RESPONSABLES SCIENTIFIQUES
Julien Charreau (julien.charreau@univ-lorraine.fr) & Jérôme Lavé (jerome.lave@univ-lorraine.fr)
Description
Les reliefs montagneux à la surface des continents sont le fruit des interactions entre les processus géodynamiques endogènes, qui conduisent à l’épaississement de la croûte ou à la surrection des topographies, et les processus d’érosion, qui tendent à creuser ces topographies puis à les effacer et qui sont gouvernés pour partie par les variables climatiques exogènes. En dépit d’un cadre général bien établi depuis plus d’un siècle, de nombreuses questions demeurent sur la construction et l’aplanissement des reliefs terrestres. En particuliers, les rôles respectifs des processus endogènes et exogènes et les rétroactions qui les lient restent mal quantifiés, tout comme la rapidité des processus qui gouvernent l’évolution d’une chaîne de montagne, d’un plateau orogénique ou celle des épaules de rift.
Le thème de recherche Tectonique, Erosion et Evolution du Relief (TEER) s’est fixé comme objectif d’avancer sur ces questions fondamentales en approfondissant plusieurs grandes questions :
- Au cours de l’évolution d’une chaîne de montagne, quels rôles jouent les variables structurales et lithologiques (héritage structural, présence de sel et de niveaux de décollement), quels sont les lois qui gouvernent les mécanismes de déformation sur les failles?
- Est-ce que ces variables sont sujet aux couplages avec les processus exogènes ?
- Comment remonter à l’histoire de la tectonique et/ou de l’érosion d’une surface continentale (chaîne de montagne, épaule de rift, zone anorogénique) pour y identifier une réponse aux variations tectoniques ou climatiques ?
- En préambule ou en corollaire à la question précédente, comment à partir d’observations géomorphologiques, de mesures sur les systèmes actuels et de mesures expérimentales construire un ou des modèles conceptuels ou numériques permettant de comprendre les phénomènes d’érosion et de transport des sédiments depuis les reliefs jusqu’aux bassins de dépôts ?
- Est-ce qu’au cours du Cénozoïque, les érosions physiques et chimiques des reliefs terrestres ont gouverné l’évolution du climat terrestre, ou à l’inverse l’évolution du climat a-t-elle conditionné l’amplitude de l’érosion notamment au cours des derniers millions d’années ?
Pour étudier et répondre à ces questions, notre groupe de recherche s’appuie sur un large éventail de disciplines (géochimie, géomorphologie, tectonique, télédétection, terrain), ce qui permet d’avoir une vision intégrée des problèmes abordés. Plus spécifiquement, nous mettons en œuvre ou développons de nombreux outils et méthodes qui permettent, de quantifier les mécanismes impliqués à différentes échelles de temps et d’espace. Pour cela nous nous appuyons sur une approche multi-méthodes qui nous permet de dater les objets géologiques, de mesurer les vitesses de déformation, celles d’érosion et de sédimentation et de tracer les provenances. Ceci inclut du travail de terrain au travers d’études structurales, sédimentaires, et/ou géomorphologiques, des analyses chimiques, isotopiques, thermochronologiques, cosmogéniques ou magnéto-stratigraphiques, l’analyse d’enregistrements sismiques, d’images satellitaires ou de topographies numériques, et, enfin, de la modélisation numérique et expérimentale.
Pour en savoir plus
Déformation continentale
Dans la tectonique des plaques les marges des continents sont en évolution continuelle. Elles peuvent être soumises à des cycles d’extension-convergence qui verront des phases de création de rift, puis de collision avec création de chaîne de montagne. Les chantiers de ce thème se penchent sur les grandes questions relatives à l’évolution des marges continentales, à l’initiation de leurs inversions et de la collision qui en suit.
