Category: thèse

Mar 01

Retrouvez les 2 offres de thèse de l’équipe Relief Bassin Ressources

Retrouvez les 2 offres de thèse de doctorat de l’équipe Relief, Bassin et Ressources du laboratoire GEOPS pour la campagne d’attribution des contrats doctoraux 2017 de l’école doctorale SMEMAG:

 

 

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Nov 17

Soutenance de thèse de Simon Andrieu

Lien entre diagenèse des discontinuités, faciès sédimentaire et stratigraphie séquentielle : exemple de la plateforme carbonatée de l’Ouest de la France (Aalénien-Oxfordien

Titre anglais : Linking diagenesis of discontinuities, facies, and sequence stratigraphy : the western France carbonate platform (Aalenian-Oxfordian)

Ecole Doctorale : Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences (SMEMAG)

Spécialité : Sciences de la Terre

Etablissement  : université Paris-Sud

Unité de recherche : UMR 8148 – GEOPS – Géosciences Paris-Sud

Cette soutenance aura lieu Mercredi 07 Décembre 2016 à 9h30

Adresse de la soutenance  : Bâtiment 338, Salle 103 (1er étage)

devant le jury composé de :

  • M. Maurice Pagel, Professeur, Université Paris-Sud, Président du Jury
  • Mme. Emmanuelle Vennin, Professeure, Université de Bourgogne, Rapporteur
  • M. Frédéric Boulvain, Professeur, Université de Liège, Rapporteur
  • M. Cédric Carpentier, Maître de Conférence, Université de Lorraine, Examinateur
  • M. Youri Hamon, Ingénieur de Recherche, IFP Énergies Nouvelles, Examinateur
  • M. Christophe Durlet, Maître de Conférence, Université de Bourgogne, Examinateur
  • M. Jocelyn Barbarand, Professeur, Université Paris-Sud, Directeur de thèse
  • M. Benjamin Brigaud, Maître de Conférence, Université Paris-Sud, Encadrant de thèse
  • M. Éric Lasseur, Ingénieur de Recherche, BRGM, Invité

Mots clés en français : plateforme carbonatée, stratigraphie séquentielle, faciès sédimentaires, diagenèse précoce, discontinuités, Jurassique

Mots clés en anglais : carbonate platform, sequence stratigraphy, sedimentary facies, early diagenesis, discontinuities, Jurassic

Résumé de la thèse en français :
Les objectifs de cette thèse sont (1) de définir les facteurs contrôlant le développement à grande échelle des plateformes carbonatées intracratoniques et (2) de relier la diagenèse précoce des discontinuités avec les paléoenvironnements et les modèles de stratigraphie séquentielle. L’évolution de la plateforme carbonatée de l’ouest de la France a été reconstituée de l’Aalénien à l’Oxfordien (17 millions d’années). La topographie du socle contrôle la répartition latérale des bathymétries jusqu’au Bathonien moyen. La tectonique régionale favorise ou empêche localement la production carbonatée. À l’échelle des bassins ouest-téthysiens, des phases généralisées de disparition et de croissance des plateformes carbonatées sont contrôlées par les variations du climat d’une période de 9 millions d’années. La production carbonatée est faible pendant les périodes humides et importante au cours des périodes sèches perturbées par de courtes moussons. Des analyses isotopiques (δ18O et δ13C) à haute résolution ont été réalisées sur des ciments précoces variés localisés sous des discontinuités, permettant de reconstituer l’histoire paléoenvironnementale aboutissant à leur formation. Les ciments en dents de chien ainsi que les ménisques et enveloppes micritiques analysées ont précipité directement en calcite faiblement magnésienne dans l’eau de mer. Un nouveau modèle reliant architecture, stratigraphie séquentielle, faciès et diagenèse précoce est proposé pour une bordure de plateforme oolithique. Sur la plateforme interne, les discontinuités passent latéralement de surfaces subaériennes à des hardgrounds marins, dont l’érosion aboutit au dépôt de niveaux à intraclastes sur la bordure de plateforme. La cimentation précoce est uniquement localisée sous les discontinuités et est absente dans la bordure de plateforme où la sédimentation est continue.

Résumé de la thèse en anglais :

The objectives of this thesis are (1) to characterize the factors controlling the large-scale development of intracratonic carbonate platforms and (2) to link early diagenesis of discontinuities with palaeoenvironments and sequence stratigraphy models. The evolution of the western France carbonate platform is reconstructed from the Aalenian to the Oxfordian (17 million years). The basement topography controls bathymetries until the mid-Bathonian. Regional tectonics promotes or prevents locally carbonate production. General stages of carbonate platform growth and demise in western Tethyan basins are controlled by 9 million years’ climatic variations. Carbonate production is low during humid intervals and high during dry intervals disturbed by short periods of intensive rainfall. High resolution isotopic analyses (δ18O and δ13C) were performed on various early cements located below discontinuities to reconstruct the palaeoenvironmental conditions leading to their formation. Dogtooth cements, micritic meniscus and envelopes precipitated in low-magnesium calcite directly in seawater. A new model, linking architecture, facies, sequence stratigraphy and early diagenesis is proposed for an oolitic platform wedge. On the inner platform, discontinuities change laterally from subaerial surfaces to marine hardgrounds, whose erosion leads to the deposit of an intraclasts level on the platform wedge. Early cements are only located under discontinuities and are absent in the platform wedge because of a continuous sedimentation rate.

