey. East Asian climate and sedimentary dynamics along submarine canyons since the last glaciation in the northeastern South China Sea. Climatology. Université Paris-Saclay; Tongji university (Shanghai, Chine), 2023. English. ⟨NNT : 2023UPASJ019⟩. ⟨tel-04526003⟩
112 Consultations
12 Téléchargements

Partager

More