Archives de l’étiquette : (U-Th)He

Juil 19

Financement par l’ANR du projet RECA porté par Cécile Gautheron

Le projet « Relation entre le changement climatique et l’altération » RECA, porté par Cécile Gautheron (GEOPS, équipe Relief, Bassin et Ressources), vient d’être sélectionné par l’ANR pour un financement. Ce projet de recherche Collaboratif (PRC) fait parti des projets financés dans l’appel à projets générique 2017, DEFI 1 « Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique : vers une compréhension du changement global ». Outre GEOPS (Cécile Gautheron, responsable, Cécile Quantin et Damien Calmels), RECA regroupera dix équipes de cinq laboratoires français (GEOPS, CEREGE, IPN, IMPMC, IPGP), deux partenaires non-academiques (BRGM, TOTAL), une équipe allemande (GFZ), et deux équipes Brésiliennes (IG ; LABOGEF). Ce projet sera un des projets phares de GEOPS et de l’équipe Relief, Bassin et Ressources dans les prochaines années.

Résumé du projet

Les latérites, qui font partie de la couverture d’altération de la surface terrestre, occupent 80% du volume total des sols et participent significativement au bilan géochimique global de l’érosion et de l’altération, et ainsi à la consommation de gaz à effet de serre. Malgré leur importance à la surface de la Terre, la chronologie de leur formation et de leur évolution en réponse au changement climatique et géodynamique est toujours peu contrainte. Le projet RECA adressera les questions de l’axe 1 du challenge 1 de l’ANR « Fonction et évolution du climat, océans et cycles majeurs » et « Surface continentale : zone critique et biosphère » de l’ANR, par la reconstruction de l’influence du climat sur la formation des latérites. L’originalité du projet RECA est de combiner des données chronométriques et des marqueurs de l’altération et du climat développés ces dernières années de façon à construire un scénario complet et prédictif de la formation et de l’évolution des latérites. Pour cela, nous allons concentrer nos efforts sur la région géodynamiquement stable du bouclier Guyanais et de l’Amazonie centrale, où des latérites se sont formées tout au long du Cénozoïque et sont associées à cinq unités géomorphologiques majeures. Ce projet pluridisciplinaire ambitieux propose, pour la première fois, de réaliser des datations absolues des cuirasses latéritiques associées aux grands épisodes de pénéplanation du super continent sud Américain. Nous allons dater des populations d’oxydes et hydroxydes de fer (hématite, goethite) et d’argile (kaolinite), bien identifiés minéralogiquement, respectivement par (U-Th)/He, (U-Th)/Ne et résonnance paramagnétique électronique. Ces méthodes de datation récentes sont particulièrement adaptées car elles s’appliquent aux minéraux secondaires les plus communs des latérites qui peuvent enregistrer des temps géologiquement longs. La complexité inhérente aux matériaux de l’altération, qui peuvent contenir différentes populations d’un même minéral secondaire, liées à des étapes distinctes de latéritisation, sera prise en compte. La chronologie de la formation des cuirasses sera alors reliée aux conditions paléo-climatiques (température, précipitation) dérivées de la combinaison d’outils géochimiques et d’indices minéralogiques : (i) à l’échelle globale, avec par exemple les courbes de drainage continental connues, (ii) et à une échelle plus régionale au travers de l’intensité de l’altération, l’analyse des rapports goethite/hématite ou les rapports isotopiques de l’O et H sur les kaolinites et d’oxydes et hydroxydes de fer. Une tâche supplémentaire sera d’y associer les méthodes isotopiques « non-conventionnelles » du Li, Si et Fe, qui aideront à différencier les évolutions de l’altération liées aux étapes diverses de formation des latérites. Le couplage du bilan d’altération avec les âges des phases d’altération des profils latéritiques permettra d’obtenir des taux d’altération et d’érosion, qui seront comparés aux environnements d’altération actuel et passé de la surface de la Terre. Afin de mener à bien cette tâche ambitieuse, le projet RECA rassemble un consortium international fait de chercheurs qualifiés dans l’identification des sols latéritiques, les méthodes de datation, la minéralogie environnementale, la géochimie élémentaire et isotopique « conventionnelles » et « non- conventionnelles », et des approches de modélisation des profils d’altération. La synergie des équipes identifiées offre le plus haut niveau de garantie pour surmonter les difficultés techniques et scientifiques, donnant accès aux informations encore cachées sur la formation et l’évolution des sols en réponse au changement climatique sur des échelles de temps géologiques.

