4.4 Résultats
4.5.2 Régression forcée par l’origine
Un autre point important que j’ai abordé lors de cette méthode repose sur la forçage de la régression linéaire. En effet, théorique, en se basant sur les équations (4.2) et (4.3), la
droite doit passer par le point [-1,0]. Or j’ai remarqué que pour la plupart des graphique, ce n’est pas le cas. J’ai donc retracer les diagramme Qf cen forçant la droite de régression à passer par ce point (Fig. 4.14). Cette nouvelle condition appliquée à la régression linéaire
QFC QFC QFC
Etna 1983 Réunion 2002 Réunion 2007
0 20 40 60 0 20 40 60 -1.0 0 1.0 2 = 0.931 2 = 0.958 2 = 0.961 2 = 0.931 2 = 0.959 2 = 0.961 0 20 40 60 80
Banc Banc Banc
Figure 4.14 –Paléointensités calculées par régression linéaire simple et par régression linéaire forcée par l’origine [0,-1].
ne semble pas jouer un rôle important dans l’estimation de la paléointensité puisque pour les trois coulées les nouvelles paléointensités estimées se trouvent encore dans la barre d’erreur.
4.6 Conclusion
En conclusion, cette étude amène quelques points de réflexion sur la méthode mul-tispecimen. Pour les trois coulées testées, le protocole MSP-DB donne une très bonne estimation de la paléointensité attendue, quelques soit la minéralogie initiale. En par-ticulier, nous n’observons aucune surestimation de la paléointensité estimée, même en présence d’une population de grains polydomaines importante à l’inverse de ce qui a été montré par Michalk et al. (2008, 2010). Cette méthodologie est donc très promet-teuse. J’ai également noté que la correction de la fraction f diminue la dispersion et améliore l’estimation de la paléointensité. De plus, nous n’avons pas réussi à appliquer la correction de l’état de domaine, l’optimisation conduisant toujours à un paramètre α nul, en accord avec l’étude de Muxworthy et al. (2011). La régression pondérée n’a pas montré une amélioration significative de l’estimation, ni le forçage de la droite par le point théorique [-1 0] ou la correction du taux de refroidissement. Nous pensons qu’un des paramètres essentiels est la précision de l’orientation par rapport au champ appliqué, ce qui signifie qu’il faut réussir à parfaitement identifier l’ATR. Bien que tous les points touchant à cette nouvelle méthodologie ne soient pas clairs, nous pensons qu’elle peut s’avérer d’une extrême importance pour augmenter le nombre de données expérimentales sur l’intensité du champ magnétique (cf. Chapitre précédent). L’appareillage que nous développons semble parfaitement adapté à cette méthode puisqu’il permet de chauffer des échantillons indépendamment les uns des autres et donc d’optimiser les températures
Conclusion
J’ai effectué ma thèse autour d’une thématique principale : les fluctuations du champ magnétique terrestre. Ces fluctuations possèdent une très large gamme de variation tem-porelle, de l’année, avec des changements très brusques comme les jerks géomagnétiques, à plusieurs millions d’années durant lesquelles le champ présente une relative stabilité, les superchrons. Ces variations reflètent l’intense activité du noyau, et afin de mieux comprendre les processus physiques impliqués dans la dynamo terrestre, l’acquisition de nouvelles données de qualité est un enjeu important. C’est un apport essentiel et complé-mentaire aux dynamos numériques et analogiques car pour bien modéliser un phénomène naturel, il faut avant tout bien l’observer. Au cours de ma thèse, j’ai focalisé ma recherche principalement sur deux aspects de ces fluctuations : les variations séculaires millénaires régionales (Grèce et Amérique Centrale) et le comportement du champ magnétique au cours des renversements.
La première partie de ma thèse porte sur l’archéomagnétisme, discipline qui permet de retracer l’évolution temporelle du champ magnétique terrestre au travers des derniers millénaires, principalement à partir des matériaux archéologiques. J’ai étudié deux jeux d’échantillons provenant pour l’un de la Grèce (période néolithique, 6800-3200 avant J.C.) et pour l’autre du Mexique (Palenque, période Maya Classique 320-840 après J.C.), dans le but d’acquérir de nouvelles données d’archéointensité afin de mieux contraindre la variation séculaire du champ magnétique terrestre. La comparaison de mes données avec celles disponibles dans la bibliographie et les différents modèles globaux et régionaux a mis en évidence que les variations séculaires au Néolithique en Grèce et aux cours du premier millénaire en Amérique Centrale sont très mal définies. Mes données suggèrent que des composantes locales, non prisent en compte dans les modèles globaux peuvent exister en Grèce et en Amérique Centrale. Elles renforcent l’intérêt de développer des modèles régionaux précis. Pour ce faire, l’acquisition de nouvelles données de haute qualité est un élément majeur.
