Etude des échanges côte-large au moyen des isotopes du radium : cas de la fertilisation en fer au large des îles Crozet et Kerguelen (Océan Austral)

L'Ocean Austral est connu pour etre la plus vaste zone "High-Nutrient, Low-Chlorophyll" de l'ocean mondial. Bien que les concentrations en nutriments (nitrates, phosphates, silicates) soient elevees, le developpement du phytoplancton est paradoxalement limite principalement par les faibles concentrations en fer (Martin et al. 1990). Les archipels de Crozet et des Kerguelen, situes dans le secteur Indien de l'ocean Austral, constituent deux obstacles topographiques importants a l'ecoulement vers l'Est du Courant Circumpolaire Antarctique. L'interaction du courant avec les sediments des plateaux peu profonds alimente en fer les eaux en aval de ces iles, generant ainsi d'importants blooms phytoplanctoniques (Blain et al. 2007, Pollard et al. 2007). Ceux-ci constituent des laboratoires a ciel ouvert uniques pour etudier la reponse des ecosystemes et l'impact de la fertilisation naturelle en fer sur les cycles biogeochimiques. Cette these s'inscrit sans le cadre du projet KEOPS-2. Les isotopes du radium (223Ra, 224Ra, 226Ra et 228Ra), qui constituent de puissants outils pour etudier la circulation oceanique et le melange, sont les principaux outils utilises ici. Les quatre isotopes du radium ont des periodes radioactives allant de quelques jours a plus d'un millier d'annees et sont produits par la decroissance radioactive du thorium dans le sediment. Ils sont apportes a l'ocean par des processus de diffusion et d'advection ou ils se comportent comme des traceurs conservatifs de telle maniere que la masse d'eau garde la signature de son contact avec les sediments modulee par la periode radioactive des isotopes du radium. Par consequent, les isotopes du radium ont ete utilises pour (i) tracer l'origine et la dispersion des elements chimiques - y compris le fer - liberes par les sediments et (ii) estimer les echelles de temps du transit des eaux de surface depuis les plateaux continentaux vers le large. Les informations acquises avec les isotopes du radium ont ete comparees aux informations issues d'outils physiques (flotteurs derivant de surface et modele Lagrangien derive de l'altimetrie). Premierement, la comparaison de ces trois methodes independantes - geochimiques et physiques - dans la region de Crozet a permis de valider leur utilisation. Deuxiemement, nous avons montre que le panache de phytoplancton associe aux iles Crozet est alimente par deux sources differentes d'eau qui ont interagi avec soit le plateau ouest soit le plateau est. Troisiemement, cette approche couplee physique-geochimique a egalement ete utilisee dans la region des Kerguelen et a aide a contraindre l'origine de la fertilisation en fer dans cette zone. L'observation d'activites significatives de 223Ra et 224Ra dans les eaux de surface a l'est des iles Kerguelen indique que ces eaux ont recemment interagi avec des sediments peu profonds. La variabilite spatiale de ces activites en surface au sud du Front Polaire (PF) suggere que le passage des eaux et des elements chimiques a travers ou via le PF peut varier a la fois spatialement et temporellement. Cette voie constituerait donc un mecanisme de fertilisation (en fer et autres micronutriments) du bloom phytoplanctonique qui se developpe au large des iles Kerguelen. Ces resultats indiquent que le PF n'agirait donc pas comme une barriere physique aussi forte qu'on le pensait, pour les masses d'eau et les elements chimiques. Ces conclusions pourraient egalement s'appliquer a d'autres systemes de fronts de l'ocean mondial. Finalement, j'ai compile les distributions de 226Ra et de baryum dissous (Ba) au large des iles Crozet et Kerguelen dans le but de fournir des contraintes supplementaires sur la circulation locale. En particulier, des variations temporelles des rapports 226Ra/Ba dans la phase dissoute ont ete observees. Parmi les hypotheses potentielles, on peut evoquer (i) des changements de la circulation ou (ii) un impact des processus biologiques sur les concentrations de Ra et Ba de la phase dissoute.