Table Of ContentETUDE SEDIMENTOLOGIQUE ET GEOCHIMIQUE
(ISOTOPES STABLES) DES BASSIN
SYN-OROGENIQUES DE L’HYMALAYA DU NEPAL
(SIWALIKS ET BASSIN DE KATHMANDU)
Ananta Prasad Gajurel
To cite this version:
Ananta Prasad Gajurel. ETUDE SEDIMENTOLOGIQUE ET GEOCHIMIQUE (ISOTOPES STA-
BLES) DES BASSIN SYN-OROGENIQUES DE L’HYMALAYA DU NEPAL (SIWALIKS ET
BASSIN DE KATHMANDU). Géochimie. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2006. Français.
NNT: . tel-00110985
HAL Id: tel-00110985
https://theses.hal.science/tel-00110985
Submitted on 2 Nov 2006
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Université Joseph Fourier
Grenoble 1
THESE
Présentée par
Ananta Prasad GAJUREL
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR
Discipline : Sciences de la Terre
Etude sédimentologique et géochimique (isotopes stables) des bassins syn-
orogéniques de l’Himalaya du Népal (Siwaliks et bassin de Kathmandu)
Soutenue le 27 septembre 2006
Jury :
M. B. Delcaillau Rapporteur
M. A. Galy Rapporteur
M. C. France-Lanord Examinateur
M. J .L. Mugnier Président
M. B.N. Upreti Examinateur
Mme P. Huyghe Directeurs de thèse
M. G. Mascle
Université Joseph Fourier
Grenoble 1
THESE
Présentée par
Ananta Prasad GAJUREL
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR
Discipline : Sciences de la Terre
Etude sédimentologique et géochimique (isotopes stables) des bassins syn-
orogéniques de l’Himalaya du Népal (Siwaliks et bassin de Kathmandu)
Soutenue le 27 septembre 2006
Jury :
M. B. Delcaillau Rapporteur
M. A. Galy Rapporteur
M. C. France-Lanord Examinateur
M. J .L. Mugnier Président
M. B.N. Upreti Examinateur
Mme P. Huyghe Directeurs de thèse
M. G. Mascle
Résumé :
Ce travail porte sur l’étude paléo-environnementale de bassins orogéniques de la
chaîne himalayenne : le bassin d’avant pays au Miocène supérieur et le bassin transporté de
Kathmandou au Plio-pléistocène. Pour cela, une étude des isotopes stables caractérisant les
environnements actuels dans la plaine du Gange et dans les bassins intra-montagneux a
d’abord été réalisée ; ce qui nous a servi de base pour l’analyse des paléo-environnements.
Une étude de l’évolution tectonique du bassin de Kathmandu a également été menée pour
compléter l’analyse paléo-environnementale de ce bassin intra-montagneux.
Pour caractériser les environnements actuels, nous avons échantillonné et analysé
des gastéropodes dulçaquicoles ainsi que les eaux qui constituent leur environnement. Les
échantillonnages d'eau ont également été menés pour évaluer la variabilité saisonnière sur les
précipitations et sa traduction dans les eaux de rivière. Le δ18O des rivières est largement
variable à l'échelle du bassin, depuis -18‰ au nord de l'Himalaya jusqu'à des valeurs entre -8
et -4 ‰ dans la plaine. Les δ18O des carbonates biogéniques de gastéropodes actuels du
Gange et de ses affluents en plaine montrent que ces carbonates sont proches de l'équilibre
isotopique avec les eaux dans lesquels ils sont formés, à des températures entre 20 et 25°C.
Les données suggèrent que la croissance des coquilles est mineure durant la période de
mousson. Les données couplées eau-carbonates montrent également que les signatures
isotopiques sont différentes en fonction du bassin de drainage considéré. Les grandes rivières
himalayennes ont des δ18O plus bas et assez constants sur une année par rapport aux bassins
de basse altitude qui montrent un contraste saisonnier plus marqué. Dans la plaine, des mares
isolées durant la saison sèche évoluent vers des δ18O supérieurs à 0‰ sous l'effet de
l'évaporation et engendrent des coquilles anormalement enrichies en 18O. Les δ13C des
coquilles sont systématiquement appauvris par rapport au carbone inorganique dissous des
rivières, impliquant qu'une part de carbone d'origine organique est utilisée pour la synthèse
des coquilles.