Rifting: le cas du rift de Corinthe : (M. Ford)
A travers ce chantier, les grandes questions qui seront abordées concernent la géodynamique et la tectonique distensive de la croûte dans une zone de rifting peu évoluée : comment se matérialise et se localise l’ouverture ? Quel est le rôle des structures préexistantes dans la localisation de la déformation ? Quel est le contrôle postérieur sur la migration de l’activité des failles vers le centre du rift ? Comment des segments de failles naissent puis se connectent pour former des épaules de rift continues ? Pour répondre à ces questions les chercheurs du thème impliqués développeront une approche pluridisciplinaire comprenant l’étude des séries sédimentaires exhumées au mur des failles normales, celle de coupes sismiques et forages dans le Golfe de Corinthe pour étudier les séries déposées en mer (collaboration Rob Gawthorpe) et la reconstruction de l’histoire de l’exhumation via des analyses thermochronologiques.
Phase précoce de la collision: le cas des Alpes (M. Ford)
Si l’histoire de la formation des Alpes est maintenant relativement bien documentée, plusieurs interrogations demeurent concernant les premiers stades de la collision. En particulier, la réponse flexurale 3D précoce de la marge européenne jusqu’au début de la collision avec la plaque Adriatique reste encore mal contrainte. Pour mieux documenter cette flexure, en collaboration avec C. Carpentier (GéoRessource) notre équipe se propose d’étudier et d’évaluer, via une approche tectono-stratigraphique principalement de terrain, les paramètres climatiques et structuraux qui contrôlent le développement de carbonates transgressives au début des bassins d’avant pays
L’âge de l’initiation de la collision Alpine et les mécanismes associés seront étudiesThermochronologie détritique sur des archives sédimentaires pré et L’étude de la flexuration par une analyse tectonosédimentaire
Déformations post- et intersismiques (S. Daout, J. Charreau, J. Lavé)
La croûte supérieure se déforme pour bonne part de manière cassante à la faveur de ruptures sismiques. Même si le comportement de la croûte est étudié depuis plus d’un siècle, la géodésie et la sismologie très basse fréquence ont permis assez récemment d’enrichir notre vision de cette déformation et du cycle sismique, relativement au couplage sismique, aux lois de comportements des failles, à la notion de séismes lents, aux différents types de déformations post-sismiques et intersismiques… Le modèle classique simplifié du cycle sismique associe la déformation de la croûte supérieure à la phase co-sismique. De nombreuses zones tectoniques montrent néanmoins, que de manière pérenne ou temporaire, certains segments de failles glissent de asismiquement, ou qu’une part non négligeable de la déformation se fait durant la phase post-sismique.
Pour comprendre la dynamique en profondeur et les lois qui gouvernent les déformations sur les failles et en dehors, il est nécessaire de pouvoir quantifier les déformations intersismiques ou post-sismiques en surface de manière continue?
Bien que cette thématique ne soit pas historique au CRPG, l’arrivée au laboratoire de S. Daout (MCF) en 2021 permettra d’ouvrir ces nouveaux axes de recherches grâce notamment au développement d’approche en télédétection, nouvelles au CRPG.
En effet, l’interférométrie InSAR en série temporelle permettra d’identifier des taux de déformations de faible amplitude. La déformation en 3D pourra être reconstruite en combinant InSAR et corrélation d’images. Ces méthodes pourront être couplées et associées aux approches morphotetconiques historiquement développées au CRPG qui permettent de quantifier les déformations sur des échelles de temps géologique (ka à Ma).à. Modélisation de la déformation d’un prisme tectonique au cours du cycle sismique avec un modèle incluant rhéologies visco-elasto-plastiques et loi de friction de type « rate and state » (coll. à définir)
Processus d'érosion, de transport et de stockage des sédiments
La sensibilité des processus érosifs aux différents forçages, en particulier climatique, conditionne l’évolution des surfaces continentales aux changements climatiques du Quaternaire comme elle conditionne d’une certaine manière la réponse aux changements futurs du climat. Comprendre cette sensibilité est donc clé pour mieux gérer nos environnements dans le futur et l’habitabilité de notre planète. Cela passe par plusieurs approches sur les différents éléments du paysage : versant, glaciers, réseau hydrographique, plaine de dépôt … Le thème se propose d’aborder quelques aspects de ce vaste problème.
