Titre du stage
Impact des variations hydro-climatiques sur l’évolution des sociétés humaines le long du bassin versant du Nil à l’Holocène. Exploration de biomarqueurs organiques sur sédiments deltaïques.
Contexte scientifique
Le bassin méditerranéen est une région sensible aux changements hydrologiques et les ressources en eau sont un facteur crucial pour le développement de la végétation ainsi que pour le développement des sociétés agricoles. Le climat de l’Afrique a été le théâtre d’une variation hydro-climatique rapide. Il y a environ 9000 ans le Sahara était une région humide et couverte de végétation, alors que l’on n’y observe de nos jours que des sols secs et dénudés (Shanahan et al., 2015). Cet épisode de plus forte précipitation qu’aujourd’hui, est connu depuis longtemps sous le nom de Sahara Vert (e.g. Said 1993), mais il est revisité aujourd’hui à l’aide d’outils géochimiques & organiques performants (Terwilliger et al., 2013 ; Costa et al. 2014 ; Revel et al., 2015 ; Bastian et al., in review) qui autorisent une quantification des variations de précipitation et son impact sur l’érosion/altération des sols. Cette transition pendant l’ Holocène d’épisode humide puis aride est contemporaine de l’apparition des sociétés agricoles avec des phases d’occupations humaines et des pratiques agraires qui ont également modifié les sols à travers l’émergence de l’agriculture et de l’élevage conduisant à la sédentarisation des populations (Terwilliger et al., 2013). Depuis la préhistoire, l’évolution des sociétés s’inscrit dans un contexte de variations du climat qui influencent le lien de l’homme à son environnement, l’accès aux ressources et aux territoires. Les bouleversements actuels du climat montrent à quel point leur impact est et sera majeur sur nos sociétés (Wagena et al., 2016).
Ainsi, nous proposons d’étudier l’impact de ces changements hydro-climatiques en Afrique du Nord sur l’évolution des sociétés humaines et en retour l’impact des sociétés humaines en tant que perturbateur des systèmes naturels.
Le début de la sédentarisation et l’apparition des premiers royaumes égyptiens remonte à –5 700 ans BP (Kuper & Kropelin 2006 ; Dee et al., 2013). Cette date coïncide avec une réduction drastique et une stabilisation de l’activité hydrologique du Nil. Ces conditions environnementales ont favorisé l’installation de peuplades nomades le long du Nil, refuge naturel des populations contraintes d’abandonner les régions de savanes du « Sahara vert », progressivement affectées par la désertification (Manning & Timpson 2014). La présence, au sein de la vallée du Nil, d’eau et de terre arable a donné naissance, au cours du Néolithique (e.g. la civilisation AKOUM en Ethiopie), à une civilisation agricole puis urbaine, que l’existence d’un pouvoir politique centralisé, et l’usage d’une écriture, font entrer dans l’histoire à l’orée du IIIe millénaire avant J.-C.
Depuis 14 ans, différentes équipes scientifiques françaises, pilotées par GéoAzur, ont conduit plusieurs campagnes en mer sur la marge égyptienne au large du Nil, caractérisée par une énorme accumulation sédimentaire. Ce système de dispersion sédimentaire depuis les sources du Nil Bleu en Ethiopie jusque dans le delta profond, répond en grande partie aux changements de la mousson en Ethiopie (Revel et al., 2015). Ainsi, les sédiments deltaïques constituent un enregistrement unique de l’environnement continental passé du bassin versant du Nil. L’étude multi-proxy de ces sediments permettra de mieux caractériser les conditions d’érosion et d’altération des sols du bassin versant du Nil en lien avec les variations hydro-climatiques et l’occupation humaine.
Objectif du sujet de Master 2
Le sujet de Master 2 proposé repose sur une étude des biomarqueurs lipidiques de l’archive sédimentaire MD04-2726 du delta profond du Nil:
L’étudiant/te analysera la composition et l’abondance en biomarqueurs lipidiques de 20 échantillons sélectionnés sur la série MD04-2726 (section I, soit 150 cm) qui couvre les dernier 8000 ans afin de caractériser l’évolution du couvert végétal et des sols du bassin versant du Nil. Ce travail nécessitera un séjour de deux mois à Orléans afin de se familiariser avec les méthodes de géochimie organique ainsi que les concepts pour l’interprétation. La deuxième partie du stage s’effectuera à Géoazur pour comparer les informations obtenues des biomarqueurs avec les autres traceurs déjà obtenus sur cette série, id est les sources (composition isotopique du Nd) ; l’altération chimique des sols (distribution en éléments majeurs et composition isotopique en Li). Ce travail s’appuiera sur le travail de thèse de Luc Bastian encadré par M. Revel et N. Vigier (LOV) basé sur les isotopes du lithium utilisé comme traceur d’altération/lessivage ( Bastien et al., in review). Ce travail a été financé en 2016 par le programme de l’INSU-SYSTER et une demande est en cours pour 2017. L’objectif de ce stage sera ainsi de mieux cerner les liens entre les changements de précipitations, la dynamique de la végétation, des sols (l’érosion, altération chimique et lessivage) et les pratiques agraires des premières civilisations au sein du bassin versant du Nil.
Profil de candidat et compétences requises
Le candidat devra avoir une formation pluridisciplinaire en Sciences de la Terre. Il devra posséder de bonnes bases en géochimie analytique et en sédimentologie ainsi qu’un intérêt pour les questions sur le climat actuel et Holocène.
Contacts
Le doctorant sera accueilli à la fois au laboratoire Géoazur (Nice) dans l’équipe Dynamique des marges (Marie Revel) ainsi qu’à l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (Jérémy Jacob).
Références
Bastien, et al., Abrupt response of chemical weathering to Late Quaternary hydroclimate changes in northeast Africa. In review Nature Scientific Reports.
Costa, K., Russell, J., Konecky, B. & Lamb, H. Isotopic reconstruction of the African Humid Period and Congo Air Boundary migration at Lake Tana, Ethiopia. Quat. Sci. Rev. 83, 58–67 (2014).
Dee M., et al., 2013. New timeline for origin of ancient Egypt. Proceedings of the Royal Society A, 468.
Kuper, R., Kröpelin, S., 2006. Climate-controlled Holocene occupation in the Sahara: Motor of Africa’s evolution. Science 313, 803-807.
Manning & Timpson 2014. The demographic response to Holocene climate change in the Sahara, QSR 2014
Revel, M. et al. 20,000 years of Nile River dynamics and environmental changes in the Nile catchment area as inferred from Nile upper continental slope sediments. Quat. Sci. Rev. 130, 200–221 (2015).
Said, R., 1993. The River Nile. Geology, Hydrology and Utilization. Oxford, England, Pergamon.
Shanahan, T. M. et al. The time-transgressive termination of the African Humid Period. Nat. Geosci. 2, 1–5 (2015).
Terwilliger et al., 2013. Environmental changes and the rise and fall of civilizations in the northern Horn of Africa : An approach combining deltaD analyses of land-plant derived fatty acids with multiple proxies in soil. GCA, 111, 140-161
Wagena, M.B., Sommerlot, A., Abiy, A.Z. et al. Climatic Change (2016). Climate change in the Blue Nile Basin Ethiopia: implications for water resources and sediment transport. doi:10.1007/s10584-016-1785-z).