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Mai 19

[Offre de Thèse] Origine et prédiction spatio-temporelle des tapissages argileux dans les réservoirs silicoclastiques

Préambule – Ce sujet de thèse intitulé « Origine et prédiction spatio-temporelle des tapissages argileux dans les réservoirs silicoclastiques – Apports de la comparaison entre des réservoirs anciens (Dévonien à Jurassique) et d’analogues actuels (Bassin d’Arcachon et Estuaire de la Gironde) » vise à mettre en parallèle (1) des observations et caractérisations sédimentologiques de dépôts quaternaires avec (2) des observations et analyses d’échantillons de subsurface afin de mieux comprendre l’origine du développement des tapissages argileux dans les grès. Il s’agira également de tester le degré de relation entre ce processus physico-chimique et le développement de réservoirs ou la préservation de qualités réservoirs. Ce projet s’insère dans un programme de recherche et développement (R&D) en géologie sédimentaire intitulé CLAYCOAT « CLAY COATing in shallow marine clastic deposits to improve reservoir quality prediction ». CLAYCOAT est un programme national financé par ENGIE associant les Universités Paris-Sud, de Poitiers, l’Institut Polytechnique de Bordeaux et ENGIE.
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Encadrement :

Directeur de thèse : Benjamin Brigaud (Université Paris-Sud)

co-directeur de thèse : Eric Portier (ENGIE)

co-encadrants : Raphaël Bourillot (Institut Polytechnique de Bordeaux), Hugues Féniès (Institut Polytechnique de Bordeaux), Patricia Patrier (Université de Poitiers)

Lieu : Orsay, avec une série de mission de terrain à prévoir (région bordelaise), Poitiers, Angleterre, Hollande.

Ecole Doctorale : SMEMaG – Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences

Unité de recherche de rattachement : Géosciences Paris Sud (GEOPS) UMR CNRS/UPS 8148

Mots clés : réservoirs, silicoclastiques, sédimentologie, pétrographie, diagenèse, argiles,

Profil candidat : Le candidat devra posséder de solides bases en sédimentologie et en pétrographie sédimentaire mais tout bon candidat est encouragé à candidater. Le candidat devra montrer des motivations aussi bien pour le travail de terrain que de laboratoire, et devra donc avoir un goût prononcé pour un travail de caractérisation sédimentologique à différentes échelles d’observation. Le doctorant devra être prêt à apprendre l’utilisation d’outils variés (du carottier aux outils de caractérisations cristallochimique et microstructurale, notamment pour l’étude des argiles). Des qualités d’autonomie et d’organisation (notamment préparer les missions de terrain et gérer les nombreuses données) sont attendues tout comme de bonnes capacités rédactionnelles, de rigueur, d’observation, de communication ainsi que la maîtrise de l’anglais scientifique.

Résumé : La qualité des réservoirs est l’un des facteurs « risque » pour l’exploration d’hydrocarbures ou pour le développement futur de la géothermie dans les hydro-systèmes silicoclastiques. En effet, les propriétés de porosité et perméabilité contrôlent en grande partie la qualité de ces réservoirs. Ces vingt dernières années, les travaux sur la diagenèse des grès montrent que la présence de tapissages argileux -notamment chloritiques- entourant les grains détritiques de quartz (ou grain coatings) est associée à des réservoirs à fortes perméabilités (Ehrenberg, 1993, Bloch et al., 2002, Worden and Morad, 2003, Dowey, 2012). Ces tapissages inhibent notamment la précipitation de ciment de quartz au cours de la diagenèse d’enfouissement, et préservent ainsi les fortes porosités (>20%) et perméabilités (>100mD) même à des profondeurs très importantes (>3500 m). Leur extension à l’échelle du pore est déterminante sur la porosité. Des tapissages continus inhibent complètement la cimentation de quartz tandis que des tapissages discontinus laissent de l’espace permettant la nucléation de surcroissances. Une des hypothèses est que ces tapissages argileux se mettent en place précocement dans une partie des sables se déposant dans divers environnements comme les estuaires, les deltas, les plaines fluviatiles ou les dunes éoliennes.

Les réservoirs localisés dans des formations estuariennes (ex. en Mer du Nord) incluent d’abondants faciès à tapissages argileux qui forment souvent d’excellents réservoirs d’hydrocarbures. Dans ces formations détritiques, même si le lien entre présence de tapissage argileux et bonne perméabilité est maintenant bien admise, il existe beaucoup d’incertitudes sur leur variabilité spatiale, ce qui limite la prédiction des qualités réservoir. L’origine de ce(s) facteur(s) de contrôle fait actuellement l’objet de débats dans la communauté scientifique. En effet, les données de sub-surface montrent que ces tapissages argileux ont une répartition très hétérogène, même dans un cadre sédimentologique bien contraint (barres sableuses tidales), et leur présence est difficilement prédictible. Les conditions de dépôt de ces argiles: position dans l’estuaire, chimie de l’eau, timing, rôle des tapis microbiens et des macro organismes (e.g. Haile et al., 2015) sont très peu connues. Afin d’améliorer la productivité des réservoirs à hydrocarbures ou d’assurer la disponibilité de la ressource géothermique de manière durable, ce projet vise à mieux définir l’origine, la nature et la localisation spatio-temporelle des tapissages argileux dans un cadre sédimentologique et stratigraphique bien défini.

L’approche adoptée sera de comparer des réservoirs anciens (produits ou explorés par ENGIE : Mer du Nord, Australie, Algérie) avec un analogue actuel (bassin d’Arcachon et estuaire de la Gironde) en répondant, par exemple, aux questions suivantes sur l’origine des tapissages argileux:

  • Quelle est leur minéralogie ?
  • Sont-ils associés à un hydrodynamisme spécifique dans l’estuaire?
  • Quels sont les paramètres physico-chimiques (température, turbidité, salinité, pH, potentiel RedOx…) qui contrôlent la floculation de l’argile autour des grains détritiques et dans quel faciès et quels corps sédimentaires sont-ils produits de manière maximale?
  • Quel est le rôle des tapis microbiens dans la formation des tapissages argileux ?
  • Les tapissages sont-ils systématiquement associés à de bonnes qualités réservoirs?
  • Quel est le lien entre l’apparition ou la présence des tapissages argileux, stratigraphie séquentielle et environnement de dépôt?