Les grands glissements de terrain (J. Lavé, S. Daout)
Dans les chaînes de montagne actives, les glissements gravitaires sont le principal processus d’érosion des versants, processus qui limite les pentes et l’altitude des reliefs. Habituellement cette contribution majoritaire à l’érosion est associée à des glissements rapides qu’ils soient déclenchés par des précipitations soutenues ou des séismes. Néanmoins le catalogue des types de glissements est très étendu et inclut notamment les processus de versant lents et progressifs. Si les études cas dans les Alpes de grands glissements de versant lents sont nombreuses, beaucoup de questions demeurent.
Par exemple, quels sont les facteurs à l’origine des grands glissements de versant ? Quels facteurs conduisent à un glissement lent plutôt qu’à un glissement rapide ? Quelle est la contribution des glissements lents à l’évolution des paysages de montagne et au bilan érosif ?
Répondre à ces questions est crucial pour mieux comprendre la dynamique de ces grands glissements qui représentent un aléa naturel important dans des milieux montagneux de plus en plus anthropisés.
Pour cela le thème associera des études de terrain en Himalaya (peu étudié et possibilité de tester les contrôles climatiques ou sismiques), des datations cosmogéniques sur escarpement, de l’InSAR et de la télédétection à de la modélisation numériques par éléments discrets en incluant le rôle de l’eau et de l’altération profonde.
Incision et évolution des rivières de montagne (J. Lavé, Postdoc X)
Pour comprendre et prédire le comportement des rivières et du paysage aux forçages tectoniques ou climatiques, il est essentiel de quantifier les processus d’érosion, notamment l’incision fluviale, et de définir les lois physiques qui les gouvernent. Pour répondre à cette problématique des approches expérimentales sont menées dans deux canaux annulaires instrumentés afin d’évaluer le rôle des différents paramètres impliqués dans l’érosion (taille et flux de charge sédimentaire, nature du substrat, vigueur de l’écoulement) et de construire un modèle physique de l’érosion fluviale instantanée. En parallèle, pour effectuer une transposition d’échelle, c’est à dire comprendre ce qui contrôle l’évolution à court et long termes des rivières, ces relations sont implémentées dans des codes numériques d’évolution 2D des rivières (i.e. le profil en long de la rivière et la section transverse du chenal).
De tels modèles intégrés sont ensuite confrontés à des mesures d’érosion réalisées dans des rivières himalayennes très actives. Des développements menés sur un capteur d’érosion permettent notamment de suivre au cours des crues l’amplitude de l’érosion des berges ou du fond des rivières. L’objectif final est d’étudier les formes résultantes des paysages, et la sensibilité de ces formes tout comme celle de l’érosion, vis à vis des forçages climatiques et tectoniques, et ensuite de fournir un cadre interprétatif aux nombreux systèmes naturels étudiés dans le thème ou ailleurs.
Erosion et évènements extrêmes (P.-H. Blard, J. Charreau)
Nombres d’études théoriques sur l’érosion des versants ou du réseau hydrographique pointent vers un rôle important des évènements extrêmes (sismiques ou climatiques) dans l’érosion du paysage (longues périodes de semi-quiescences entrecoupées d’évènements sporadiques et morphogènes). Si tel est le cas, l’augmentation des évènements extrêmes prédite comme associée au réchauffement climatique en cours pourrait avoir un impact géomorphologique et sociétal majeur. Bien comprendre l’impact de ces évènements extrêmes apparaît alors comme un enjeu important.
Pour cela il est nécessaire de bien documenter et caractériser l’empreinte morphologique qu’un évènement extrême laisse dans le paysage. Quelle est sa contribution au bilan érosif des reliefs ? Quelle mémoire garde le système morphologique de cet évènement extrême ? Peut-on retrouver/identifier des évènements extrêmes dans le passé et quels sont les temps de retour associés ? Ces informations permettront de mieux prévoir l’avenir et mieux gérer les infrastructures de nos territoires.
Par exemple, l’occurrence de la tempête Alex en 2020 a eu un impact majeur sur la vallée de la Vésubie. L’analyse du signal cosmogénique dans les sables de rivière a pu garder une trace de cet évènement. Or, les signaux 10Be pré-Alex du bassin du Var et de la Vésubie ont été bien caractérisés au cours de la thèse d’Apolinne Mariotti. Un échantillonnage sur plusieurs mois et années, suite à cette tempête, permettra de suivre comment le sédiment garde mémoire de la tempête et à quelle vitesse les sédiments sont exportés jusqu’au Var. Une analyse d’archives sédimentaires marines, en collaboration avec Geoazur, l’Ifremer et d’autres laboratoires permettra, sur la base des caractéristiques géochimiques et géomorphologique de l’évènement Alex, d’identifier d’autres événements extrêmes similaires dans le passé et ainsi de préciser les temps de retour possibles de ce genre d’aléa climatiques.
