Séminaires

Fractionnements isotopiques cinétiques et à l’équilibre durant les processus d’évaporation des oxydes et des silicates (titre provisoire)
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Mineralogical and Geochemical approach to deciphering the collisionnal history of the L chondrites
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Journée Cosmo-planéto
Amphithéâtre CRPG

Planetesimal rings as the cause of the Solar System’s planetary architecture
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réunion info chercheurs
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Discussion d’article
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New Radar Views of the Lunar South Pole Crater
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L’hydrogène dans les chondres de chondrites carbonées : concentration, composition isotopique et spéciation
Amphithéâtre CRPG

Cosmic symplectite recorded irradiation by nearby massive stars in the solar system’s parent molecular cloud
Amphithéâtre du CRPG

A large proto-Mercury as the aubrite parent body
Amphithéatre CRPG / Zoom

Différenciation métal-silicates des petits corps
Amphithéâtre du CRPG et/ou zoom

Réponse de la biocalcification pélagique aux événements hyperthermiques du Paléocène et Eocène : apports de la biométrie et morphométrie de nannofossiles calcaires

Plus important réchauffement du Cénozoïque, le Maximum Thermique du Paléocène-Eocène
(PETM ; ; ~56 Ma), est considéré comme l’un des meilleurs analogues au réchauffement climatique actuel. Il est notamment caractérisé par une anomalie négative du δ¹³C de 3-4 ‰ enregistré dans les carbonates des fonds océaniques attribué à la libération rapide de gigatonnes de carbone de source débattue. Afin d’étudier l’impact de ce réchauffement climatique sur les organismes, les nannofossiles calcaires ont été étudié. Ces derniers sont définis comme les restes calcitiques de 2 à 30 µm de coccolithophoridés, algues unicellulaires flagellées ayant un squelette extracellulaire calcitique.

Composants majeurs des carbonates pélagiques, ils sont de précieux proxys paléoclimatiques et paléo océanographiques puisqu’ils enregistrent notamment les variations de température et concentration en sels nutritifs des eaux océaniques de surface via leur morphologie. Une étude de la biométrie/morphométrie de Discoaster multiradiatus group, taxon caractéristique du Paléogène, a été réalisée dans des échantillons du site ODP 1209 (Pacifique nord) couvrant la transition Paleocène-Eocène afin de déterminer l’impact des événements hyperthermiques, dont le PETM, sur ses variations de taille et de morphologie. Pour cela, le diamètre et le nombre de branches ont été mesurés au MEB puis traités via des analyses statistiques et probabiliste (analyse bayésienne). Des variations de taille et de morphologie lors d’événements hyperthermiques ainsi qu’une tendance générale à la diminution du nombre de branches du Paléocène vers l’Eocène ont pu être mises en avant. Cependant, les individus observés sont caractérisés par une préservation variable du fait de la diagenèse et présentent des figures de dissolution et de recristallisation, altérant le signal climatique primaire. Afin de quantifier la part de calcification observée sur les nannofossiles attribuable aux processus diagénétiques, une diagenèse expérimentale a été réalisée sur le modèle de l’étude d’Adelseck et al. (1973). Pour cela, les impacts de la pression et de la température ont été testés indépendamment sur des échantillons du Paléocène-Eocène (site ODP 1209) et un échantillon du Pliocène (Trubi, Sicile). Le diamètre des individus ainsi que le nombre, l’épaisseur et la largeur des branches des nannofossiles ont été mesurés au MEB. L’expérimentation indique une recristallisation, de type calcite non-automorphe, dépendant de la pression et de la température mais aussi de la morphologie des individus n’impactant ni le diamètre ni le nombre de branches. Ces paramètres peuvent ainsi être considérés pour des reconstitutions paléoenvironnementales, puisqu’ils ne sont pas altérés lors de la diagenèse.