Ce type d’étude semble être un prérequis pour toute amélioration dans la prédiction de la qualité des réservoirs, et pourrait donc augmenter considérablement la fiabilité de la modélisation 3D de ces réservoirs.

Thématique: Les argiles tapissant les grains de quartz dans les grès sont reconnus comme étant un des facteurs clef contrôlant la qualité des réservoirs silicoclastiques. Il semble que l’environnement de dépôt joue un rôle primordial sur leur présence mais ce lien reste à démontrer et préciser, comme caractériser le lieu exact de leur formation dans l’estuaire. Comme leur présence ou absence conditionne le type de processus physico-chimique se développant pendant l’enfouissement et donc régissent l’évolution des propriétés pétrophysiques des bassins, il est important d’améliorer la compréhension de leur genèse précoce. Le projet s’attachera à mettre en parallèle (1) des observations et caractérisations sédimentologiques de dépôts quaternaires avec (2) des observations et analyses d’échantillons de subsurface afin de mieux comprendre l’origine du développement des tapissages argileux dans les grès. Il s’agira également de tester le degré de relation entre ce processus physico-chimique et le développement de réservoirs ou la préservation de qualités réservoirs.

Objectifs: Les objectifs de ce projet de thèse sont

(1) de déterminer la distribution spatio-temporelle de l’argile et des tapissages argileux (minéralogie, cristallochimie, propriétés texturales et microstructurales) dans des environnements sédimentaires bien contraints et dans un cadre stratigraphique bien défini.

(2) de mieux comprendre les facteurs contrôlant la formation des tapissages argileux dans les réservoirs silicoclastiques

(3) Si possible, de décrire les processus de leur formation et d’identifier les différents précurseurs minéraux à l’origine des tapissages argileux présents dans les réservoirs très enfouis

(4) corréler la présence de ces tapissages avec les qualités réservoirs

Contexte : Ce projet s’insère dans un programme de recherche et développement (R&D) en géologie sédimentaire intitulé CLAYCOAT « CLAY COATing in shallow marine clastic deposits to improve reservoir quality prediction ». CLAYCOAT est un programme national financé par ENGIE associant les Universités Paris-Sud, de Poitiers, l’Institut Polytechnique de Bordeaux et ENGIE.

Ce projet vient de démarrer au 1er janvier 2015 et se terminera en 2018. L’objectif de ce programme R&D est d’essayer d’améliorer notre compréhension sur le dépôt d’argile dans les séries sableuses estuariennes, formant de minuscules (10 micromètres) tapissages argileux autour des grains de quartz. Même minuscules, ces tapissages favorisent la conservation des bonnes porosités et perméabilités des sédiments lors de leur enfouissement, même à très grandes profondeurs (>3500m) et contribuent ainsi à former des réservoirs d’eau ou d’hydrocarbures. En revanche, les conditions de formation de ces argiles restent très peu connues (lieu dans l’estuaire, chimie de l’eau, timing…). Par analogie avec des analogues actuels, les processus en jeu déterminant la minéralogie et la distribution spatio-temporelle des tapissages argileux dans les réservoirs anciens devront être mieux appréhendés afin de prendre en compte ces paramètres dans les modèles de prédictions des qualités réservoirs.

Méthodes : Un travail important d’acquisition de données sédimentologiques (1) sur le terrain, incluant des carottages et des mesures chimiques in situ dans l’estuaire de la Gironde et dans le Bassin d’Arcachon, et (2) en carothèque (description de carottes appartenant à ENGIE, issues de forages profonds) devra être réalisé. Plusieurs méthodologies seront ensuite employées au laboratoire pour la caractérisation pétrographique et minéralogique des sédiments/roches (microscopie : microscope photonique, MEB, MET, cathodoluminescence ; minéralogie/géochimie : granulomètre laser, DRX, spectrométrie infra-rouge, microsonde ; expériences et mesures sur des microcosmes en laboratoire).

Début de la thèse : 1er octobre 2015

Date limite de candidature : 19 juin 2015

Pour candidater, envoyer un dossier PDF par email (en un seul fichier) à benjamin.brigaud@u-psud.fr ; copie à eric.portier@gdfsuezep.com ou par courrier à Benjamin Brigaud, UMR CNRS 8148 GEOPS, bât 504, Université Paris-Sud, 91405 Orsay

Pièces du dossier à transmettre :

-CV

-lettre de motivation

-relevé de note L3/M1/M2 ou équivalent école d’ingénieur. Pour le M2, envoyer les notes du 1er semestre et si possible celles du 2nd (stage)

-diplômes de Licence, Master 1, Master 2 si possible (ou relevé de note)

-lettre de recommandation

Après réception des dossiers, les candidats retenus seront convoqués à Orsay pour un entretien le 23 juin devant les responsables du projet CLAYCOAT. Les candidats auditionnés devront présenter leur parcours et leurs motivations pour travailler sur ce projet et pour la recherche en général. Un support power point peut être présenté par les candidats (recommandé). Cette présentation sera suivie d’une discussion avec les responsables du projet CLAYCOAT.

Références bibliographiques

Bloch, S., Lander, R. H. & Bonnell, L. 2002. Anomalously high porosity and permeability in deeply buried sandstone reservoirs: Origin and predictability. AAPG Bulletin, February 2002, v. 86, p. 301-328.