Processus de transport et de stockage sédimentaire au niveau d’une marge (C. France Lanord)
A la limite entre domaines continental et marin, la marge et la zone deltaïque d’une grande rivière exportant les sédiments issus de l’érosion d’une chaîne de montagne jouent un rôle essentiel de tampon et de transfert des sédiments vers les cônes sous-marins profonds. C’est le lieu d’accommodation des variations eustatiques, à la limite entre des processus de transport sédimentaires très distincts. De nombreuses questions demeurent.Comment se fait le transfert et l’export des sédiments au niveau d’une zone deltaïque et de la marge associée ? Est-ce contrôlé par les crues et apports sédimentaires en amont, ou plutôt par la dynamique côtières, les évènements de tempêtes et de typhons ?
Pour répondre à ces questions l’équipe s’appuie sur des missions océanographique avec carottage pour prélever et analyser les archives sédimentaires, sur l’étude des flux des rivières par ADCP immergé, échantillonnage des sédiments dans la colonne d’eau, géochimie des sédiments…
Histoire érosive des surfaces continentales au Cénozoïque
L’érosion qui façonne nos paysages et nos environnements répond en particulier aux forçages climatiques et tectoniques. Si la réponse au forçage tectonique est assez bien comprise, la réponse au forçage climatique est davantage discutée : l’impact du refroidissement tardi-Cénozoïque est assez largement débattue tant au niveau mondial qu’au niveau local. Mieux comprendre cette réponse érosive lors de ces changements climatiques majeurs permettra probablement de mieux prévoir l’évolution de nos paysages dans le futur en réponse à des changements climatiques d’amplitude similaires.
Histoire érosive et réponse aux forçages climatiques d’une zone anorogénique (J. Charreau, PH Blard)
Pour s’affranchir de la composante tectonique, et étudier l’impact du climat, l’étude de zones anorogéniques ou faiblement orogéniques apparaît comme une évidence. Parmi les surfaces continentales tectoniquement stables, l’Afrique de par la diversité des climats qui l’affectent, et l’absence d’englacements quaternaires permet de tester et d’isoler le rôle des cycles d’intensité de précipitations au cours du Quaternaire sur l’érosion des sols. L’équipe TEER tentera de déterminer si ces zones particulières ont subi des changements érosifs en lien avec le refroidissement tardi-Cénozoique.
Les paleotaux d’érosion seront reconstruits à partir des nucléides cosmogéniques mesurés dans les enregistrements sédimentaires offshore ou onshore (collaboration IFREMER) en divers bassins africains (Ogooué, Congo, Madagascar) et dans les sables actuels des rivières. Ces mesures seront associées à des traçages de sources par double datations et proxy géochimiques et les processus de transport seront étudiées via une modélisation numérique du paysage (coll. S. Carretier au GET).
Histoire érosive et réponse aux forçages tectoniques et climatiques d’une zone orogénique (C. France Lanord, A. Galy, J. Lavé)
La collision Inde-Asie représente un laboratoire de choix concernant les problématiques d’interactions entre tectonique, climat et érosion. On y trouve des climats très arrosés comme en flanc sud himalayen à très arides sur la bordure nord-nord-ouest du plateau tibétain. La variété des situations permet d’envisager différents cas d’études notamment la différence de comportement entre un bassin aride endoréique et un bassin très arrosé. Dans le premier cas, comme par exemple le bassin du Qaidam, l’enregistrement sédimentaire va permettre d’identifier l’endoréisme, en lien éventuel avec la surrection d’un pli ? Comment combiner les informations des apports fluviaux et celles des apports éoliens ?
Dans le deuxième cas, il s’agit de capitaliser sur 25 ans de recherches sur l’érosion en Himalaya au CRPG pour produire une synthèse de la production et de l’export des sédiments entre l’Himalaya et le cône du Bengale.
