Apports de la géochimie moléculaire à la caractérisation des ambres.

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1 Apports de la géochimie moléculaire à la caractérisation des ambres.
Exemple des ambres du Crétacé de Charente-Maritime (SO de la France). Je vais vous présenter les résultats et aboutissements de ma thèse intitulée « Géochimie organique des séries argilo-carbonatées du Callovo-Oxfordien de l’Est du bassin de Paris et d’Angleterre. Variabilités et implications paléoenvironnementales ». Y. Hautevelle, Y. Lu, R. Michels, B. Gomez, V. Daviero-Gomez, D. Néraudeau

2 I.01 Généralités sur les ambres I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres H. Zell diagenèse Résine Ambre Ambres (ou résinite) : résines végétales fossilisées et préservées dans des dépôts sédimentaires. II. Objectifs et ambres étudiés Rares mais abondants dans certains gisements exceptionnels. Résine  piège pour les organismes vivants. III. Procédure analytique Ambre  inclusions animales et végétales  préservation exceptionnelle  fort intérêt paléontologique. Jurassic Parc (1993) © Universal Pictures Dans l’enregistrement sédimentaire du bassin de Paris, l’épisode Callovo-Oxfordien appartient au cycle de 1er ordre de la Mer du Nord et il est centré sur l’épisode d’inondation maximal d’un cycle de second ordre bien reconnu dans le bassin de Paris. Au niveau des bassin Ouest-européens, au Jurassique, la sédimentation est essentiellement carbonatée et cette sédimentation est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique qui ont lieu lors des épisodes d’inondation maximale de second ordre qui sont ici représentés par des points bleus. IV. Résultats Conclusions

3 Quels critères de description / classification utiliser ?
Caractérisation & classification des ambres I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Ambres  informations paléofloristiques et paléoécologiques. Grande diversité (propriétés physiques, âge, localisation, origine botanique, etc.). Didier Desouens The Singularity H. Zell Vassil II. Objectifs et ambres étudiés III. Procédure analytique  nécessité de les caractériser / classer. Dans l’enregistrement sédimentaire du bassin de Paris, l’épisode Callovo-Oxfordien appartient au cycle de 1er ordre de la Mer du Nord et il est centré sur l’épisode d’inondation maximal d’un cycle de second ordre bien reconnu dans le bassin de Paris. Au niveau des bassin Ouest-européens, au Jurassique, la sédimentation est essentiellement carbonatée et cette sédimentation est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique qui ont lieu lors des épisodes d’inondation maximale de second ordre qui sont ici représentés par des points bleus.  multitude de noms +/- pertinents (succinite, glessite, ruménite, etc.). IV. Résultats Quels critères de description / classification utiliser ? La classification chimique reste parmi les plus pertinentes. Conclusions

4 I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres
De la résine à l'ambre I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres mono sesqui di tri Huiles essentielles Résines terpenoides II. Objectifs et ambres étudiés diagenèse H. Zell évaporation polymérisation III. Procédure analytique Dans l’enregistrement sédimentaire du bassin de Paris, l’épisode Callovo-Oxfordien appartient au cycle de 1er ordre de la Mer du Nord et il est centré sur l’épisode d’inondation maximal d’un cycle de second ordre bien reconnu dans le bassin de Paris. Au niveau des bassin Ouest-européens, au Jurassique, la sédimentation est essentiellement carbonatée et cette sédimentation est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique qui ont lieu lors des épisodes d’inondation maximale de second ordre qui sont ici représentés par des points bleus. Terpènes insolubles polymérisés IV. Résultats Conclusions

5 I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres
De la résine à l'ambre I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres mono Huiles essentielles sesqui Résines terpenoides di II. Objectifs et ambres étudiés tri évaporation diagenèse polymérisation III. Procédure analytique mono Terpènes solubles libres H. Zell Dans l’enregistrement sédimentaire du bassin de Paris, l’épisode Callovo-Oxfordien appartient au cycle de 1er ordre de la Mer du Nord et il est centré sur l’épisode d’inondation maximal d’un cycle de second ordre bien reconnu dans le bassin de Paris. Au niveau des bassin Ouest-européens, au Jurassique, la sédimentation est essentiellement carbonatée et cette sédimentation est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique qui ont lieu lors des épisodes d’inondation maximale de second ordre qui sont ici représentés par des points bleus. sesqui IV. Résultats terpenoides di tri Conclusions