Dowey, P.J., Hodgson, D. M. & Worden, R. H., 2012. Pre-requisites, processes, and prediction of chlorite grain coatings in petroleum reservoirs: A review of subsurface examples, Marine and Petroleum Geology, Volume 32, Pages 63-75

Ehrenberg, S. N., 1993. Preservation of anomalously high porosity in deeply buried sandstones by grain-coating chlorite: Examples from the Norwegian continental shelf. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, Volume 77, pp. 1260-1286.

Haile, B. G., Hellevang, H., Aagaard, P., Jahren, J., 2015. Experimental nucleation and growth of smectite and chlorite coatings on clean feldspar and quartz grain surfaces, Marine and Petroleum Geology, in press

Worden, R. H., Morad, S., 2003. Clay minerals in sandstones: controls on formation, distribution and evolution. In: Worden, R. H., Morad, S. (Eds.), Clay Mineral Cements in Sandstones. International Association of Sedimentologists, Special Publication, vol. 34, pp. 3-41.

pdfPDF de l’annonce

Institut et Universités partenaires du projet de thèse :

UP bordeaux

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Avr 04

Soutenance de thèse de Rémi Leprêtre – 8 avril 2015

Mercredi 8 avril – 9h30, amphithéâtre Blandin (bâtiment 510), Université Paris-Sud, Orsay, soutenance de la thèse de Rémi Leprêtre
« Evolution phanérozoïque du Craton Ouest African et de ses bordures Nord et Ouest »
Résumé court

La dynamique des cratons reste, encore actuellement, énigmatique dans la mesure où ceux-ci sont souvent considérés comme des domaines stables à l’échelle des temps géologiques. Dans ce travail, nous avons reconstitué l’évolution d’un des plus grands cratons, le Craton Ouest Africain. Nous nous sommes également penchés sur l’étude de ses bordures nord et ouest (Anti-Atlas et marge atlantique respectivement). Cette étude utilise les méthodes de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th-Sm)/He sur apatite) ainsi que la géologie structurale. Le choix de ce craton est justifié par les multiples contextes géologiques dont témoignent ses bordures au cours du Phanérozoïque (plateforme, avant-pays distal, marge passive). Ces contextes variés au cours du temps en font donc une cible idéale pour évaluer l’influence des diverses forces susceptibles d’affecter le craton.

Ce travail démontre que l’absence de sédiments au cours du Méso-Cénozoïque, qui en première approche font de ce craton une zone dite « stable », occulte une réalité géologique autre, faite de la succession de plusieurs phases épeirogéniques. Une évaluation des processus à l’œuvre permet de proposer que les phénomènes mantelliques ainsi que les transferts de contraintes sont des acteurs majeurs à l’origine de ces mouvements.


Short abstract

The dynamic evolution of cratonic domains remains enigmatic as they are usually considered as stable through geological times. In this work, we unraveled the evolution of one of the largest cratonic area, the West African Craton (WAC), and its north and west boundaries (Anti-Atlas and Atlantic passive margin, respectively), through low-temperature thermochronology (apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronology) and structural geology. The WAC was studied since its boundaries witnessed many different geological settings (platform, distal foreland, passive margin) during the Phanerozoic, making it a good candidate to evaluate the various driving forces acting on the craton.

This work demonstrates that, despite the lack of Mesozoic-Cenozoic sediment record that may advocate for a stable geological history, the West African Craton suffered significant epeirogenies during this period. Deep seated processes as well as stress transmission prove to be good candidates to account for these cratonic motions, although further work is needed to unravel the exact contribution of these various processes.

 

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Mar 22

Offre de thèse: « Evolution des domaines onshore et offshore des marges Nord Atlantique et Arctique. Apports de la thermochronologie basse température et de la modélisation »

Evolution des domaines onshore et offshore des marges Nord Atlantique et Arctique. Apports de la thermochronologie basse température et de la modélisation