Voir en ligne : projets financés pdf

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Juil 23

Vidéo : La dynamique du manteau terrestre lors de l’ouverture du Gondwana

Cécile Gautheron présente des recherches menées au laboratoire Géosciences Paris-Sud (GEOPS – CNRS/Université Paris-Sud) dans le domaine de la compréhension de la dynamique mantellique.

 

 

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Déc 23

Actu INSU: les travaux de RBR à la Une

Retrouver l’article de l’INSU sur les travaux de l’équipe Relief, Bassin et Ressources de l’UMR GEOPS.
http://www.insu.cnrs.fr/node/5580

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Sep 28

Nouveau Post-doc en thermochronologie – OxyMORE

Financement post-doc IPN-IMPMC-GEOPS OxyMORE Ile de France

Hilal Balout

Sujet:  Chronomètre (U-Th)/He/Ne sur oxydes de fer de latérites: apports des calculs quantiques et des datations d’échantillons naturels

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Sep 15

Impact de la composition chimique de l’apatite sur la thermochronologie (U-Th)/He

L’article « Impact of apatite chemical composition on (U-Th)/He
thermochronometry: An atomistic point of view » vient d’être publié dans le Geochimica et Cosmochimica Acta.

 

La méthode de thermodatation (U-Th)/He sur apatite est très couramment utilisée pour déterminer l’âge de la création de relief et les vitesses d’exhumation des chaînes de montagne mais aussi pour déterminer l’évolution thermique des bassins sédimentaires. Cependant, la compréhension des phénomènes de diffusion de l’He pour ce minéral est encore mal contraint et l’interprétation des âges (U-Th)/He peut s’avérer délicate. Dans le cadre de l’ANR HeDiff (http://www.hediff.u-psud.fr/), une équipe pluridisciplinaire de chercheurs de GEOPS et de l’IPN d’Orsay a réalisé une étude multi-échelle dans le but de déterminer les phénomènes de la diffusion de l’He. Les coefficients de diffusion ont été déterminés à l’aide d’une approche théorique combinant des calculs à l’échelle atomique (calcul quantique) et à l’échelle macroscopique sur une super maille cristalline pour deux compositions chimiques d’apatite. Les résultats permettent de déterminer de manière très précise les coefficients de diffusion de l’He. La température de fermeture (Tc) varie entre 35 et 45°C. Ces Tc sont plus faibles que celle mesurées pour des cristaux naturels (50-60°C) ce qui nous permettra d’améliorer la caractérisation de l’évolution du comportement diffusif pour tous les cristaux naturels.

Voir en ligne : Publication à Geochimica et Cosmochimica Acta

Capture d’écran 2015-09-15 à 07.40.48Cécile Gautheron, UMR 8148 GEOPS, Université Paris-Sud

 

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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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Juil 10

Organisation de Thermo 2014

thermo 2014-2L’équipe Relief, Bassin et Ressources participe à l’organisation de la « 14th International Conference on Thermochronology » qui aura lieu du 8 au 12 septembre 2014 à Chamonix. Ce meeting focalisera sur les techniques thermochronologiques et l’application des méthodes « traces de fission » et « (U-Th)/He », un des savoirs faire du laboratoire GEOPS. Le but de cette conférence est de rassembler la communauté internationale travaillant sur la thermochronologie afin d’échanger les idées et de discuter sur des aspects important en thermochronologie et ses applications modernes en sciences de la terre et physique. Le meeting inclut également une excursion pré-meeting dans les Alpes.

