Modèle d'âge original

Le premier modèle d'âge de la carotte KZAI-01 (Bayon et al., 2012) est basé sur un ensemble de pointeurs radiocarbones (7 dates) et stratigraphiques par corrélation (2 pointeurs).

Dans le détail, 7 datations ¹⁴C ont été réalisées sur foraminifères planctoniques. En raison des très faibles concentrations en foraminifères et en carbonates au sens large dans la carotte, la moitié supérieure de la carotte étant quasiment stérile en foraminifères, ces dates ont été acquises sur des foraminifères non monospécifiques, ainsi que sur du matériel carbonaté non différencié (Tableau 3). Dix dates ¹⁴C supplémentaires ont été réalisées sur de la matière organique mais ne sont pas intégrées au modèle d'âge (Tableau 3). En effet, dans un contexte d'apports terrigènes importants, en raison du fleuve Congo, le mélange entre de la « matière organique marine » de nature planctonique essentiellement (¹⁴C incorporant l’âge réservoir de la masse d’eau où l’organisme a vécu) et de la « matière organique terrestre » apportée par l'érosion continentale (pas d’âge réservoir car les organismes terrestres sont directement en équilibre avec l’atmosphère) constitue un potentiel risque sur la calibration des dates radiocarbones obtenues. Ces dates ont néanmoins été utilisées dans l'étude comme contraintes « subjectives » de la robustesse du modèle d’âge.

Les 2 pointeurs stratigraphiques sélectionnés pour le modèle d’âge de la carotte KZAI-01 ont été obtenus par rapprochement des données géochimiques semi-quantitatives de cette séquence (XRF Core-scanner) avec celles obtenues sur une carotte voisine distante de 15 km de la carotte KZAI-01, la carotte GeoB6518-1 (Schefuß et al., 2005). Les âges 11 200 ans et 15 444 ans ont ainsi été retenus pour la contrainte stratigraphique de la carotte KZAI-01 aux cotes 322 et 444 cm, respectivement (Bayon et al., 2012).

113 Label Matériel Profondeur (cm) Age BP Erreur Age calibré Erreur 1

UtC-9311 Carbonates 10 2 172 39 1 767 57 UtC-9312 Carbonates 190 8 710 60 9 385 64 Poz-20108 ^Foram. planctoniques ^{356 10 930 50 12 457 77} Poz-20109 ^Foram. planctoniques ^{456 13 950 70 16 723 96} Poz-20110 ^Foram. planctoniques ^{585 23 020 130 27 302 290} UtC-9314 Carbonates 678 28 240 280 31 995 459 UtC-9315 Carbonates 851 31 800 400 35 827 472

Label Matériel Profondeur (cm) Age BP Erreur Age calibré Intervalle 2

Poz-40293 Matière org. 13 1 610 30 1 352 36

Poz-40295 Matière org. 18 2 310 30 2 188 70

Poz-40296 Matière org. 26 2 545 30 2 432 78

Poz-40297 Matière org. 37 3 210 30 3 292 40

Poz-40298 Matière org. 51 3 770 30 3 947 61

Poz-40299 Matière org. 70 4 435 35 4 859 35

Poz-40300 Matière org. 122 5 970 40 6 628 73

Poz-40301 Matière org. 196 8 080 40 8 809 106

Poz-40302 Matière org. 269 9 790 50 11 100 206

Poz-40389 Matière org. 305 10 400 50 12 050 92

Tableau 3 Dates ¹⁴C initialement acquises sur la carotte (Bayon et al., 2012). Le tableau bleu regroupe les datations ¹⁴C effectuées sur le matériel carbonaté (Foram. pour Foraminifères) et le tableau noir regroupe les datations ¹⁴C effectuées sur la matière organique. Le code Poz-xxxxx (/UtC-xxxx) correspond aux dates obtenues dans le Laboratoire Radiocarbon de Poznán en Pologne (/Laboratoire d'Utrecht en Hollande).