6 Classification chimique d'Anderson
Caractérisation chimique des ambres I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres chimie de la résine initiale Composition moléculaire reflète transformations diagénétiques diagenèse II. Objectifs et ambres étudiés Classification chimique d'Anderson Présence / absence de polymère et sa nature. III. Procédure analytique Classe I  polymère de structure en polylabdane Classe II  polymère de structure en polycadinène Classe III  polymère de structure en polystyrène Classe IV  absence de polymère & sesquiterpénoïdes (cédranes) Classe V  absence de polymère & diterpénoïdes Dans l’enregistrement sédimentaire du bassin de Paris, l’épisode Callovo-Oxfordien appartient au cycle de 1er ordre de la Mer du Nord et il est centré sur l’épisode d’inondation maximal d’un cycle de second ordre bien reconnu dans le bassin de Paris. Au niveau des bassin Ouest-européens, au Jurassique, la sédimentation est essentiellement carbonatée et cette sédimentation est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique qui ont lieu lors des épisodes d’inondation maximale de second ordre qui sont ici représentés par des points bleus. IV. Résultats Conclusions

7 Paléochimiotaxonomie
Caractérisation chimique des ambres I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres chimie de la résine initiale Composition moléculaire reflète transformations diagénétiques diagenèse II. Objectifs et ambres étudiés Paléochimiotaxonomie Nature des composés terpéniques libres. Conifères / Cupressaceae III. Procédure analytique Conifères / Araucariaceae Dans l’enregistrement sédimentaire du bassin de Paris, l’épisode Callovo-Oxfordien appartient au cycle de 1er ordre de la Mer du Nord et il est centré sur l’épisode d’inondation maximal d’un cycle de second ordre bien reconnu dans le bassin de Paris. Au niveau des bassin Ouest-européens, au Jurassique, la sédimentation est essentiellement carbonatée et cette sédimentation est périodiquement interrompue par des épisodes à sédimentation argilo-détritique qui ont lieu lors des épisodes d’inondation maximale de second ordre qui sont ici représentés par des points bleus. Angiospermes / Leguminosae IV. Résultats Angiospermes / Dipterocarpaceae Conclusions

8 Gisements de Charente-Maritime.
II.01 Ambres étudiés & objectifs I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Ambres - Cadeuil - Archingeay - La Buzinie Cadeuil Archingeay La Buzinie - A1b - A2 - B2  Gisements de Charente-Maritime. Dépôts margino-littoraux albo-cénomaniens riches en macro-restes végétaux (Frenelopsis; Mirovia) II. Objectifs et ambres étudiés III. Procédure analytique Le Callovo-Oxfordien correspond justement à l’un de ces épisodes de crise importante de la production carbonatée. Objectifs : - Similaires ? - Quelle(s) classe(s) - Quelle(s) plante(s) source(s) IV. Résultats Conclusions

9 I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres
III.01 Procédure analytique I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Broyage Analyse du polymère 0,3 g d'ambre analysé par Py-GC-MS Craquage des macromolécules / polymère à 600°C (Py) Séparation (GC) & détermination (MS) des composés craqués II. Objectifs et ambres étudiés Analyse des terpènes libres Extraction au solvant (DCM – 15 heures + 30 min aux ultra-sons) Filtration Evaporation 0,5-1 g d'ambre analysé par GC-MS séparation (GC) & détermination (MS) des composés dissous III. Procédure analytique … qui proviennent de la diagenèse de biomolécules synthétisées par les organismes vivants qui vivaient à l’époque du dépôt. Ce sont donc ces composés que l’on appelle les biomarqueurs moléculaires. IV. Résultats Conclusions

10 I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres
IV.01 Résultats généraux I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres % soluble : % présence d'un polymère insoluble Archingeay A1b Cadeuil A1b La Buzinie B2 A2 Temps de rétention GC-MS Py-GC-MS II. Objectifs et ambres étudiés III. Procédure analytique Plusieurs origines de cette crise de la production carbonate ont été avancées et aujourd’hui, il n’existe pas de consensus à ce sujet. D’un point de vue eustatisque, il est maintenant admis que le Callovo-Oxfordien constitue une période de haut-niveau marin. Cependant quelques études semblent indiquer un bref épisode de régression forcée au Callovien supérieur. D’un point de vue paléoclimatique, il est généralement admis que le Jurassique est une période au cours de laquelle le climat était tropical et peu variable. Cependant, récemment, plusieurs études ont présenté des indices de changements climatiques remarquables aussi bien au Callovien qu’à l’Oxfordien. Donc tout cela justifie l’intérêt porté à cet épisode Callovo-Oxfordien. IV. Résultats Signatures moléculaires assez similaires Conclusions

11 Présence d'un polymère  Classe IV & V
Nature du polymère - Classification I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Archingeay A1b Py-GC-MS II. Objectifs et ambres étudiés Présence d'un polymère  Classe IV & V III. Procédure analytique Cadinènes-Cadinanes  Classe II Styrènes  Classe III Les trois premières parties de mon exposé concerneront successivement : La notion de biomarqueur moléculaire ; Le contexte géologique des séries sédimentaires étudiées ; Et le protocole analytique utilisé. La quatrième partie concernera le traçage et la caractérisation des variabilités de la matière organique au sein de la barrière géologique ; La cinquième partie traitera des évidences d’un changement paléofloristique et paléoclimatique qui est enregistré par les biomarqueurs. La sixième partie concernera les implications paléoenvironnementales à l’échelle Ouest-Européenne. Dans ma dernière partie, je discuterai de la mise au point d’une technique analytique de paléochimiotaxonomie expérimentale. IV. Résultats   Classe I Conclusions