Dans les Siwaliks, les δ18O des coquilles fossiles sont largement variables entre
-16.4 et 0.6‰. Les valeurs les plus élevées dérivent clairement d'environnements fermés
soumis à évaporation. Durant le Miocène moyen, les valeurs les plus basses sont
significativement inférieures aux gammes de valeurs des Siwaliks plus récents et des valeurs
de la plaine du Gange actuelle. La plaine au Miocène moyen est donc drainée par des rivières
assez différentes de la configuration actuelle avec, par exemple un drainage plus largement
ouvert sur la partie tibétaine. Les δ13C sont comparables aux valeurs actuelles au Miocène
inférieur et montrent une augmentation marquée autour de 5 Ma, pour atteindre des valeurs
proches de 0‰ sans équivalent dans le bassin actuel. Cette évolution est certainement en
rapport avec l'explosion synchrone de la flore de type C . Le fait qu'elle se traduise avec cette
4
intensité dans les eaux de rivières implique que ces bassins réduisent leur drainage aux basses
altitudes ou bien que la flore C a pu coloniser les bassins montagneux ce qui incompatible
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avec les flores C actuelles.
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Le bassin de Kathmandu est un bassin transporté par le chevauchement de MBT,
caractérisé par une sédimentation fluvio-lacustre depuis ~3 Ma. L’évolution du lac
(profondeur et niveau) montre des fluctuations importantes, contrôlées à long terme par la
tectonique, à moyen terme par les glissements et débris-flow, et à court-terme par des
événements sismiques.
Le rapport δ18O des carbonates biogéniques plus anciens que 1 Ma varie entre -11 et -4
‰. Ces valeurs sont compatibles avec celles des eaux des rivières actuelles drainant le bassin
(-10.1 à -7 ‰) et celles des précipitations de moussons (-18 à 2 ‰). En revanche les
carbonates biogéniques plus jeunes que 50 Ka, présentent des concentrations en 18O
extrêmement élevés (-2.4 à 8 ‰). Les valeurs maximales sont généralement associées aux
niveaux sédimentaires riches en diatomées, et pourraient correspondre à des événements
climatiques froids. La signature isotopique de ces carbonates biogéniques étant proche de
celle des eaux météoriques d’hiver à Kathmandu (-6.5 ‰ à 7.5 ‰), nous suggérons que deux
processus interviennent durant les épisodes à diatomées : une diminution des précipitations
d’été et une forte évaporation, ces deux phénomènes conduisant à des fortes concentrations en
18O.
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Abstract
The work deals with the paleo-environmental study of the Siwaliks foreland basin
during the Upper Miocene and the intermountain Kathmandu basin during the Plio-
Pleistocene. For this purpose, O and C isotopic compositions of the present day environment
of both the Ganga Plain and intermountain basins was first realized as a reference for the
paleo-environmental studies. The tectonic evolution of the Kathmandu basin was also
analysed to refine its paleo-environmental study.
To characterize present day environments, C and O isotopic compositions of modern
freshwater mollusks and their host water have systematically been analyzed. The water
isotopic expression of seasonal variability was also evaluated. The δ18O of rivers varies from -
18‰ in the North of the Himalayan belt up to -4‰ in the plain. The δ18O of the shell of
modern mollusks show an equilibrium fractionation with the river waters at temperatures of
about 20 to 25 °C. From our data, it seems that shell growing essentially takes place during
dry seasons. Our data also show that both carbonate and river water isotopic values are
different according to the catchment basin. Rivers running through the whole chain have low
and constant δ18O over the year whereas rivers with low catchments show higher seasonal
variability. In the plain, ponds may produce positive δ18O water due to evaporation and
associated carbonate shells are consequently rich in 18O. The δ13C of the dissolved inorganic
carbon of rivers are systematically higher than δ13C of shells as part of the organic carbon is
used for the shell formation.
In the Siwaliks series, δ18O of shells varies from -16.4 ‰ to 0.6‰. The highest values
come from closed body system affected by evaporation. During the late Miocene, the δ18O
car
lowest values are systematically lower than Pliocene and modern values. Therefore, rivers
running through the late Miocene plain should show different geometries than modern rivers.
For example, they may have larger and higher catchments. The δ13C late Miocene values of
shells are rather similar to modern values. They show a sharp increase up to values close to 0
‰ around 5 Ma, which is probably linked to the contemporaneous evolution towards C
4
dominant vegetation.
The Kathmandu Basin is a transported basin along the MBT and is characterized by
lacustrine and fluvio-lacustrine sediments since around 3 Ma. The evolution of lake with its
important fluctuation in depth and lake level is controlled by tectonic for a long term, by
landslide and debris-flow for medium term and by seismic events for a short term.
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Description:réaliser sans la motivation constante, l'immense patience, l'amour et le soutien de ma femme Niru. Un merci aux mes enfants Abhinav et Ishan pour