Reconstruction des déplacements méridiens des vents d’ouest au-dessus de l’océan Atlantique austral au Quaternaire :
implications sur la pression atmosphérique de CO2

Dans l’océan Atlantique austral, la position méridienne et l’intensité des vents d’ouest (“South Westerlies”) contrôlent 1) la stratification verticale de l’océan et 2) les apports de fer, micronutriment limitant la productivité biologique au nord du front polaire. Le premier facteur influence la remontée de CO2 des eaux profondes et son relargage dans l’atmosphère. Le second régule la pompe des tissus mous qui soustrait du CO2 de l’atmosphère. Lors du Quaternaire, 40 à 50% des variations glaciaires/interglaciaires de la pression atmosphérique de CO2 (pCO2) pourraient être expliquées par un changement de position et d’intensité des South Westerlies. Cependant, la temporalité et l’amplitude des déplacements méridiens de ces vents restent largement débattues.

Reconstruire l’origine des poussières est l’un des rares moyen de suivre l’évolution les circulations atmosphériques dans le passé. Dans le cadre d’une collaboration internationale, nous avons étudié deux carottes sédimentaires de l’océan Atlantique austral : ODP1090 (42°55’S, 8°54’E, 3702m) et MD07-3076Q (44°9’S, 14°14’W, 3770m) afin de reconstruire les circulations atmosphériques à l’échelle glaciaire/interglaciaire et lors d’événements abrupts, comme le Maximum Isotopique Antarctique 8 (AIM 8). Nous utilisons les isotopes radiogéniques du Pb, Sr et Nd dans la fraction détritique fine du sédiment comme proxy de la provenance des poussières. A l’échelle glaciaire/interglaciaire, nous montrons que les compositions isotopiques varient avec le flux de poussières. Cette observation indique un changement de la contribution relative des sources de poussières qui se déposent en Atlantique austral. Nous montrons que, lors des périodes froides, la Patagonie contribue jusqu’à 75% du flux de poussière. Lors des périodes chaudes (LGM, MIS 5), ce flux est constitué entre 40 et 70% de matériel issu du haut plateau du Puna (Argentine). Ces variations permettent de confirmer le déplacement vers le nord des “South Westerlies” lors des périodes froides suggéré par des approches indirectes sur la fertilisation ou la stratification des océans. Durant l’événement abrupt de l’AIM8, une troisième source contribue aux apports de poussières : les hauts plateaux de l’ouest de l’Argentine, au sud de la région du Puna. Ces résultats indiquent que les “South Westerlies” migrent vers le sud par rapport à leur position glaciaire ou froide. Ce déplacement induit une diminution des apports de fer au nord du front polaire qui réduit l’activité de la pompe des tissus mous, ainsi qu’une diminution de la stratification verticale de l’océan austral, ce qui intensifie le rejet de CO2 stocké dans l’océan profond vers l’atmosphère. Ces phénomènes peuvent expliquer l’augmentation de la pCO2 de ca. 30 ppmv durant les Maximums Isotopiques Antarctiques.

Lithology and Tectonics: Building the inorganic carbon budget of a young  mountain range

Erica Erlanger, Aaron Bufe, Guillaume Paris, Ilenia D’Angeli, Luca Pisani, Preston Kemeny, Jessica Stammeier, Negar Haghipour, Niels Hovius

Résumé: Mountain building has classically been linked with CO₂ drawdown from chemical weathering of silicate minerals in the critical zone, although recent views on mountain building recognize the importance of rock-derived CO₂ emissions from the weathering of petrogenic organic carbon and inorganic carbonate. However, the focus on near-surface weathering reactions within the orogenic carbon factory does not consider the emission of metamorphic CO₂ from subduction processes in the deep crust and mantle. Such deep carbon sources could dwarf the surficial drawdown and release of carbon, in particular in actively extending mountain ranges that subduct large volumes of carbonate rock. Thus, accounting for weathering processes at depth and in the critical zone in parallel is crucial to fully assess how mountain-range uplift impacts the carbon cycle. Here, we quantify the exchange of CO₂ between rock and the atmosphere from subduction-related processes and from critical zone weathering reactions in two major river systems in the central Apennine Mountains of Italy. The catchments straddle a geodynamic gradient across the subduction zone that is expressed as changes in surface heat flow and crustal thickness, whereas climatic boundary conditions are relatively constant.  At the regional scale, we find that metamorphic CO₂ sources outpace critical zone inorganic carbon sources and sinks by 2 orders of magnitude above a window in the subducting slab that is characterized by high heat flow and low crustal thickness, and could have driven efficient degassing over the last 2 Ma. In contrast, surficial weathering processes dominate the carbon budget where crustal thickness is greater and heat flow is lower. Importantly, the difference in metamorphic degassing fluxes across the geodynamic gradient is multiple orders of magnitude larger than the difference in critical zone weathering fluxes. Thus, modulations of metamorphic decarbonation reactions are the most efficient process by which tectonics can regulate the inorganic carbon cycle in the Apennines. Both near-surface and deep sources of CO₂ must be considered when constructing the carbon budget of orogenic systems that include the subduction of carbonate rock.