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2.2.2. Mise à jour du modèle d'âge

La mise à jour du modèle d'âge de la carotte KZAI-01(Hardy et al., 2016) a tout d’abord nécessité de re-calibrer les dates avec la dernière version du logiciel CALIB 7.1 sur la carotte KZAI-01 mais également sur la carotte GeoB6518-1 qui servait de carotte de référence dans la zone d'étude (Bayon et al., 2012). Les écarts entre âges calendaires issus de CALIB 5.0 et de CALIB 7.1 sont assez faibles (quelques décennies) pour les dates les plus récentes et plus larges (quelque siècles) pour les dates supérieures à 15 000 ans (Tableaux 3 et 4). De plus, 3 nouvelles datations sur bivalves et foraminifères planctoniques ont été ajoutées à 372, 522 et 622 cm (Tableau 4) dans le but de renforcer la stratigraphie de la carotte KZAI-01.

De plus, 3 nouveaux pointeurs stratigraphiques basés sur la comparaison entre le rapport XRF Titane-Calcium (Ti/Ca) des deux carottes (KZAI-01 et GeoB6518-1 ; Tableau 4 ; Figure 35) ont été ajoutés. Les 2 anciens pointeurs de l’étude de Bayon et al. (2012) ont été conservés (cf. partie 2.2.1) mais modifiés en âge en raison de la nouvelle calibration des datations brutes de la carotte GeoB6518-1. Certains nouveaux pointeurs stratigraphiques corrélés avec la carotte GeoB6518-1 entrent en conflit avec des datations ¹⁴C. A 190 cm, l'âge ¹⁴C acquis est plus ancien d’environ 50 ans que l'âge donné par le pointeur stratigraphique à 265 cm. Aussi, dans la mesure où le modèle d'âge de la carotte GeoB6518-1 est plus robuste que celui de la carotte KZAI-01, et notamment du fait de son élaboration à partir de foraminifères planctoniques monospécifiques (Schefuß et al., 2005), la datation ¹⁴C à 190 cm calculée à partir de débris carbonatés indifférenciés a été rejetée pour le modèle d’âge final. Enfin, la date acquise à 372 cm a été également exclue car son âge calibré est considéré trop ancien au regard de l’ensemble des pointeurs acquis pour l’établissement du modèle d’âge (Figure 35). De plus, ce pointeur générait un artefact dans les taux de sédimentation avec des valeurs reconstruites dépassant 120 cm/ka tandis que les taux de sédimentation moyens dans l'intervalle donné par les autres dates sont de l’ordre de 20 à 50 cm/ka (Figure 35).

Le modèle d’âge final a ainsi été établi par interpolation linéaire entre les 13 pointeurs retenus (8 dates ¹⁴C et 5 pointeurs stratigraphiques ; Figure 35) et par extrapolation linéaire pour les base/top de la carotte. Pour le top, nous avons considéré la tendance entre les deux derniers pointeurs (10 et 256 cm), donnant un âge sommital de 1 435 ans cal BP. Pour la base comprise entre 962 et 1005 cm, nous avons appliqué une extrapolation linéaire à partir de la tendance calculée entre les 3 premiers pointeurs, donnant un âge basal de 43 810 ans cal BP.

115 Label Matériel Profondeur (cm) Age BP Erreur Age calibré Erreur 2

UtC-9311 Carbonates 10 2 172 39 1 735 82 UtC-9312 Carbonates 190 8 710 60 9 369 131 Poz-20108 Foram. planctoniques 356 10 930 50 12 444 175 Poz-73781 Bivalve 372 13 450 70 15 598 276 Poz-20109 Foram. planctoniques 456 13 950 70 16 328 251 Poz-73782 Bolivina Spathulata 522 20 800 140 24 575 446 Poz-20110 Foram. planctoniques 585 23 020 130 27 232 689 Poz-73783 Bivalve 622 24 870 200 28 454 447 UtC-9314 Carbonates 678 28 240 280 31 812 668 UtC-9315 Carbonates 851 31 800 400 35 274 405