Voie d’admission : Concours d’accès aux contrats doctoraux des établissements d’enseignement supérieur
Spécialité Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
Ecole Doctorale SMEMaG – Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences
Titre Evolution des domaines onshore et offshore des marges Nord Atlantique et Arctique. Apports de la thermochronologie basse température et de la modélisation
Titre North Atlantic and Arctic onshore and offshore margin evolution: viewed by low temperature thermochronology and modelling
Directeur de thèse Mlle Cécile Gautheron
Encadrement L’encadrement se fera en co-tuelle avec Bernard Bingen du Norwegian Geological Survey, Norvège
Unité de recherche Geosciences de Paris Sud UPR 8148
Mots clés Thermochronologie basse température, modélisation, rifting, marge passive
Mots clés low temperature thermochronology, modelling, rifting, passive margin
Profil candidat Le candidat devra avoir une bonne expérience en géologie, et connaître les principes des thermochronomètres basse température. Une expérience en modélisation peut être un point positif.
Profil candidat The candidat should have a good experience in geology and possibly an experience in low temperature thermochronology. One experience in modelling will be positive.
Résumé La marge Nord Atlantique / Arctique est caractérisée par une géométrie complexe héritée de l’histoire géologique depuis le début de l’ère primaire (Hendricks et al., 2010; Spencer et al., 2011). Son évolution depuis la phase de rifting précédant l’ouverture de l’océan Atlantique nord et de l’océan Arctique reste cependant mal contrainte. Plus précisément les relations entre domaines offshore et onshore sont à établir ainsi que leurs interactions associées à la mise en place du relief Scandinave au Cénozoïque. L’objectif de ce travail de thèse sera de déterminer ces relations à l’aide de données acquises par des méthodes thermochronologiques basse température (trace de fission (AFT) et (U-Th)/He (AHe) sur apatite) et des modélisations numériques de type PECUBE. Ces méthodes de datation enregistrent indirectement l’histoire thermique des roches dans les gammes de température de 40-120°C pour l’AHe et 60-120°C pour l’AFT. Les âges apparents mesurés et les longueurs traces de fission sont utilisés pour déterminer par inversion des données l’histoire thermique des roches, c’est à dire les phases d’enfouissement et/ou d’érosion. Des données préliminaires obtenues sur les îles Lofoten, Norvège Nord (Lénard et al., 2014) montrent qu’une phase d’enfouissement à commencer après la phase de rifting puis au Cénozoïque moyen, la mise en place des reliefs Scandinaves a permis l’érosion de ces sédiments.Ces méthodes thermochronologiques seront appliquées à des échantillons de roches offshores et onshores de socle le long de la marge depuis Tromso à la péninsule de Kola. Ces roches du socle seront collectées au cours de deux campagnes de terrain (1er et 2ème année de thèse), et les roches offshores sont déjà échantillonnées. Cet échantillonnage permettra de caractériser et quantifier si cette phase d’enfouissement a affecté l’ensemble de la marge, et d’en déduire des implications sur les bassins, mais aussi sur la mise en place des reliefs récents. Il sera alors possible d’établir des corrélations en terme d ‘évolution spatio-temporelles entre les domaines offshore et onshore.Un modèle d’évolution Cénozoïque de la marge sera proposé à l’aide de la modélisation PECUBE (Braun, 2003). Ce modèle apportera un nouvel éclairage permettant de trancher des questions de premier ordre largement débattu à l’heure actuelle sur l’évolution de la marge passive nord Atlantique et de son équivalent Arctique. L’une d’entre elle est le timing et la cause de la mise en place du relief récent.
Résumé The north Atlantic/Arctic margin has a complex geometry inherited from a long term geological history that begun at the Paleozoic era (Hendricks et al., 2010. ; Spencer et al., 2011). Its evolution since the rifting phase preceding the North Atlantic and Arctic Ocean opening is still poorly constrained. Specifically, the relationship between the offshore and onshore areas are to be defined, and their interactions during the creation of the Scandinavian relief during the Cenozoic must be understood. The aim of this project is to determine the relationships between these different geological areas by using low temperature thermochronology (fission tracks: AFT, (U-Th)/He AHe) on apatite), as well as using numerical modeling (PECUBE software). These low temperature thermochronology methods record the thermal history of the rocks for a temperature range between 40-120°C for AHe and between 60-120°C for AFT. The measured apparent ages and the fission track lengths will be used to determine the thermal history of rocks by inversion modeling of the data, to reconstruct periods of uplift and/or subsidence. Preliminary data obtained on Lofoten Islands, North Norway (Lénard et al., 2014) show that burial phase begun after the rifting, then in Mid Cenozoic, the Scandinavian reliefs formation allowed erosion of these sediments.These thermochronological methods will be applied on rocks from the onshore and offshore domains (from Tromso to the Kola peninsula). These rocks will be collected during field trips planned during the first and second year of the PhD project. These data will allow to quantify temperature-time paths and thus the phases of erosion and subsidence that affected these domains. It will be possible to quantify is the detected burial and erosion phase have affected all the area. Hence, it will be possible to establish the relationship between the offshore and onshore domains through time.A model of evolution of this passive margin will be constructed for the Cenozoic using PECUBE modeling (Braun, 2003). This model will enable to discriminate available models for the evolution of the north Atlantic and arctic passive margin. One of the key point of such study is the timing and cause of the creation of recent relief.
Thématique Géodynamique, évolution d’une marge passive
Domaine Sciences de la Terre
Objectif L’objectif de ce travail de contraindre l’évolution de la marge passive nord Atlantique et Arctique depuis le Mésozoïque.
Contexte Ce travail s’insère dans une collaboration montée entre GEOPS et le bureau géologique de Norvège, et ISTerre, Université de Grenoble.
Méthode Les méthodes utilisés seront les thermochronomètres basses température (traces de fission sur et (U-Th)/He apatite) et modélisation inverse (QTQt, PECUBE).
Résultat attendu A l’aide de nouvelles données et modélisations, le candidat pourra établir les différentes phases d’évolution de la zone d’étude. Une valorisation des résultats sera demandée par la publication de plusieurs articles dans des revues de rang A.
Référence bibliographique Braun, J., 2003. Pecube: A new finite element code to solve the heat transport equation in three dimensions in the Earth’s crust including the effects of a time-varying, finite amplitude surface topography. Computers and Geosciences, 29: 787-794.
Hendriks, B.W.H., Osmudsen, P.T., Redfiled, T.F., 2010. Normal faulting and block tilting in Lofoten and Vesteralen contrained by Apatite Fission Track data. Tectonophysics, 485: 154-163.
Lénard, S., Gautheron, C., Bingen, B., Pinna-Jamme, R., Hendricks, B.W.H., 2014. Cenozoic (U-Th)/He ages in Lofoten-Vesterålen islands, Northern Norway, Thermo2014 – The 14th international conference on thermochronology, Chamonix.
Spencer, A.M., Embry, A.F., Gautier, D.L., Stoupakova, A.V., Sørensen, K., 2011. Chapter 1 An overview of the petroleum geology of the Arctic. Geological Society, London, Memoirs, 35: 1-15.
Co-tutelle : NORVÈGECANDIDATER: https://www.universite-paris-saclay.fr/fr/Doctorat/Offre-sujets-de-theses

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Mar 22

Offre de thèse: « Les moteurs de l’exhumation des roches et leurs causes en contexte intraplaque océanique contraints par la thermochronologie basse et moyenne température »

Les moteurs de l’exhumation des roches et leurs causes en contexte intraplaque océanique contraints par la thermochronologie basse et moyenne température

 