 

Lien: http://www.thermo2014.fr/

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Juin 16

Livre: Bassins sédimentaires – Les marqueurs de leur histoire thermique

livre_mpDepuis une quarantaine d’années, la reconstitution de l’histoire thermique des bassins sédimentaires s’appuie sur les propriétés chimiques, physiques et moléculaires de la matière organique présente dans les sédiments. Puis progressivement, des marqueurs minéraux se sont avérés être d’excellents témoins de cette histoire thermique.

Ce livre (inspiré d’un séminaire de formation continue de l’Université de Paris-Sud) a pour but de présenter d’abord toutes les méthodes organiques et minérales actuellement disponibles incluant celles qui sont apparues très récemment et de se focaliser sur les marqueurs minéraux qui ont atteint un degré de maturité suffisant.

L’histoire thermique est reconstituée à partir de géothermomètres, de chronomètres, de chronothermomètres et enfin de géothermomètres cinétiques ou cumulatifs. La combinaison de toutes ces méthodes aboutit à des histoires dont les implications géodynamiques, pétrolières, minières, environnementales sont très importantes. Il n’existe pas une démarche unique puisque les méthodes utilisées ont des domaines d’application différents, des précisions variables et dépendent de la nature des sédiments.

De niveau master, cet ouvrage s’adresse aux étudiants et aux enseignants mais également à tous les géologues qui s’intéressent à la thermicité des bassins et qui se demandent quelles sont les méthodes qui peuvent permettre de résoudre leurs énigmes.

M. Pagel (coordonnateur), J. Barbarand, D. Beaufort, C. Gautheron et J. Pironon

Sommairepdf

 

 

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Jan 25

International Innovation : Zoom sur l’ARN HeDiff

Un article « Removing confusion from Diffusion » présentant les travaux et les objectifs du projet ANR HeDiff, vient de sortir dans le journal européen de vulgarisation scientifique International Innovation.

Ce journal, publié par Research Media, est la source de dissémination mondiale pour des recherches scientifiques, technologiques et des communautés de recherche. Plus d’informations et abonnement gratuit : www.researchmedia.eu.

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Oct 27

Datation des calcites: potentiel de la méthode (U-Th)/He

L’étude intitulée  « 4He behavior in calcite filling viewed by (U-Th)/He dating, 4He diffusion and crystallographic studies » par Alexandre Cros, Cécile Gautheron, Maurice Pagel, Patrick Berthet, Laurent Tassan-Got, Eric Douville, Rosella Pinna-Jamme et Philippe Sarda vient d’être publiée dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta.

 

Cette étude teste la datation (U-Th)/He sur calcite, en prenant l’exemple du remplissage calcitique d’une faille régionale affleurante du fossé de Gondrecourt dans l’Est du Bassin de Paris. Ce test se base sur des mesures du coefficient de diffusion de la littérature  prédisant un caractère de rétention de l’He produit dans la calcite. Comme l’âge présumé de l’activité de cette faille et des possibles précipitations associées (Éocène/Oligocène, 30-40 Ma) sont bien connus, ainsi que son histoire thermique depuis cette période (<40 °C), cette zone est idéale pour tester le potentiel de cette méthode pour dater les calcites.