Carotte référence Type de signal Profondeur (cm) Âge estimé Marge d'erreur 2

GeoB6518-1 XRF Ti/Ca 265 9 322 188

GeoB6518-1 XRF Ti/Ca 322 11 370 308

GeoB6518-1 XRF Ti/Ca 444 15 821 369

GeoB6518-1 XRF Ti/Ca 915 38 858 964

GeoB6518-1 XRF Ti/Ca 962 41 354 1667

Tableau 4 Inventaire des dates composant le nouveau modèle d'âge de la carotte KZAI-01. Le tableau bleu regroupe les datations ¹⁴C faites sur des carbonates. Les dates en rouge sont les nouvelles datations acquises/ajoutées au cours de cette thèse tandis que les dates en italique (190 et 372 cm) correspondent aux dates rejetées. Le code Poz-xxxxx (/UtC-xxxx) correspond aux dates obtenues dans le Laboratoire Radiocarbon de Poznán en Pologne (/Laboratoire d'Utrecht en Hollande). Le tableau vert regroupe les dates obtenues par corrélation entre signaux XRF Ti-Ca des carottes KZAI-01 et GeoB6518-1. La valeur 2σ reflète la marge d'erreur radiocarbone du modèle d'âge de la carotte GeoB6518-1.

116 Figure 35 Nouveau modèle d'âge de la carotte KZAI-01 établi par régression linéaire entre les différents pointeurs. Les points rouges représentent les 8 datations ¹⁴C calibrées retenues (Tableau 3), tandis que les carrés verts représentent les pointeurs stratigraphiques obtenus à partir de la corrélation entre le signal Ti/Ca XRF de la carotte KZAI-01 et celui de la carotte GeoB6518-1 (cf. courbes bleues). La zone grisée représente la marge d'erreur 2 donnée par CALIB 7. L'histogramme pourpre correspond aux taux de sédimentation (cm/ka) calculés à partir du modèle d'âge ainsi établi (Hardy et al., 2016).

Pour la base de la carotte, nous avons également contrôlé la pertinence de notre estimation par extrapolation en comparant les signaux d'analyses quantitatives de l'Aluminium et du Potassium de la carotte, et notamment le ratio K/Al, entre la carotte KZAI-01 (Bayon et al., 2012) et une autre carotte voisine, la carotte GeoB1008-3 (Figures 30 et 36; Schneider et al.,

117 1997). Les signaux montrent des tendances très proches. De plus, le signal des 2 carottes montre un creux important vers 40 ka BP (Figure 36) et ce contrôle met en évidence que l'âge de la base de la carotte KZAI-01 ne peut pas excéder 50 ka BP.

Figure 36 Comparaison des analyses quantitatives du ratio K/Al sur les carottes GeoB1008-3 (vert ; Schneider et al., 1997) et KZAI-01(rouge ; Bayon et al., 2012), exprimées en ka cal BP.

Il n'est cependant pas possible d'ajouter un pointeur stratigraphique à partir de la carotte GeoB1008-3. En effet, son modèle d'âge est basé sur une corrélation avec SPECMAP (Imbrie et al., 1984; Schneider et al., 1997), ce qui induit des décalages temporels bien visibles entre les deux signaux K/Al (Figure 36). Cependant, il sera possible de proposer un nouveau modèle d'âge pour la carotte GeoB1008-3 dans la mesure où des données dinokystes sont disponibles sur cette carotte et seront exploitées dans le cadre de la synthèse finale de ce manuscrit (cf. synthèse dans le Chapitre IV). L'utilisation de différents signaux quantitatifs et semi-quantitatifs est motivée par le fait que chaque carotte ne dispose pas du même jeu de données géochimiques. La carotte GeoB1008-3 ne dispose que des données quantitatives exprimées sous forme de ratios. La carotte GeoB6518-1 ne possède que des données semi-quantitatives de type XRF à partir d’éléments différents de ceux disponibles pour la carotte GeoB1008-3. Enfin, la carotte KZAI-01 dispose des deux jeux de données quantitatifs et semi-quantitatifs.

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