12 IV.03   Classe I Classe Ia  Classe Ib ou Ic
Nature du polymère - Classification I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Archingeay A1b Py-GC-MS II. Objectifs et ambres étudiés III. Procédure analytique   Classe I Les trois premières parties de mon exposé concerneront successivement : La notion de biomarqueur moléculaire ; Le contexte géologique des séries sédimentaires étudiées ; Et le protocole analytique utilisé. La quatrième partie concernera le traçage et la caractérisation des variabilités de la matière organique au sein de la barrière géologique ; La cinquième partie traitera des évidences d’un changement paléofloristique et paléoclimatique qui est enregistré par les biomarqueurs. La sixième partie concernera les implications paléoenvironnementales à l’échelle Ouest-Européenne. Dans ma dernière partie, je discuterai de la mise au point d’une technique analytique de paléochimiotaxonomie expérimentale. Classe Ia (succinite) Acide succinique IV. Résultats  Classe Ib ou Ic Conclusions

13 Abondance de diterpénoïdes & absence de triterpénoides
IV.04 Paléochimiotaxonomie I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Archingeay A1b Mono terpé noides Sesqui terpénoides Di Acide diterpéniques GC-MS triterpénoides II. Objectifs et ambres étudiés III. Procédure analytique Abondance de diterpénoïdes & absence de triterpénoides … se compose de deux fractions. Le kérogène, qui est constitué de macromolécules polymérisés et insolubles dans les solvants organiques; La matière organique extractible qui est constituée d’une très grande diversité de molécules de bas poids moléculaire… IV. Résultats  Plantes sources  conifères Conclusions

14 * IV.05 Paléochimiotaxonomie triterpénoides Diterpénoides
I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Archingeay A1b Mono terpé noides Sesqui terpénoides Di Acides diterpéniques GC-MS triterpénoides II. Objectifs et ambres étudiés Labdanes III. Procédure analytique  Araucariaceae & Pinaceae * Diterpénoides Diterpanes tétracycliques Abiétanes aromatique fonctionnalisés Acides abiétanoïques Ferruginol Déhydroabiétol … se compose de deux fractions. Le kérogène, qui est constitué de macromolécules polymérisés et insolubles dans les solvants organiques; La matière organique extractible qui est constituée d’une très grande diversité de molécules de bas poids moléculaire… IV. Résultats Conclusions

15  Signature cohérente avec celle des Cheirolepidiaceae
IV.06 Paléochimiotaxonomie I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Archingeay A1b Mono terpé noides Sesqui terpénoides Di Acides diterpéniques GC-MS triterpénoides II. Objectifs et ambres étudiés  Signature cohérente avec celle des Cheirolepidiaceae III. Procédure analytique Dépôts riches en fragments de Frenelopsis NGuyen Tu et al., 2010 … se compose de deux fractions. Le kérogène, qui est constitué de macromolécules polymérisés et insolubles dans les solvants organiques; La matière organique extractible qui est constituée d’une très grande diversité de molécules de bas poids moléculaire… IV. Résultats Conclusions

16 Ambres étudiés  même signature moléculaire
Conclusion Conclusion I. Caractéri-sation & classification chimiques des ambres Ambres étudiés  même signature moléculaire  assignés à la classe Ib ou Ic  plante source : conifères  Cheirolepidiaceae abondent dans les dépôts II. Objectifs et ambres étudiés NGuyen Tu et al., 2010 III. Procédure analytique … se compose de deux fractions. Le kérogène, qui est constitué de macromolécules polymérisés et insolubles dans les solvants organiques; La matière organique extractible qui est constituée d’une très grande diversité de molécules de bas poids moléculaire… IV. Résultats MAIS des analyses plus détaillées sont requises. Poursuivre en amont les recherches en paléochimiotaxonomie Présentation de Lu et al. (session "Matières organiques & biomarqueurs" – 14h45) Conclusions

17 Merci de votre attention !
Apports de la géochimie moléculaire à la caractérisation des ambres. Exemple des ambres du Crétacé de Charente-Maritime (SO de la France). Y. Hautevelle, Y. Lu, R. Michels, B. Gomez, V. Daviero-Gomez, D. Néraudeau Merci de votre attention ! Je vais vous présenter les résultats et aboutissements de ma thèse intitulée « Géochimie organique des séries argilo-carbonatées du Callovo-Oxfordien de l’Est du bassin de Paris et d’Angleterre. Variabilités et implications paléoenvironnementales ».