Selon des critères pétrographiques et morphologiques, trois générations successives de calcite ont été déterminées : (1) calcites de micro-fracture, (2) calcites de brèche et géodiques, ainsi que des (3) calcites de veine et géodes associées. Soixante trois fragments de calcite ont été datées en (U-Th)/He, et les âges varient de 0.2±0.02 à 35.8±2.7 Ma. Deux âges sont plus vieux que l’âge supposé de cristallisation (117±10 and 205±28 Ma, 1s). Les âges He se corrèlent avec la chimie du grain, comme la concentration de Sr, et/ou de SREE, ou le rapport (La/Yb)N, reflétant probablement l’évolution du fluide parent lors de la cristallisation de la calcite. Seuls les âges les plus vieux (autour de 35 Ma), correspondant aux cristaux précipités les plus récemment (calcite de veine et géodes associées, 3ème génération), ont préservé le budget d’He total depuis la précipitation. Afin de comprendre la cause de la dispersion des âges He et les âges jeunes (>10Ma) des cristaux de calcite précipités en premier, nous avons conduit des expériences de diffusion sur 10 fragments, provenant de trois échantillons ayant des âges He de ~0.2-6 Ma. Les résultats indiquent que la rétention de l’He est contrôlée par des domaines de diffusion multiples (MDD) avec des tailles diverses. Nous interprétons ainsi que la dispersion des âges He mesurés sera la conséquence de la production de défauts (fractures, clivages créant différents domaines de diffusion facilitant la fuite de l’He), suite aux phases de cristallisation de calcite successives associées à l’histoire de déformation.

Fault-filling calcite crystals sampled from the Eocene/Oligocene Gondrecourt graben, Paris Basin, Eastern France, have been studied in order to test the potentiality of calcite (U-Th)/He dating, based on recognized He retention behavior in crystal lattice at surface temperature Copeland et al. (2007). The samples have been selected because of their relatively old Eocene to Oligocene precipitation age and cold thermal history (<40°C since precipitation). They were sorted into three main tectonic and morphological groups in order of precipitation, including (1) micro-fracture calcites, (2) breccia and associated geodic calcites, and (3) vein and associated geodic calcites. (U-Th)/He dating of 63 calcite fragments yields ages dispersed from 0.2±0.02 to 35.8±2.7 Ma, as well as two older dates of 117±10 and 205±28 Ma (1Σ). These He ages correlate with grain chemistry, such as Sr, ΣREE concentrations or (La/Yb)N ratios, likely reflecting parent fluid evolution. Only the oldest He ages, which correspond to the most recently precipitated crystals, have preserved the total 4He budget since precipitation. To better understand both the age dispersion and why calcites precipitated earlier show younger ages, 4He diffusion experiments have been conducted on 10 Gondrecourt calcite fragments from 3 samples with He ages of ∼0.2 to 6 Ma. Additionally, a crystallographic investigation by X-Ray Diffraction (XRD) performed on similar samples reveals that crystal structure evolves with increasing temperature, beginning with micro-cracks and cleavage opening. These XRD results shed light on the (U-Th)/He data, indicating that, in fault-filling calcite, He retention is controlled by multiple diffusion domains (MDD) with various sizes, and therefore, evolves through time with strong consequences on (U-Th)/He age. We thus interpret the Gondrecourt calcite (U-Th)/He age scatter as a consequence of cleavage opening due to successive calcite crystallization phases associated with the deformation history.

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Août 19

Goldschmidt 2013

Deux études en cours dans l’équipe Relief et Bassin seront présentées lors de la Goldschmidt 2013 à  Florence en Italie:
Gautheron C., Pinna-Jamme R., Ketcham R., Barbarand J., Tassan-Got L., Carter A., Pagel M., 2013. Chemical influence on recoil damage annealing and impact on (U-Th)/He age in apatite. Mineralogical Magazine, 77(5) 1147
Goldschmidt, Florence 25-30 aout, Oral

Gerin C., Oliviero, E., Bachelet C., Tassan-Got L., Gautheron C., 2013. He diffusion on apatite viewed by microbeam ERDA and RBS experiments. Mineralogical Magazine, 77(5) 1157 Goldschmidt, Florence 25-30 aout, Poster

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Juil 09

Journal du cnrs: Quand le cœur des continents se soulève…

Les travaux de l’équipe Relief et Bassin de l’UMR IDES sont à l’honneur cet été dans le Journal du cnrs n°273. Vous pourrez trouver sur ce lien http://www.cnrs.fr/fr/pdf/jdc/273/index.html#/12/ l’article publié dans le Journal du cnrs, et ci-dessous un résumé des résultats obtenus sur l’histoire géologique du Massif du Hoggar.