Dans le système himalayen, des variations dans les enregistrements chimiques (carbonates, altération) ou isotopiques (Nd, Sr) sont visibles depuis 20Ma dans les forages du cône du Bengale : qu’est-ce que cela nous dit l’évolution de l’érosion dans la chaîne himalayenne, quelle part est imputable au transport dans la plaine d’avant pays, sur la marge ou dans le cône sous-marin ?
Vie du thème
Thèses en cours
Marius Huber – Dynamique des grands glissements de versant : modélisation et étude de cas en Himalaya
Direction : Jérôme Lavé & Luc Scholtes (UCM)
Résumé : Les chaînes de montagne sont le lieu d’une activité érosive intense et à ce titre sont affectées par de nombreux mouvements et glissements de terrain. Ces mouvements de terrain présentent des tailles et des vitesses d’évolution extrêmement variables, pouvant donner lieu à des glissements catastrophiques comme à des effondrements lents et progressifs. Ces derniers concernent en général l’ensemble du versant d’une montagne et sont souvent précédés d’un début de fracturation à grande échelle du versant et de l’apparition de déformations de surface (DSGSD). La compréhension de ces phénomènes relève aussi bien de la recherche fondamentale pour définir les modalités de l’érosion à long terme des orogènes, que d’enjeux sociétaux en lien avec l’étude de l‘aléa gravitaire des régions montagneuses.
L’objectif de la thèse est de mieux comprendre la dynamique des grands glissements de versant depuis les premiers stades de fracturation, jusqu’aux méga-glissements catastrophiques, en passant par la phase de mouvements lents et évolutifs. Il s’agit entre autre de comprendre l’influence des différents facteurs (anisotropie de structure, géométrie de la vallée, altération profonde, etc) sur cette dynamique. La thèse se propose d’aborder cette compréhension par deux leviers : un volet de modélisation numérique, complété par un volet d’étude de glissements en Himalaya. Le volet de modélisation numérique s’appuie sur un code aux éléments discrets (code open source YADE DEM) dont l’intérêt principal est sa capacité à décrire explicitement les mécanismes de rupture progressive (initiation, coalescence et propagation des fractures) à l’origine des grands glissements. La démarche vise à étudier de manière systématique et paramétrique les conditions requises pour créer, propager et déstabiliser de grands glissements de versant. Le volet dédié à l’étude d’objets naturels s’intéresse à l’étude de glissements bien identifiés dans l’Himalaya central, qu’ils en soient au stade précoce sous forme de grands glissements de versant lents et évolutifs de type DSGSD, ou qu’ils aient déjà donné lieu à des grands glissements catastrophiques. Dans le détail, il s’agit de caractériser l‘activité des versants à partir de topographies numériques haute résolution, d’étude de terrain pour décrire les objets et leur contexte structural, et de datation des miroirs de fractures par isotopes cosmogéniques (CRN). En complément, la description et la datation de quelques très grands dépôts de glissements (stade ultime de la déstabilisation du versant) par 14C, CRN ou OSL seront effectuées afin d’estimer leur fréquence moyenne d’occurrence ainsi que les volumes mobilisés.
Julien Léger – Reconstruction de l’orogenèse précoce et des sources des sédiments dans la zone de liaison entre les Alpes et les Pyrénées (Crétacé supérieur – Paléogène)
Direction : Mary Ford & Raphaël Pik
Résumé: Ce projet de thèse est consacré à la reconstruction de l’orogenèse précoce
et des sources des sédiments dans la zone de liaison entre les Alpes et les Pyrénées (Crétacé supérieur – Paléogène). Pour ce faire, il utilisera une approche de traçage “source to sink” combinée à une approche tectono-sédimentaire de bassins spécifique à travers le Sud Est de la France, et sera appuyé par des doubles datations de zircons
détritiques, avec les systèmes U / Pb et (U-Th-Sm)/ He. La double-datation est réalisée avec une procédure double-ablation in-situ, et le projet de thèse vise également à donner une évaluation complète et réaliste de cette méthode, en terme de biais et de précision.
