L'étude des dépôts loessiques apporte de nombreuses indications sur les changements climatiques en domaine continental lors des derniers cycles climatiques glaciaire/interglaciaire, que ce soit par exemple l'établissement de variations abruptes en Europe lors du dernier glaciaire ou l'alternance des moussons d'été et d'hiver en Asie. Qu'en est-il de l'enregistrement des événements Dansgaard/Oeschger ?

Le loess
Le loess est un sédiment éolien résultant de l'accumulation puis de l'agrégation de grains détritiques fins, poussières (dimension moyenne de 30 mm), essentiellement siliceux (quartz), dont l'origine peut être soit locale, soit régionale, soit beaucoup plus lointaine (allochtone), soit mixte comme à Nussloch en Allemagne (figure 1). Ce sédiment se met en place dans un contexte périglaciaire où la mobilisation de matériel fin, via la déflation, se fait principalement à partir des plaines d'épandage à la périphérie des glaciers et des calottes, des réseaux fluviatiles et plateaux continentaux asséchés ou de moraines ou de zones désertiques comme en Chine.

La succession loess/paléosols
Les différentes unités reconnues s'organisent en séquences qui montrent une nature cyclique d'origine climatique (Kukla, 1977; Liu et al, 1991) : succession loess/paléosols, qui correspondent globalement à des cycles climatiques glaciaire/interglaciaire dont la durée est en moyenne de 100 000 ans pour les plus récents (Kukla & Cilek, 1996). C'est ainsi que les grandes séquences loessiques de Chine centrale représentent l'enregistrement le plus continu des variations climatiques en domaine continental allant jusqu. 30 alternances loess/paléosol qui couvrent les derniers 2,4 Ma, au sein de séquences de 150 - 200 m d'épaisseur dans la région de Lanzhou (figure 2).


En Europe de l'Ouest
Récemment, des équipes françaises ont repris l'étude à haute résolution de séquences ouest-européennes en analysant la variabilité climatique enregistrée à partir de différents indices (biologiques, sédimentologiques, géochimiques et géophysiques). Les premiers résultats relatifs au dernier cycle climatique glaciaire ont montré que la période de dépôt principal du loess avait commencé vers 70 ka et s'était arrêtée vers 15-16 ka. Deux grandes phases de dépôts loessique centrée autour de 60 ± 5 ka et 23 ± 8 ka BP, séparées entre elles par une période où les taux de sédimentation sont fortement réduits (entre 55 et 30 ka BP) .

La sédimentation loessique sensu stricto s'avère être rythmique et montre des fluctuations suffisamment marquées et des taux de sédimentation élevés permettant l'enregistrement d'événements climatiques rapides comme ceux décrits dans les carottes de glace groenlandaises de GRIP et GISP2 (cycles de Dansgaard-Oeschger, ou D/O) et dans les carottes nord atlantiques (cycles de Bond). C'est ce que semblent montrer les derniers résultats récemment obtenus à Nussloch (figure 3), (Antoine et al, 2001, 2002; Rousseau et al. , 2002).




Les événements de Dansgaard-Oeshger et la séquence continentale
L'hypothèse de base de l'étude de la séquence de Nussloch, dans la vallée du Rhin, est que la sédimentation loessique, si elle a une signification globale, doit présenter une cohérence avec les enregistrements de pousière dans la glace. Une analyse à haute résolution a été réalisée sur cette séquence. Nous avons préféré nous référer à l'enregistrement de poussière dans les carottes glaciaires plutôt qu. celui du ¹⁸O car ce dernier ne reflète pas la dynamique éolienne responsable de la sédimentation loessique : les deux enregistrements de GRIP et GISP2 montrent des alternances de phases à forte concentration de poussière et des phasesà concentration beaucoup plus réduite voire nulle, en relation avec les inter-stades corres pondants aux événements D/O (IS 2 à 24 de Dansgaard et al, 1993 : épisodes climatiques «chauds»au Groenland, avec peu d'arrivée de poussière).

Les relevés pédostratigraphiques associés aux mesures de susceptibilité magnétique ont permis de caractériser une succession de paléosols, limons, gleys et dépôts loessiques répondant à la stratigraphie générale du dernier cycle climatique en Europe de l'Ouest. Cette successsion, associée aux dates AMS et OSL disponibles sur le site, a ainsi été corrélée avec la courbe en concentration en poussières à GRIP du dernier cycle climatique On observe qu'un grand nombre d'événements de caractéristiques semblables aux D/O sont ainsi enregistrés dans la séquence continentale.

L'enregistrement pédologique de l'indice IGR
L'analyse des fractions granulométriques fines a permis de définir un indice IGR (rapport (20µ -50µ) / 20µ) qui caractérise la dynamique éolienne : plus cet indice présente des valeurs élevées, plus la dynamique éolienne responsable du dépôt est forte. A Nussloch, les variations de cet indice au cours du temps sont comparables aux fluctuations de la concentration en poussières au Groenland, sur la période 19-31 ky BP où la résolution temporelle est la meilleure (figure 4). Calculé sur trois séquences différentes du site de Nussloch, cet indice indique les mêmes variations temporelles. Des variations similaires et synchrones ont été mises en évidence dans d'autres séquences ouest-européennes confirmant ainsi la valeur globale de ce signal. Il apparaît ainsi que les séquences éoliennes ouest-européennes ont particulièrement bien enregistré les événements D/O, la séquence de Nussloch pouvant être considérée comme une référence (Antoine et al, 2002 ; Rousseau et al, 2002). Cet enregistrement des événements D/O est toutefois fonction de l'intensité du réchauffement et de la durée de l'interstades telle qu'elle est exprimée par le ¹⁸O dans la glace : les interstades les plus intenses et les plus longs (IS 08 et IS 14) sont marqués par des paléosols bien individualisés (unités N20 et N14 de la figure 3). Par contre si la durée de la phase avec peu de poussière est réduite, alors l'interstade sera marqué par un «gley».


L'enregistrement pédologique du ¹³C
Les variations du ¹³C de la matière organique ont été interprétées comme principalement liées aux fluctuations climatiques (disponibilité en eau et concentration en CO₂ atmosphérique) enregistrées par la végétation (Hatté et al 1998, 2001a). Cette amélioration des conditions environnementales durant les événements D/O s'accompagne d'un plus grand développement des populations de mollusques continentaux caractérisé par une abondance (nombre d'individus) nettement plus élevée (Moine et al 2002).




Conclusion
A Nussloch, les événements D/O correspondent donc à des intervalles présentant une dynamique éolienne réduite (faible valeur de l'indice granulométrique), avec une certaine humidité (valeurs en moyenne plus négative du ¹³C) autorisant le développement d'une végétation rase permettant le développement des populations de mollusques continentaux fortement représentés durant les interstades isotopiques IS 5, 4, 3 et 2 (gleys G2, G3, G4 et G7). Par contre, les intervalles de poussières sembleraient correspondre à des périodes de végétation réduite et basse (aridité), suffisante toutefois pour capter et stabiliser les poussières et les transformer en loess, et permettre aux mollusques terrestres, de se développer et se reproduire dans des proportions nettement moindre que durant les interstades.


Ces travaux sont menés dans le cadre du projet EOLE du programme ECLIPSE (INSU).