Quand le cœur des continents se soulève…

La théorie de la tectonique des plaques, conceptualisée dans les années 1970, est aujourd’hui admise par la communauté des géologues : les plaques, continentales, océaniques, ou mixtes, constituent des « radeaux » à la surface du manteau. Ces « radeaux » se déplacent sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres à l’échelle des temps géologiques, soit sur plusieurs dizaines à centaines de millions d’années. Jusqu’à récemment, ces plaques étaient considérées comme « rigides », puisque seules leurs bordures semblaient susceptibles de se déformer : ainsi se forment les Alpes, à la limite entre Afrique et Europe.
De récents travaux* menés au sein de l’UMR Interaction et Dynamique des Environnements de Surface de l’Université Paris-Sud, en collaboration avec l’Université d’Alger et l’Université Libre de Bruxelles, viennent de montrer que pourtant, le cœur de l’Afrique a connu des épisodes de soulèvement et d’enfoncement de plusieurs kilomètres au cours des 100 derniers millions d’années.  Des échantillons du grand Sud Algérien ont été analysés par thermochronologie (U-Th)/He sur apatite, une technique d’analyse récente permettant de déterminer à quelle température, et donc à quelle profondeur se situaient les roches à un temps donné.  La surface couverte par l’étude représente la superficie de la France : il s’agit du massif du Hoggar, vaste bombement de roches anciennes (précambriennes) au cœur du Sahara. Les résultats obtenus montrent que cette immense région désertique formait il y a 100 millions d’années une gigantesque cuvette dans laquelle s’accumulaient des sédiments. Ces sédiments ont ensuite été érodés lorsque cette cuvette s’est soulevée pendant l’Eocène, entre environ 50 et 30 Millions d’années. Si l’origine de ces mouvements verticaux reste à déterminer, il ne fait aujourd’hui plus aucun doute que le cœur des plaques tectonique peut, lui aussi, se déformer au cours des temps géologiques.

* Rougier et al., Geology, mai 2013.

http://www.cnrs.fr/fr/pdf/jdc/273/index.html#/12/

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Juin 19

Nouvelle publication: Chimie des apatites : Influence sur les datations (U-Th)/He

L’étude « Chemical influence on α-recoil damage annealing in apatite: Implications for (U–Th)/He dating » par Gautheron, C., Barbarand, J., Ketcham, R.A., Tassan-Got, L., van der Beek, P., Pagel, M., Pinna-Jamme, R., Couffignal, R., Fialin, M., a été publiée dans la revue Chemical Geology.

Dans le cadre du projet ANR blanc 2012, HeDiff, IDES étudie les paramètres influant sur les âges (U-Th)/He mesurés sur des cristaux d’apatite. Une meilleure connaissance de ces facteurs de contrôle est fondamentale afin de pouvoir associer les âges à des températures, ce qui permet de reconstituer la température d’une roche à un instant t. Cette méthode thermochronologique permet donc de reconstruire le plus précisément possible l’histoire thermique des bassins sédimentaires et la formation des reliefs. Les âges (U-Th)/He sur apatite intègrent l’influence de plusieurs paramètres tels que la taille des grains, l’histoire thermique de la région tracée par d’autres méthodes comme les traces de fission et la cinétique de diffusion de l’Hélium dans les apatites. Afin d’améliorer cette méthode thermochronologique, cette étude se base sur des modèles théoriques de diffusivité de l’Hélium et sur des âges (U-Th)/He mesurées sur des apatites prélevées dans des roches triasiques du forage profond de Montiers-sur-Saulx dans le bassin de Paris. Ces âges (U-Th)/He sont comparés à une autre méthode thermochronologique, donnant également des âges associés à une température, la méthode « traces de fission », appliquée sur les mêmes échantillons. Nous démontrons pour la première fois que la chimie du grain est un paramètre très important, devant être mesurée de manière très fine, car cette chimie influence de façon significative la cinétique de diffusion de l’Hélium, et donc l’âge et la température proposée.