I will present some of the technical developments that have been made in the noble gas lab over the last year, as well as present some preliminary noble gas, carbon and nitrogen data for a suite of Archean diamonds. This project will provide an opportunity to look back on the volatile composition of the early mantle and investigate how this has changed through time. Looking to the future, this project will form part of my CNRS proposal, and as such I will also give a brief overview of some of the other aspects of my upcoming candidature

Geochronology of W-Sn systems

25 mars 2022, 13h15 amphithéâtre du CRPG | Marc Constantin

La spectroscopie laser plasma (LIBS) appliquée aux minerais de métaux précieux (or, éléments du groupe du platine) et de lithium.

Vitesses et causes du soulèvement du massif d’Oman

Résumé: David nous présentera en préambule différentes observations suggérant un soulèvement récent ou actif. L’ophiolite y est couverte par des sédiments marins tertiaires, ce qui suggère que son relief est récent. La disposition de terrasses alluviales le long des «wadis» suggère aussi un soulèvement récent. Des études sur des terrasses marines montrent un soulèvement de la côte depuis 20 000 à 700 000 ans, avec des taux de soulèvement surprenants et contradictoires (de 0.5 à plus de 6 mm/an!). Il serait intéressant de voir si l’étude des terrasses dans l’ophiolite peut aider à comprendre la cause et l’évolution de ce relief.

Pleistocene evolution of denudation rates of south-western Madagascar

Interferométrie SAR : Séries temporelles et application

Sediment generation and recycling at convergent plate boundaries (Indo-Burman-Andaman-Nicobar and Barbados Ridges)

The sprawl of the Peloponnese or how I learned to stop worrying and love gravity tectonics

Résumé: The Peloponnese (Southern Greece) belongs to the External Hellenides, an alpine orogeny that reached the late phase of its evolution during Miocene times. As it is the case for most of the alpine belts spread along the southern Eurasian margin, its deformation is now dominated by the gravitational collapse of its topography and the subsequent exhumation of deep metamorphic units. Southern Greece, however, is simultaneously located on the overriding plate of the Hellenic subduction, where the slab rollback already delaminated the Aegean part of the chain by a factor of two or more in the Neogene. The Peloponnese, still at a less advanced, more brittle stage of collapse, is therefore a remarkably suitable playground for studying the competition between volume and boundary forces in the early stages of orogeny dismantling.

Lithology and Tectonics: Building the inorganic carbon budget of a young  mountain range

Erica Erlanger, Aaron Bufe, Guillaume Paris, Ilenia D’Angeli, Luca Pisani, Preston Kemeny, Jessica Stammeier, Negar Haghipour, Niels Hovius