Direction : Julien Charreau & Pierre-Hanri Blard
Résumé : La dénudation est un paramètre clé contrôlant l’évolution de la surface de la Terre , la production des sols ou encore l’évolution des orogènes. Sur des échelles de temps géologiques, elle influence également l’évolution de la teneur en CO2 de l’atmosphère. Déterminer “comment, quand et où” les taux de dénudation réagissent aux changements climatiques est donc essentiel. Parmi les changements climatiques majeurs qui se sont produits dans le passé, le refroidissement global qui s’est produit au cours de la fin du Néogène, et qui se caractérise par le début des glaciations et des oscillations quaternaires, a été l’un des refroidissements les plus rapides et les plus importants. Or, les volumes de sédiments dans le bassin marins et continentaux semblent montrer une augmentation apparente par 3 au cours des 3 à 4 derniers Ma, suggérant des changements drastiques dans les taux de dénudation. L’hypothèse de recherche est que cette accélération de la dénudation est liée au début des cycles climatiques quaternaires à haute fréquence et non à l’érosion des glaciers eux-mêmes.
L’objectif de la thèse est donc de tester cette hypothèse de recherche en fournissant un enregistrement fiable, détaillé et direct de la dénudation de la fin du Néogène à l’actuel dans une région qui n’a été ni recouverte de glace ni significativement active tectoniquement au Quaternaire : l’Afrique tropicale.
Pour atteindre ces objectifs, Etienne Large reconstruit les taux de dénudation récents (102-105a) et plus long termes (0-800ka et 0-10Ma) à partir des analyses des concentrations de nucléides cosmogéniques de sédiments actuels et passés associés des rivières associées aux bassins de l’Ogooué (Gabon), du Congo et au SO de Madagascar.
Thèses soutenues
21 janvier 2020 – Apolline Mariotti
Impact du dernier cycle glaciaire interglaciaire sur la dénudation dans les Alpes Maritimes Françaises.
Direction : Pierre-Henri Blard & Julien Charreau (CRPG)
Contact actuel : apolline.mariotti@univ-lorraine.fr (contractuelle CRPG)
Grands projets
ANR PANTERA – Taux de dénudation passés en Afrique tropicale
P.I: J.Charreau
Résumé: La dénudation est un paramètre clé contrôlant l’évolution de la surface de la Terre. Déterminer “comment, quand et où” les taux de dénudation réagissent aux changements climatiques est donc essentiel. Parmi les changements climatiques majeurs qui se sont produits dans le passé, le refroidissement global qui s’est produit au cours de la fin du Néogène, et qui se caractérise par le début des glaciations et des oscillations quaternaires, a été l’un des refroidissements les plus rapides et les plus importants. Or, les volumes de sédiments dans le bassin marins et continentaux semblent montrer une augmentation apparente par 3 au cours des 3 à 4 derniers Ma, suggérant des changements drastiques dans les taux de dénudation. Ces accélérations de volumes ont été observées dans divers contextes tectoniques, climatiques et dans les régions glaciaires et non glaciaires. L’hypothèse de recherche est donc que cette accélération de la dénudation est liée au début des cycles climatiques Quaternaires à haute fréquence et non à l’érosion des glaciers eux-mêmes. Cependant, la réalité de cette accélération des taux de dénudation est encore très controversée et ceci principalement parce que, dans les enregistrements reconstruits, le signal lié uniquement aux oscillations climatiques est oblitéré par ceux liés à la tectonique et / ou à la dynamique des glaciers. Afin de révéler ce signal propre aux oscillations et ainsi tester l’hypothèse de recherche, il est nécessaire de quantifier les taux de dénudation passés dans des régions qui n’ont jamais été ni englacées ni tectoniquement actives au cours du Quaternaire.