Gautheron et al., 2013. Chemical influence on α-recoil damage annealing in apatite : implications for (U-Th)/He dating. Chemical Geology. 351. 257-267.

Référence associée :

Blaise, T., Barbarand, J., Kars M., Ploquin, F., Aubourg, C., Brigaud, B., Cathelineau, M., El Albani, A., Gautheron, C., Izart, A., Janots, D., Michels, R., Pagel, M., Pozzi, J.-P., Boiron, M.-C., Landrein P. 2013. Reconstruction of low burial (< 100 °C) in sedimentary basins : A comparison of geothermometer sensitivity in the intracontinental Paris Basin. Marine and Petroleum Geology, in press

Liens : http://www.hediff.u-psud.fr/

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Avr 15

Formation thermochronologie

Deux membres de l’équipe Relief et Bassin participerons à la prochaine formation scientifique en Terre Interne FORSTERITE organisée par la délégation CNRS Midi Pyrénées à Bonascre (Ariège) du 1er au 4 octobre 2013. Le thème de cette année sera « Les systèmes chronométriques et leurs perturbations : applications aux Sciences de la Terre ». Cécile Gautheron et Jocelyn Barbarand participerons sur le thème :

-Thermochronologie (U-Th)/He sur apatite et zircon: principes et applications

-Thermochronologie traces de fission

Depuis une quinzaine d’années l’évolution des outils et des méthodes de datation des roches ont permis d’accroître considérablement les précisions et résolutions des âges obtenus. L’objectif de cette formation est double : faire le point sur les méthodes de datation utilisées actuellement en sciences de la Terre et rendre critique chaque utilisateur vis-à-vis des âges obtenus. Les intervenants introduiront les bases des méthodes de datations et leurs applications en Sciences de la Terre et s’attacheront à mettre en lumière les éventuels problèmes analytiques et les processus perturbateurs des chronomètres.

 

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Déc 04

Nouvelle publication

L’étude “Direct dating of thick- and thin-skin thrusts in the Peruvian Subandean zone through apatite (U-Th)/He and fission track thermochronometry” par Cécile Gautheron, Nicolas Espurt, Jocelyn Barbarand, Martin Roddaz, Patrice Baby, Stéphane Brusset, Laurent Tassan-Got et Eric Douville, publiée à Basin research.

 

IDES a étudié le bassin d’avant pays Péruvien, en collaboration avec le laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET), afin de reconstituer l’histoire thermique de ce basin sédimentaire, très riche en hydrocarbures (Bassin de Camisea). L’étude montre que la zone d’étude sub-andine (12°S) est caractérisée par des styles structuraux différents (tectonique thick- et thin-skin) entre la partie nord et sud du bassin. L’âge de la propagation des failles a été déterminé par des études de magnétostratigraphie, et de géochronologie et/ou thermochronologique. Afin de contraindre le plus précisément possible l’âge de la déformation dans la partie nord du basin, des datations (U-Th)/He sur apatite (AHe) et des données traces de fissions ont été réalisées sur des grès prélevés dans l’ensemble du bassin. Pour la première fois, IDES montre, à travers un cas d’étude (le bassin de Camisea), l’intérêt d’associer deux méthodes thermochronologiques basses températures (AHe, AFT) afin de mieux contraindre les températures maximales d’enfouissement et d’améliorer considérablement la modélisation de la génération d’hydrocarbures. Face aux problèmes de réserves limitées en énergie fossile, reconnus par la communauté internationale, cette étude ouvre la perspective d’associer plus souvent ces deux méthodes afin de faire une investigation plus poussée des bassins pétroliers et d’optimiser la qualité économique de certains gisements.

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