Voie d’admission : Concours d’accès aux contrats doctoraux des établissements d’enseignement supérieur
Spécialité Structure et évolution de la terre et des autres planetes
Ecole Doctorale SMEMaG – Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences
Titre Les moteurs de l’exhumation des roches et leurs causes en contexte intraplaque océanique contraints par la thermochronologie basse et moyenne température
Titre Processes and causes of rock exhumation in the context of intraplate oceanic setting constrained by low to moderate temperature thermochronology
Directeur de thèse Mlle Cécile Gautheron
Co-directeur de thèse M. Guillaume DELPECH
Encadrement Cécile Gautheron, Guillaume Delpech (GEOPS) et Sébastien Nomade (LSCE)
Unité de recherche Geosciences de Paris Sud UPR 8148
Mots clés îles océaniques, exhumation, érosion, changement climatique, isostasie, topographie dynamique, thermochronologie, pétrologie magmatique, modélisation numérique
Mots clés oceanic islands, exhumation, erosion, climate change, isostasy, dynamic topography, thermochronology, magmatic petrology, numerical modeling
Profil candidat Le candidat devra posséder de bonnes bases en pétrologie magmatique, ainsi qu’en thermochronologie basse et moyenne température. Des bases en modélisation numérique sont aussi les bienvenues.
Profil candidat The applicant will need strong skills in magmatic petrology and in low and moderate temperature thermochronology. Additional skills in numerical modeling are also desirable but not mandatory.
Résumé Les processus d’exhumation des roches et leurs causes dans les contextes de convergence (e.g. collision continentale) sont généralement associés au couplage climat/tectonique. Il est souvent invoqué comme un paramètre clé expliquant la morphologie des chaînes de montagne et à plus large échelle de la croûte continentale (Valla et al., 2011 ; Herman et al., 2013). Très récemment, le rôle de processus internes (e.g. topographie dynamique) a aussi été suggéré (Guillaume et al., 2013), ainsi que la différence de densité des roches qui pourrait localiser l’érosion (Braun et al ., 2014). Néanmoins, la discrimination entre le rôle respectif des processus internes et externes est actuellement difficile et s’ajoute à cela l’influence locale ou à plus grande amplitude des différents processus (isostasie, topographie dynamique ; e.g. Braun et al., 2010). Une manière d’améliorer notre compréhension des processus gouvernant l’érosion des reliefs est d’étudier les causes des processus d’exhumation dans un contexte géodynamique où la tectonique ne joue qu’un rôle mineur au cours du temps. L’objectif de ce projet est donc de caractériser et quantifier pour la première fois la part des différents processus (internes/externes) sur l’exhumation des roches en domaine intraplaque océanique.La méthodologie proposée dans ce projet concerne l’utilisation des roches plutoniques différenciées (granites, syénites) formant des complexes intrusifs dans certaines îles océaniques comme marqueurs de l’exhumation des roches. Pour mener à bien ce projet, il s’agira de contraindre (1) les conditions de mise en place des roches plutoniques dans ces îles océaniques par l’examen pétrographique détaillé et les méthodes thermobarométriques (températures, profondeur de mise en place) ; (2) l’utilisation de la thermochronologie basse et moyenne température pour déterminer de manière quantitative les chemins d’exhumation des roches au cours du temps permettant la définition des taux et vitesse d’exhumation de ces roches.
L’ensemble de ces données permettra de développer un/des modèle(s) d’exhumation en fonction du rôle de chacun des processus internes/externes. Grâce à l’utilisation d’un logiciel de modélisation numérique (PECUBE; Braun, 2003), ces données quantitatives permettront de retracer l’évolution de la morphologie de ces îles au cours du temps.
Pour caractériser l’influence des variations climatiques et des processus internes sur l’érosion des îles océaniques au cours du Cénozoïque (Oligocène-actuel), nous proposons de travailler sur l’exhumation des roches plutoniques des îles océaniques situées principalement dans la zone sub-antarctique (Kerguelen ; Ahadi et al., 2014, Crozet) où les variations climatiques sont connues au cours du Cénozoïque. Des roches de différents massifs plutoniques des îles Kerguelen, géographiquement dispersées sur l’archipel, et d’âges différents (30-5 Ma) seront étudiées. La comparaison entre roches plutoniques appartenant à différentes intrusions permettra de mettre en évidence le rôle des différents processus permettant l’exhumation des roches au cours du temps.
Les modèles d’exhumation produits dans le cas des îles océaniques seront comparés avec un cas situé en domaine de convergence (Japon) où les roches plutoniques terrestres les plus jeunes (0,8 Ma), intrusives dans des plutons Cénozoïques ou Mésozoïques, sont déjà à l’affleurement (Ito et al., 2013).

Les méthodes de thermochronologie basse et moyenne température employées incluront la thermochronologie (U-Th)/He sur apatite et zircon, les traces de fission sur apatite, et pour la moyenne température la thermochronologie Ar/Ar sur différents minéraux (biotite, amphibole, feldspaths). L’âge de mise en place des complexes intrusifs étant essentiel pour la caractérisation des chemins temps-température, il sera nécessaire dans certains cas d’utiliser la méthode (U/Pb) sur zircons pour déterminer l’âge de cristallisation des roches.

Le candidat devra posséder des bases solides en pétrologie magmatique ainsi qu’en thermochronologie basse/moyenne température. Des bases en modélisation numérique sont aussi souhaitables. Ce projet est en collaboration entre le laboratoire GEOPS (Université Paris-Sud), le LSCE (CEA), ISTerre (Université Joseph Fourier) et l’Université de Kyoto (Japon).