L’objectif de PANTERA est donc de tester cette hypothèse de recherche en fournissant un enregistrement fiable, détaillé et direct de la dénudation de la fin du Néogène à l’actuel dans une région qui n’a été ni recouverte de glace ni significativement active tectoniquement au Quaternaire : l’Afrique tropicale. Pour atteindre ces objectifs, le projet reconstruira les taux de dénudation récents à partir des analyses des concentrations de nucléides cosmogéniques de sédiments présents et passés associés à trois bassins principaux avec, du nord au sud, l’Ogooué, le SE du basin du Congo et SO de Madagascar. Le projet aura pour objectif de reconstruire les taux de dénudation sur des échelles de temps courtes (0-900ka) afin d’étudier plus spécifiquement l’influence de la cyclicité Quaternaire. Il aura aussi objectif de reconstituer les taux de dénudation sur des échelles de temps plus longues (0-10Ma) afin d’identifier l’impact de l’installation des glaciations.Nous analyserons les sédiments échantillonnés dans des carottes marines forées par SHOM (Ogooué: 0-200ka) et l’ifremer (Madagascar: 0-900ka). Nous analyserons également plusieurs archives continentales notamment des affleurements naturels du Néogène, des terrasses fluviales du Pléistocène mais aussi des carottes forées dans des sédiments Néogènes au centre du bassin du Congo. Par ailleurs, les taux de dénudation récents seront déterminés par des analyses du sable de rivière modernes. Le projet comprend également une analyse quantifiée des processus de transport via de la modélisation d’évolution des paysages et en couplant plusieurs nucléides cosmogéniques (14C, 10Be, 21Ne, 26Al). Le projet reconstruira aussi les sources des sédiments et l’histoire du soulèvement. Il s’appuiera pour cela sur une double datation U-Pb / U-Th / He sur les grains de zircon détritiques et sur des mesures géochimiques. Le projet permettra de mieux comprendre l’impact des glaciations quaternaires sur les taux de dénudation mais devrait également intéresser un plus large public travaillant sur les flux dans les grands bassins, les processus sédimentaires, la tectonique, les changements paléoenvironnementaux en Afrique et l’impact anthropique.
ANR WIVA – The width of valleys
P.I: S. Carretier (GET), P.I. au CRPG: J. Lavé
Résumé: Rivers flow in valleys of varying width, which they have not only deepened but also widened over time. The widening of river valleys (without a glacial legacy) occurs when the river comes into contact with the edges of the valley. This occurs during extreme floods but also through slow lateral migration of the channels. The evolution of the width of the valleys plays a major role in the transfer rates of sediments to the basins, in the capture of CO2 over geological time or in the evolution of ecosystems. However, due to the different time scales involved (day->ka) and the lack of methods to quantify average lateral erosion over millennia, the processes of valley widening and the corresponding lateral erosion law are very poorly understood. The objective of the WIVA project is to establish an average valley widening rate law and to implement this law in landform dynamics models. This law will be constrained by quantifying for the first time the long-term lateral erosion of valley sides (>ka) by their 10Be content at slowly eroding sites (Andes-France), by experimenting with relief dynamics in a scale model, by monitoring current lateral erosion by innovative methods (Lidar and erosion sensors) at rapidly eroding sites (Siwaliks-N. Zeeland), by 1:1 scale experiments of lateral erosion by coarse sediment impact and by modelling the fluvial dynamics to link these scales of observation. In our consortium we have brought together developers of these approaches and specialists of the studied field sites. By implementing these laws in dynamic landform models we will unlock outstanding and old questions (formation of river terraces, buffering of sediment fluxes towards the basins, role of extreme events in the erosion hazard and on the long-term levelling of the topography) of interest to a broad community on the topographic and sedimentological record of pre-anthropic palaeoenvironmental variation and erosion hazard.
Cafés TEER
Cafés TEER à venir :
Cafés TEER passés :
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11 juillet 2023 13:00 |
David Jousselin (CRPG) 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. |
| Date et heure | Description |
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17 mai 2023 13:30 |
Etienne Large (CRPG) Pleistocene evolution of denudation rates of south-western Madagascar |
| Date et heure | Description |
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28 mars 2023 13:00 |
Dominique De Rauw (Liège Université) Interferométrie SAR : Séries temporelles et application |
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14 mars 2023 13:00 |
Mara Limonta (CRPG) Sediment generation and recycling at convergent plate boundaries (Indo-Burman-Andaman-Nicobar and Barbados Ridges) |
| Date et heure | Description |
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14 février 2023 13:00 |
Simon Bufféral (ENS Paris) 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. In this framework, I will present a series of morpho-structural observations that point to reevaluating the role of gravity tectonics in the collapse of the External Hellenides orogenic prism since the Pliocene. In a second part, I will present an updated strain field in the Peloponnese, obtained through a significant increase in the GNSS network density. These results confirm the present-day continuity of the External Hellenides sprawl, with dominant ~east–west extension, but also, to a lesser extent, in the other directions.
