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PhD position: “North Atlantic and Arctic onshore and offshore margin evolution: viewed by low temperature thermochronology and modelling”

North Atlantic and Arctic onshore and offshore margin evolution: viewed by low temperature thermochronology and modelling

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 e 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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