Résumé Exhumation processes and their causes in convergent margin settings (e.g subduction-related orogens) are commonly thought to result from the interplay between tectonics and climate. This interplay is invoked to explain the formation and evolution of reliefs during orogens (Valla et al., 2011 ; Herman et al., 2013). Recently, the role of mantle dynamics has also been suggested to create uplift (Guillaume et al., 2013). However, a clear discrimination between internal and external processes that cause the rock exhumation is not straightforward, moreover, they may act on different timescales and may be responsible of uplift at only local or more regional scale.
One way to improve our knowledge of processes (and their causes; isostasy, dynamic topography; Braun et al., 2010; 2014) governing the creation and evolution of mountain reliefs is to study the processes of rock exhumation in a geodynamic context where one of these processes only plays a minor role on geological timescales.
The aim of this project is to characterize and quantify for the first time the interplay between the external processes (tectonics, climate) and internal (mantle dynamics) that are responsible for the exhumation of rocks in oceanic islands where climate variations are known and where tectonics only plays a minor role.The proposed methodology in this project will allow constraining rigorous temperature-time paths by using plutonic rocks (syenites, granites, gabbro) as a marker of rock exhumation. The methodology will require (1) to constrain the conditions for emplacement of plutonic rocks in the oceanic crust by using detailed petrography and thermo-barometric methods (temperature, depth of emplacement); (2) the use of low to moderate temperature thermochronology to quantitatively determine the exhumation paths over time, which will allow quantifying in turn exhumation rates.
The data will enable to establish exhumation models according to the role of each internal/external processes. By using numerical modeling (PECBUE, Braun, 2003), the quantitative data will permit to reconstruct the morphological evolution of the islands through time.
To characterize the impact of climate variations and of mantle dynamics on the erosion pattern of oceanic islands during the Cenozoïc, it is proposed to use plutonic rocks from oceanic islands from the subantarctic area (Kerguelen ; Ahadi et al., 2014, Crozet) where climate variations are known during the Cenozoïc. Rocks from different plutonic complexes emplaced from ≈25 Ma to few Ma from Kerguelen Islands will permit to constrain the role of each process through time.
The exhumation models produced using the data acquired on the oceanic islands will be used to better understand the Cenozoïc uplift in a convergent margin, precisely in Japan where the Earth’s most recent plutonic rocks (0.8 Ma ; Ito et al., 2013) outcrop at high heights (up to 3000 m).
The low and moderate temperature thermochronology methods will include (U-Th/He) thermochronology on apatite and zircon, apatite fission track and Ar/Ar thermochronology on various minerals (biotite, amphibole). The crystallization age of plutonic rocks being essential for the definition of temperature-time paths, the use of U/Pb method might be required when the crystallisation age is unknown.
It is required that the applicant owns strong skills in magmatic petrology as well in low and moderate temperature thermochronology. Additional skills in numerical modeling are also desirable but not mandatory. This project is a collaborative project between GEOPS (Paris Sud University), LSCE (CEA), ISTerre (Joseph Fourier University) and the University of Tokyo (Japan).
Thématique Les processus d’exhumation des roches et leurs causes sont relativement bien connues dans les contextes de convergence (collision continental). Cependant, rien n’est connu sur ces processus dans le cas des domaines océaniques intra-plaques (îles océaniques) ou le rôle de la tectonique est mineur. En particulier, il s’agira de intéresser aux variations climatiques depuis le Cénozoïque, sur des îles se trouvant dans différents contextes climatiques.
Domaine Sciences de la Terre
Objectif L’objectif de ce projet est de caractériser la part des différents processus (internes/externes) sur l’exhumation des roches en domaine intraplaque océanique et dans des contextes climatiques variables au cours du temps.
Contexte Ce projet est s’insère dans les thématiques scientifiques du laboratoires GEOPS et du LSCE (CEA Saclay). Ce type d’étude est novateur et apportera des contraintes fortes sur les causes des processus d’exhumation des roches. Des conclusions plus générales quant aux moteurs de l’érosion pourront être déduites de cette étude. Il sera aussi possible d’appliquer ces conclusions aux domaines en collision.
Méthode Plusieurs méthodologies seront employées au cours de ce travail, incluant la pétrologie magmatique, la thermo-barometrie, et la thermochronologie basse à moyenne température ((U-Th/He), Ar/Ar). L’ensemble des ces données seront intégrées dans un modèle numérique, permettant de déterminer les taux et vitesses d’exhumation des roches (QTQt). Ainsi, il sera possible avec ces résultats de retracer l’évolution de la morphologie des îles océaniques dans le temps grâce à la modélisation numérique (PECUBE).
Résultat attendu Pour la première fois, des données quantitatives sur l’érosion des roches en domaine océanique seront obtenues. Un modèle prenant en compte les paramètres d’exhumation des roches en fonction du rôle de chacun des paramètres (internes/externes) sera construit. L’ensemble des résultats fera l’objet de publications et présentations dans des conférences nationales et internationales.
Référence bibliographique Ahadi, F., Delpech, G. Gautheron, C., Pinna-Jamme, R., Ponthus, L., Guillaume, D., 2014. Neogene erosion of the Kerguelen Archipelago : preliminary constraints from (U-Th/He) thermochronology on plutonic rocks. 24ème Réunion des Sciences de la Terre, 27-31 october Pau, France.Braun, J., 2003. Pecube : A finite element code to solve the heat transport equation in three dimensions in the Earth’s crust including the effet of a time-varying, finiteamplitude surface topography. Comput. Geosc. 29, 787-794.

Braun, J., 2010. The many surface expressions of mantle dynamics. Nature Geoscience 3, 825-833.

Braun, J., Simon-Labric, T., Murray, K. E., Reiners, P. W., 2014. Topographic relief driven by variations in surface rock density. Nature Geoscience 7, 534-540.