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| Date et heure | Description |
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24 janvier 2023 13:00 |
Erica Erlanger (CRPG/GFZ) 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. |
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17 janvier 2023 13:00 |
Aude Gebelin (GeoRessources) 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. |
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16 décembre 2022 11:00 |
Julien Ackerer (IGE grenoble) 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. |
| Date et heure | Description |
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29 novembre 2022 13:00 |
Audrey Bennelye (GeoRessources) How to localize deformation in claystones ? experiments from the micro to the macro scale |
| Date et heure | Description |
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25 octobre 2022 13:00 |
Zakari Mustapha (CRPG) A Scharfetter Gummel based efficient and accurate numerical model for glacier ice flow modeling |
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Publications récentes des chercheurs du thème
Data report: major and trace element composition of silicates and carbonates from Bengal Fan sediments, IODP Expedition 354
Tachambalath, A.P.; France-Lanord, C.; Galy, A.; Rigaudier, T.; Charreau, J. Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 2023, 354
Enhanced weathering input from South Asia to the Indian Ocean since the late Eocene
Song, Z.; Wan, S.; Colin, C.; France-Lanord, C.; Yu, Z.; Dapoigny, A.; Jin, H.; Li, M.; Zhang, J.; Zhao, D.; Shi, X.; Li, A; Science Bulletin, 2023, 68, 3, 305-313
Unsteady topography in the eastern Tianshan due to imbalance between denudation and crustal thickening
Charreau, J.; Blard, P.H.; Lavé, J.; Dominguez, S.; Li, W.S. Tectonophysics, 2023, 848, 229702
Exhumation of the Western Alpine collisional wedge: New thermochronological data
Girault, J.B.; Bellahsen, N.; Bernet, M.; Pik, R.; Loget, N.; Lasseur, E.; Rosenberg, C.L.; Balvay, M.; Sonnet, M. Tectonophysics, 2022, 822, 229155
SAR and optical images correlation illuminates post‑seismic landslide motion after the Mw 7.8 Gorkha earthquake (Nepal)
Lacroix, S.; Gavillon, T.; Bouchant, C.; Lavé, J.; Mugnier, J.L.; Dhungel, S.; Vernier, F. Scientific Reports, 2022, 12, 6266
Medieval demise of a Himalayan giant summit induced by mega-landslide
Lavé, J.; Guérin, C.; Valla, P.G.; Guillou, V.; Rigaudier, T.; Benedetti, L.; France-Lanord, C.; Gajurel, A.P.; Morin, G.; Dumoulin, J.P.; Moreau, C.; Galy, V. Nature, 2023, 619, 94-101
Cosmogenic 3He and 10Be denudation rates in the Central Andes: Comparison with a natural sediment trap over the last 18 ka
Zerathe, S.; Litty, C.; Blard, P.H.; Delgado, F.; Audin, L.; Carcaillet, J.; ASTER Team. Earth and Planetary Science Letters, 2022,599, 117869
Decoupling of physical and chemical erosion in the Himalayas revealed by radiogenic Ca isotopes
Davenport, J.; Caro, G.; France-Lanord, C. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2022, 338, 199-219
Large-scale interseismic strain mapping of the NE Tibetan Plateau from sentinel-1 interferometry
Ou, Q. ; Daout, S. ; Weiss, J.R. ; Shen, L. ; Lazecky, M. ; Wright, T.J. ; Parsons, B.E., Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 2022, 127, e2022JB024176
Interseismic deformation and strain-partitioning along the Main Köpetdag Fault, Turkmenistan, with Sentinel-1 InSAR time-series
Dodds, N. ; Daout, S. ; Walker, R.T. ; Begenjev, G. ; Bezmenov, Y. ; Mirzin, R. ; Parsons, B., Geophysical Journal International, 2022, 230, 3, 1612-1629