Résumé: Mountain building has classically been linked with CO₂ drawdown from chemical weathering of silicate minerals in the critical zone, although recent views on mountain building recognize the importance of rock-derived CO₂ emissions from the weathering of petrogenic organic carbon and inorganic carbonate. However, the focus on near-surface weathering reactions within the orogenic carbon factory does not consider the emission of metamorphic CO₂ from subduction processes in the deep crust and mantle. Such deep carbon sources could dwarf the surficial drawdown and release of carbon, in particular in actively extending mountain ranges that subduct large volumes of carbonate rock. Thus, accounting for weathering processes at depth and in the critical zone in parallel is crucial to fully assess how mountain-range uplift impacts the carbon cycle. Here, we quantify the exchange of CO₂ between rock and the atmosphere from subduction-related processes and from critical zone weathering reactions in two major river systems in the central Apennine Mountains of Italy. The catchments straddle a geodynamic gradient across the subduction zone that is expressed as changes in surface heat flow and crustal thickness, whereas climatic boundary conditions are relatively constant.  At the regional scale, we find that metamorphic CO₂ sources outpace critical zone inorganic carbon sources and sinks by 2 orders of magnitude above a window in the subducting slab that is characterized by high heat flow and low crustal thickness, and could have driven efficient degassing over the last 2 Ma. In contrast, surficial weathering processes dominate the carbon budget where crustal thickness is greater and heat flow is lower. Importantly, the difference in metamorphic degassing fluxes across the geodynamic gradient is multiple orders of magnitude larger than the difference in critical zone weathering fluxes. Thus, modulations of metamorphic decarbonation reactions are the most efficient process by which tectonics can regulate the inorganic carbon cycle in the Apennines. Both near-surface and deep sources of CO₂ must be considered when constructing the carbon budget of orogenic systems that include the subduction of carbonate rock.

Reconstructing topography of the Equatorial Variscan belt

Résumé: The first stable isotope paleoaltimetry estimates have been recently acquired for the internal zones of the eroded Variscan Belt of Western Europe (Limousin region) based on the hydrogen isotope ratios (δD) of muscovite from syntectonic leucogranites that have been emplaced at ~315 Ma. The results point to locally sourced waters that originated at high elevations (3.4 ± 0.7 km) in an area with strong relief, most likely forming a Late Carboniferous topographic high within the Variscan hinterland. Although we are limited in extrapolating isotope elevation relationships into the distant past, our results indicate that this Variscan area was high enough to block air masses from the SE and induces an orographic rainshadow to the North.A minimum mean elevation of ~ 3.4 km is reinforced using a new empirical relationship between elevation and the stable isotope composition of precipitation and surface waters (-1.5‰/km for δ¹⁸O & -14‰/km for δD) established across the Western Southern Ecuadorian Andes, which, like the Variscan belt was during the Carboniferous, is located at (or near) the Equator.

Explorer l’évolution géomorphologique d’un bassin versant de montagne par la modélisation du 10Be in situ dans des profils d’altération à haute résolution, des sols et des sédiments de rivière (Observatoire du Strengbach, OHGE, Vosges, France)

Résumé: Une riche base de donnée combinant des analyses de 10Be in situ dans des profils d’altération à haute résolution spatial, des échantillons de sol et des sédiments de rivière a été interprétée pour explorer l’évolution géomorphologique d’un bassin versant de montagne (Observatoire du Strengbach, OHGE, Vosges, France). La variabilité spatiale des taux de dénudation indique que la géomorphologie du bassin évolue d’une manière dynamique : une érosion fluviale régressive incise la partie aval du bassin versant alors que les zones sommitales s’érodent moins rapidement. L’étude permet également de détecter la présence de régolithe mobile le long des pentes, et montre comment la structure actuelle de la zone critique est impactée par ce processus important. La diversité des approches permet également d’estimer l’impact d’une hypothèse fréquemment réalisée dans la communauté des isotopes cosmogéniques : l’hypothèse d’état stationnaire des concentrations de 10Be. Notre étude montre que les états stationnaires pour les concentrations de 10Be, pour le bilan de masse du régolithe et pour la géomorphologie d’un bassin versant ne sont pas toujours atteint dans la même fenêtre temporelle. Dans le cas du Strengbach, un état stationnaire pour l’épaisseur des sols est atteint avant celui des concentrations de 10Be in situ, démontrant que cette hypothèse d’état stationnaire des concentrations de 10Be in situ doit être prudemment utilisée dans des contextes de montagne.

How to localize deformation in claystones ? experiments from the micro to the macro scale

A Scharfetter Gummel based efficient and accurate numerical model for glacier ice flow modeling