Tag: modélisation

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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Nov 18

Article – Modélisation 3D du sous-sol : de l’échelle micrométrique à celle du réservoir

i_forage_profond2L’article intitulé « Characterization and origin of permeability-porosity heterogeneity in shallow-marine carbonates : from core scale to 3D reservoir dimension (Middle Jurassic, Paris Basin, France) » par Benjamin Brigaud, Benoît Vincent, Christophe Durlet, Jean-François Deconinck, Emmanuel Jobard, Niel Pickard, Béatrice Yven et Philippe Landrein est prêt pour une publication dans la revue Marine and Petroleum Geology.

Un des défis dans le domaine des sciences de la terre est d’arriver à mieux appréhender le changement d’échelle entre la caractéristique d’un échantillon de roche observée en laboratoire, parfois jusqu’à l’échelle micrométrique et son comportement in situ, dans le sous-sol à l’échelle plurikilométrique. Ce changement d’échelle peut s’avérer particulièrement important pour comprendre, prédire et ainsi visualiser en 3D certaines ressources présentes dans le sous-sol comme l’eau, les hydrocarbures ou les métaux. Les roches sédimentaires du sous-sol, notamment carbonatées, peuvent former des réservoirs pour les ressources en eau ou en hydrocarbures, dont une forte porosité et perméabilité est un gage de qualité. Ces aquifères ou réservoirs d’hydrocarbures sont étudiés à partir de forages, donnant un aperçu très ponctuel de la qualité, par exemple 2 km de long avec un diamètre ne dépassant pas 20 cm, de l’ensemble de la roche contenant cette ressource, dont le volume total peut atteindre plusieurs milliers de kilomètres cube.

Une collaboration entre universitaires (Université Paris-Sud et Université de Bourgogne) et industriels (Cambridge Carbonate, Andra, Statoil, Captair) dirigée par Benjamin Brigaud (Géosciences Paris Sud, Université Paris-Sud/CNRS) a apporté une méthode innovante sur ce changement d’échelle en étudiant un ensemble de roches carbonatées épais de 200 m et enfouis à plus de 500 m de profondeur dans l’Est du Bassin de Paris. Cette nouvelle méthode se déroule en cinq étapes. (1) La première consiste à reconstruire précisément, par une étude des faciès sédimentaires, la géométrie de l’ensemble formant un empilement d’une dizaine de couches. (2) La deuxième étape consiste à l’analyse en laboratoire de la perméabilité (de 0,01 mDarcy à 1 Darcy), de la porosité (de 1 à 17%), du rayon de l’espace connectant deux pores entre eux (variant de 0,25 µm à 32 µm) et surtout du signal en résonance magnétique nucléaire (RMN) des roches carbonatées du site prélevées dans un forage, rendant compte de leur hétérogénéité. Sur ces mêmes échantillons, l’espace poreux a été observé à très petite échelle au MEB afin de préciser la forme des pores ou leur variation de taille (de 1 µm à 100 µm). Ces analyses de laboratoire ont permis de redéfinir les équations permettant de calculer à partir du signal RMN, la porosité ou la perméabilité des roches carbonatées. (4) Dans une quatrième étape, le signal RMN a été mesuré dans 12 puits à partir d’une sonde. Les nouvelles équations utilisées ont permis d’avoir un enregistrement continu de la porosité sur presque 2 km. (5) Un logiciel de modélisation géologique performant a été utilisé afin de propager les caractéristiques de perméabilités et porosités mesurées à partir du signal RMN entre les 12 forages dans 109 millions de cellules mesurant 150 m de longueur, 150 m de large et 5 m de hauteur. Les investigations dans les forages permettent de connaître un volume d’environ 20 m3. Ce volume réellement investigué représente 1/1000 d’une cellule du modèle, à comparer aux 109 millions qu’il faut contraindre…

Cette calibration très fine des calculs de perméabilités à partir des signaux RMN mesurés en laboratoire et la mesure de la RMN sur 12 puits en diagraphie permettent d’observer la distribution hétérogène de la porosité et de la perméabilité depuis l’échelle ponctuelle dans les forages à celle d’un réservoir de 400 km3 modélisé en 3D.

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Jan 30

Nouveau post-doctorant

Nous avons le plaisir d’accueillir un nouveau post-doctorant, Ya XU, pour une durée d’un an pour travailler sur la modélisation crustale et lithosphérique de la mer de Chine. Nous avons donc actuellement deux étudiants post-doc dans notre équipe.

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Jan 25

Plateforme de modélisation géologique Petrel

petrel_logoUne salle dédiée à la modélisation géologique 3D vient d’être inaugurée ce mois de Janvier 2014.Dix ordinateurs sont équipés du logiciel de modélisation géologique 3D Petrel, du logiciel de gestion et traitement des données de forage Techlog et du logiciel de géologie structural Dynel 3D.

 

 

IMG_1074-2L’Université Paris-Sud bénéficie du programme de donation des softwares développés par Schlumberger (Petrel, Dynel et Techlog) et a bénéficié d’un financement « Projets pour la Pédagogie 2013 » de l’Université intitulé « Acquisition, traitement de données et modélisation en Sciences de la Terre ». Ce financement a permis de réhabiliter et équiper d’ordinateurs dernières générations (écran 24″, 16 Go de ram…) une nouvelle salle dédiée au traitement des données et à la modélisation géologique pour les chercheurs, enseignants-chercheurs, doctorants et étudiants de Master.

 

 

Exemple d’utilisation : modélisation 3D des faciès et de la porosité dans l’Est du Bassin de Paris à partir de données des forages Andra.

MODELE PETREL

 

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Mar 29

Modélisation géophysique intégrée de la région Carpato-pannonienne

L’étude « Lithospheric structure in Central Europe: integrated geophysical modeling » par Grinč M., Zeyen H., Bielik M., Plašienka D. a été publiée dans le Journal of Geodynamics.

Ce travail est issu d’un projet de coopération franco-slovaque intitulé « Modélisation géophysique intégrée de la région Carpato-pannonienne » et soutenu par le programme PHC Stefanik.

Hermann Zeyen est le responsable de ce projet du côté français. L’équipe slovaque est dirigée par le professeur Miroslav Bielik du département de géophysique appliquée et environnementale de la faculté de sciences naturelles de l’université Comenius de Bratislava.

Plus d’infos: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72373.htmslovaquie

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