Soutenance de thèse de Brina TCHIBINDA MADINGOU

Pour comprendre l’origine du champ géomagnétique et anticiper son évolution future, il est essentiel de connaître sa variation séculaire durant les derniers millénaires. Les mesures directes de cette variation ne sont disponibles que depuis le XIXème siècle pour l’intensité et le XVIème siècle pour la direction. Il est toutefois possible d’obtenir des données pour les périodes plus anciennes, en ayant recours à l’archéomagnétisme sur des terres cuites archéologiques et coulées volcaniques car ces matériaux acquièrent une aimantation thermorémanente (ATR) parallèle et proportionnelle au champ géomagnétique environnant au cours de leur dernière chauffe à haute température. L’étude au laboratoire de cette ATR permet de retrouver la direction et l’intensité du champ ancien. C’est dans cette optique que s’inscrit le présent travail de thèse avec des études archéomagnétiques en Afrique et au Mexique. Pour compléter la base de données africaines, nous avons travaillé, au Kenya et au Tchad, sur quatorze bas-fourneaux respectivement datés des XV-XVIème et XVII-XXème siècles. Au total, quatorze données directionnelles moyennes ont été obtenues après désaimantation par champ alternatif et/ou thermique. Nous avons également obtenu une intensité moyenne sur un four archéologique du Kenya en utilisant le protocole de Thellier-Thellier et en appliquant la correction d’anisotropie et de l’effet de la vitesse de refroidissement. Nous avons comparé nos résultats africains avec les prédictions des modèles globaux du champ géomagnétique relocalisés en Afrique. Nous observons dans le cas du Kenya, des déclinaisons en accord avec les modèles mais des inclinaisons plus basses et une intensité plus élevée que les prédictions des modèles. L’intensité moyenne que nous avons obtenue est en moyenne 10 µT plus élevée que la seule autre valeur publiée en Afrique de l’Est pour la même période (Osete et al., 2015). Au Tchad, l’âge récent des structures a permis d’effectuer une datation archéomagnétique en utilisant le modèle global gufm (Jackson et al., 2000) construit à partir des mesures directes. Les résultats placent le dernier refroidissement des bas-fourneaux après 1850. Une autre limite de la base de données archéomagnétiques est la qualité inégale des données, notamment des paléointensités. Neuf directions moyennes et huit intensités ont pu être obtenues sur les fours archéologiques de Casas de Fuego. Les résultats ont été comparés aux données situées dans un rayon de 2000 km autour de notre zone d’étude et aux courbes régionales de variation séculaire du Sud des États Unis et du Mexique. Notre comparaison a aussi été basée sur des critères de sélection (sur l’âge, le nombre de données pris en compte dans le calcul de la moyenne, α95 et l’erreur standard) qui nous a permis de comparer des données de qualité similaire et de voir l’effet de cette sélection sur les courbes régionales. Nos directions sont en accord avec celles obtenues au Sud des États-Unis ainsi qu’avec la courbe régionale proposée (Hagstrum et al., 2009). Nos directions sont cohérentes avec celles publiées au Mexique mais, sont en désaccord avec la courbe proposée par Soler et al.,2019. Les intensités ont quant à elles tendance à être plus élevées que les courbes régionales proposées. Pour les coulées volcaniques du Chichinautzin, 31 directions moyennes ont été déterminées dans le cadre de la thèse d’Alex Rodriguez Trejo (2020) et 2 paléointensités ont été déterminées dans le cadre de cette thèse. Les deux paléointensités obtenues sont cohérentes avec les données de la littérature entre 8 ka et 12 ka. Ce travail a permis d’obtenir des données du champ magnétique, qui plus est vecteur total, qui vont enrichir les bases de données archéomagnétiques et permettront d’améliorer les courbes régionales de la variation séculaire. Il a aussi permis de mettre en évidence l’intérêt de la datation archéomagnétique plus précise que les datations radiocarbone entre les XVIIIème et XIXème siècles

To understand the origin of the geomagnetic field and anticipate its future evolution, it is essential to know its secular variation over the last millennia. Direct measurements of this variation are only available since the 19th century for intensity and the 16th century for direction. However, it is possible to obtain data for earlier periods using archaeomagnetism on archaeological baked clays and volcanic flows because these materials acquire a thermoremanent magnetization (TRM) parallel and proportional to the ambient geomagnetic field during their last heating at high temperature. The laboratory study of this TRM makes it possible to recover the direction and intensity of the past field. In this context, this work presents archaeomagnetic studies in Africa and in Mexico. To complete the African database, we worked, in Kenya and Chad, on fourteen iron furnaces dated in the 15th-16th and 17th-20th centuries respectively. A total of fourteen mean directional data were obtained after alternating field and/or thermal demagnetization. We also obtained a mean intensity on a furnace from Kenya using the Thellier-Thellier protocol after applying the correction for anisotropy and the effect of the cooling rate. We compared our African results with global geomagnetic models of the magnetic field relocated in Africa. In the case of Kenya, we observe declinations in agreement with the predictions of the models but lower inclinations and higher intensity. The obtained mean intensity is 10 µT higher than the only other published data in East Africa at the same period (Osete et al., 2015). The small number of data in Africa and their geographical distance make difficult further interpretation of the secular variation. In Chad, the recent age of the structures allows to perform an archaeomagnetic dating using the global gufm model (Jackson et al. 2000) built from direct measurements. The results date the last cooling of the furnaces after 1850. Another limitation of the archaeomagnetic database is the unequal data quality, especially the paleointensities. Nine mean directions and eight intensities were obtained on the kilns from Casas de Fuego. Our results on the Mexican archaeological furnaces were compared to the published directions and intensities located within 2000 km around our study area and to the regional secular variation curves of the southern United States and Mexico. Our comparison was also based on selection criteria (age uncertainty, number of samples taken into account in the calculation of the mean, α95 and standard error) that allowed to compare data of similar quality and to discuss the effect of this selection on the regional curves. Our directions are consistent with those obtained in the southern United States and with the proposed regional curve (Hagstrum et al., 2009). Our directions are also consistent with the few published Mexican data but disagree with the curve proposed by Soler et al. (2019). The intensities tend to be higher than the regional curves previously proposed. For the Chichinautzin volcanic flows, 31 mean directions were determined by Alejandro Rodriguez Trejo (UNAM Mexico City) in his Ph.D. thesis (2020). In this thesis, we focused on the paleointensity experiments and determined two new paleointensity data. The two new paleointensity data in the Sierra Chichinautzin were obtained on two flows dated at 9.5 kyrs BP. These intensity values are consistent with data in the literature between 8 ka and 12 ka but are lower than the global model predictions. This work has allowed us to obtain high quality full vector data that will enhance the archaeomagnetic database and will improve the regional secular variation curves. This work also highlights the interest of archaeomagnetic dating, which is more precise than radiocarbon dating between the 18th and 19th centuries.