Herman, F, Seward, D., Valla., P.G., Carter, A., Kohn, B., Willette, S.D., Ehlers, T.A., 2013. Worldwide acceleration of mountain erosion under a cooling climate. Nature, 504, 423-426.

Guillaume, B., Gautheron, C., Simon-Labric, S., Martinod, J., Roddaz, M., Douville, E., 2013. Dynamic topography control on Patagonian relief evolution as inferred from low temperature thermochronology. Earth and Planet. Sci. Lett., 364, 157-167.

Ito, H., Yamada, R., Tamura, A., Arai., S., Horie, K., Hokada, T., 2013. Earth’s youngest exposed granite and its tectonic implications : the 10-0.8 Ma Kurobegawa granite. Sci. Rep. 3, 1306 ; DOI :10.1038/srep01306.

Valla, P.G., Shuster, D.L., van der Beek, P.A., 2011. Significant increase in relief of the European Alps during mid-Pleistocene glaciations. Nature Geoscience, 4, 688-692

 

CANDIDATER: https://www.universite-paris-saclay.fr/fr/Doctorat/Offre-sujets-de-theses

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Déc 14

Nouvelle doctorante en thermochronologie et géodynamique

Nous avons le plaisir d’accueillir une nouvelle doctorante, Alice Recanati, qui travaillera sur la thermochronologie basse température (U-Th) et la géodynamique des marges passives et des domaines actifs (Maghreb et Sud-Est de l’Afrique). Cette thèse se déroulera sous la direction conjointe de Cécile Gautheron et d’Yves Missenard. Nous avons donc actuellement huit thèse en cours dans l’équipe.

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Mar 29

Publication dans Geology

home_coverL’étude « Eocene exhumation of the Tuareg shield » par Rougier S, Missenard Y., Gautheron C., Barbarand J., Zeyen H., Liegois J.P., Bonin B., Ouabadi A., El-Messaoud Derder M., Frizon de lamotte D. a été publiée dans la revue Geology. Cette étude est une partie de la thèse de Sylvain Rougier sur l’ interaction lithosphère/asthénosphère et mouvements verticaux du massif du Hoggar.

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Jan 25

Soutenance de thèse d’Hani Motavalli

La soutenance de thèse de Hani Motavalli aura lieu le lundi 28 janvier à 11h30 dans la salle de conférence du 2ème étage, bât 504. Cette thèse va être soutenue en anglais par visio-conférence, entre Téhéran et Orsay.

titre: Détermination d’un modèle lithosphérique sous la chaine centrale de l’Alborz basée sur l’interprétation intégrée de données gravimétriques, du géoïde et de la topographie

Composition du jury :

Piotr TUCHOLKA Examinateur (à Orsay)

Manuel FERNANDEZ Rapporteur (à Orsay)

Mahmoud MIRZAEI Rapporteur (à Téhéran)

Jocelyn BARBARAND Examinateur (à Orsay)

Ali SOLTANPOUR Examinateur (à Téhéran)

Ali BEITOLLAHI Examinateur (à Téhéran)

Hermann ZEYEN Directeur de thèse (à Orsay)

Vahid EBRAHIMZADEH ARDESTANI Directeur de thèse (à Téhéran)

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Nov 24

Soutenance de thèse de Sylvain Rougier – vendredi 14 décembre 2012

Sylvain Rougier soutiendra sa thèse de doctorat le 14/12/2012 dans l’Amphi Blandin d’Orsay (Bat. 510) à 10h : « Interaction lithosphère – asthénosphère et mouvements verticaux, le cas du Massif du Hoggar, Afrique, Sahara ».

Directeur : Hermann Zeyen (IDES) & co-encadrant : Yves Missenard (IDES). Financement : MESR.

 

 

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Nov 10

Journée des doctorants de l’UMR8148 IDES

La première journée des doctorants d’IDES aura lieu le vendredi 16 novembre 2012 dans l’amphi Blandin (bat. 510). Les doctorants de 1ère année démarrant leur thèse présenteront leur sujet en 2 diapos. C’est le cas de Ludovic Lafforgue qui commence sa thèse dans l’équipe. Les 2ème et 3ème année présenteront leurs résultats lors d’une présentation de 15 min (Equipe Relief et Bassin: Morgane Gigoux, Rémy Leprêtre, Tony Pons). Organisateurs :
- Julia Ricci
- Tony Pons

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Oct 30

Nouveaux membres – Chloé Gerin et Ludovic Lafforgue

Nous avons le plaisir d’accueillir dans notre équipe deux nouveaux membres:

Chloé Gerin qui commence un post-doctorat pour une durée de 2 ans avec Cécile Gautheron, sur le programme « Thermochronologie (U-Th)/He sur apatite: compréhension de la cinétique de diffusion par approches multidisciplinaires » récemment financé par l’ARN. Ce post-doctorat, en partenariat avec l’Institut de Physique Nucléaire a pour but d’étudier la diffusion de l’hélium dans l’apatite grâce à des expériences et à de la modélisation par simulation numérique; ceci afin de mieux comprendre la datation à (U-Th)/He pour l’apatite. Contact: chloe.gerin@u-psud.fr

Ludovic Lafforgue qui commence une thèse de doctorat intitulée « Soulèvement des atlas marocains et minéralisations MVT« , sous la direction de Jocelyn Barbarand. Contact: ludovic.lafforgue@u-psud.fr

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Avr 28

Sujets de thèse 2012 – Géologie

Cette année, 2 sujets de thèse sont proposés dans l’équipe. Voir la page thèses du Département des Sciences de la Terre d’Orsay pour plus de renseignement sur les sujets et les modalités pour postuler.

  • Utilisation des gaz rares dans la recherche de gisements d’uranium
  • Soulèvement des atlas marocains et minéralisations MVT

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