La deuxième partie traite de la description d’un renversement du champ magné-tique terrestre, un des phénomènes géophysiques parmi les plus spectaculaires mais qui reste encore aujourd’hui énigmatique. Cette étude a été basée sur deux points précis : étudier les directions transitionnelles afin d’apporter de nouvelles contraintes sur le
pos-sible confinement longitudinal des pôles géomagnétiques virtuels (PGVs) d’une part, et d’autre part vérifier des paléointensités transitionnelles obtenues sur la séquence volca-nique d’Akaroa (Nouvelle Zélande), dont l’intensité est significativement supérieure à celles des intensités avant et après le renversement. Nous avons ré-échantillonné cette séquence, et l’évolution directionnelle obtenue pour ce renversement est une succession complexe de polarités N-T-R-T-N-T-R. Les PGVs obtenus semblent se regrouper sous deux bandes longitudinales sous l’Australie et l’Amérique, ce qui semble renforcer l’hy-pothèse d’une interaction entre le manteau et le noyau sur plusieurs millions d’années. Suite à une étude de minéralogie magnétique, j’ai sélectionné les échantillons susceptibles de fournir une valeur de paléointensité par les méthodes de Thellier et du multispeci-men. Les paléointensités obtenues sont relativement faibles (environ 20 µT) au cours du changement de polarité et forte à la fin de la séquence. Mon interprétation, basée à la fois sur les valeurs de l’intensité du champ et sur les données radiochronologiques montrant que la séquence s’est mise en place très rapidement, est de considérer, contrai-rement aux conclusions initiales (Evans, 1970; Hoffman, 1986), que seul le renversement C4Ar.1n-C4Ar.1r a été enregistré dans cette séquence. Dans cette hypothèse, le renverse-ment montre un cheminerenverse-ment complexe comparable à d’autres renverserenverse-ments enregistrés dans l’hémisphère nord (comme celui de la Steens Mountain par exemple), incluant un phénomène de rebond avant de se stabiliser.
La troisième partie de ma thèse est consacrée au développement d’une nouvelle mé-thodologie et d’un nouvel appareillage pour déterminer les paléointensités. Le faible taux de réussite des expériences de paléointensités de l’étude précédente m’a poussé à m’in-téresser au protocole multispecimen, qui peut s’appliquer aux échantillons possédant un comportement polydomaine. L’inconvénient technique majeur de cette méthode réside dans l’application du champ le long de l’aimantation naturelle, difficile à réaliser avec précision dans les fours standards. Pour ce faire, nous avons décidé de développer des porte-échantillons permettant d’orienter les échantillons dans l’espace pour le four stan-dard et un prototype de four à chauffage ultra-rapide particulièrement bien adapté avec la possibilité d’orienter le champ appliqué dans les 3 dimensions. J’ai testé les différents protocoles de la méthode sur des laves historiques de la Réunion et de l’Etna, possé-dant des minéralogies très différentes. Pour l’ensemble des coulées étudiées, j’ai obtenu des paléointensités très proches des valeurs attendues, et ce indépendamment de la mi-néralogie, révélant ainsi le faisabilité de notre appareillage et le côté prometteur de la méthode. L’application de diverses corrections sur la statistique d’estimation de la valeur de l’intensité ou sur le taux de refroidissement n’ont eu aucun impact notable sur mes résultats.
tempo-relles permettant de modéliser le champ magnétique terrestre de manière très précise sur une courte échelle de temps, l’étude du comportement du champ magnétique sur des périodes plus longues, du millier à plusieurs millions d’années, reste un enjeu majeur en géophysique. Les données issues des études archéomagnétiques et paléomagnétiques, de plus en plus nombreuses et fiables, constituent un apport majeur dans la description du comportement du champ magnétique terrestre et dans la compréhension des processus physiques à l’origine de ces fluctuations. Les applications qui en découlent sont diverses et tournées vers plusieurs disciplines, de la géophysique avec l’étude de l’écoulement du fer liquide dans le noyau externe, à l’archéologie et le développement de nouvelles méthodes de datation, en passant par la géochimie avec de nouvelles contraintes sur le taux de production des isotopes cosmogéniques ou encore la climatologie en soulevant un possible lien entre le champ géomagnétique et le climat. Pour obtenir de nouvelles données de très haute qualité, le développement méthodologique est important comme nous l’avons montré au travers de la mise en oeuvre du protocole multspécimen, méthode très prometteuse pour obtenir de nouvelles paléintensités. Les développements technolo-giques tel que notre prototype de four à chauffage ultra-rapide représentent également un enjeu important pour cette thématique. Enfin, le développement de nouveaux axes de recherche comme l’étude du signal magnétique enregistré au sein des spéléothèmes (dépôts minéraux précipités dans les grottes, principalement les concrétions calcaires) apportent de nouvelles ouvertures. En effet, ces structures enregistrent de manière conti-nue le champ magnétique terrestre durant toute leur période de croissance, qui peut s’étendre sur plusieurs milliers d’années. Ces enregistrements pourront donc permettre de faire le lien directement avec les enregistrements archéomagnétiques, et fournir de nouvelles données à inclure dans la construction des modèles globaux et régionaux. La limitation majeure réside dans le fait que l’aimantation des spéléothèmes est faible, due à la faible concentration de minéraux magnétiques, ce qui peut nécessiter le dévelop-pement d’un nouvel appareillage. Les nouvelles perspectives sur ce thème de recherche sont nombreuses et représentent un atout majeur pour relever cet immense défis que représente la reconstitution et la compréhension des fluctuations du champ magnétique terrestre.
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