ecole doctorale 143 - Département des sciences de la Terre d'Orsay ...

ECOLE DOCTORALE 143
DYNAMIQUE ET PHYSICO-CHIMIE DE LA TERRE
ET DES PLANETES
13ème Journée Des Doctorants
Vendredi 14 Mars 2008
9h30 - 16h
Présentations orales & posters - Buffet
Amphi Blandin, Bâtiment 510
Université Paris Sud

ECOLE DOCTORALE n°143 : « Physico-chimie de la Terre et des Planètes »
Programme de la 13 ème journée des doctorants
Vendredi 14 mars 2008
Université Paris Sud – 11, Bâtiment 510
9h30 Introduction
9h45 Première session orale
- Caron Benoît : Emission de cendres pendant l’activité explosive des volcans de la région
napolitaine en zone distale : estimation, caractérisation physico-chimique et construction d’une
base de donnée pour mieux évaluer les aléas volcaniques dans le sud de l’Italie.
- Hoisé Eva : Processus d'altération et mobilité du titane à travers la croûte océanique (Puit de
forage ODP 1256D) : Une approche magnétique.
- Garnier Jérémie : Evaluation de la biodisponibilité en Cr des sols de Niqueländia, Brésil.
- Bour Ivan : Inversion crétacée des bassins sédimentaires de l’Europe de l’Ouest : contraintes
thermochronologiques.
10h45 Pause café
11h00 Première session poster : présentation des posters des doctorants en première année
11h30 Deuxième session orale
- Ait Lemkademe Anasse : Origine de la salinité de l’eau dans les schistes profonds de la région de
Marrakech (Maroc).
- Gasc Julien : Physico-chimie de la déshydratation des roches en contexte métamorphique :
approche expérimentale et naturaliste.
- Farre Bastien: Composition chimique de la couche prismatique de la coquille de Pinctada
margaritifera par TOF-SIMS et TLC.
- Mercier Maxime : Mesure de la concentration en eau des verres basaltiques par spectroscopie
Raman – application aux inclusions vitreuses.
12h30 Repas
13h30 Deuxième session poster
14h15 Troisième session orale
- Bouzid Majda : Taille des pores et interactions solides-solutions en milieu poreux.
- Léocat Erell : Etude géochronologique, géochimique et morpho-structurale des Iles Eoliennes
(Sud de la Mer Tyrrhénienne, Italie). Reconstitution spatio-temporelle de leur histoire éruptive.
- Tournier Florent : Mécanismes et contrôle des phénomènes diagénétiques en milieu acide dans
les grès de l’Ordovicien glaciaire du bassin de Sbâa, Algérie.
15h00 Table Ronde : Insertion professionnelle des docteurs de l’Ecole Doctorale
16H30 Clôture de la Journée des Doctorants

Posters
Doctorants de 1 ère année
Al Kwatli Mohamad Amer : Evolution volcano-tectonique de la partie Nord de la plaque arabique (Syrie), et
Application de Système d’Information Géographique (cartographie et modélisation 3D).
Boulesteix, thomas : Les avalanches de débris dans l’évolution des volcans océaniques.
Bourdelle Franck : Thermobarometrie des argiles dans les series naturelles.
Copard Kévin : Reconstruction de l'hydrologie de l'Atlantique Nord à partir de la composition isotopique du
Nd des coraux profonds.
Guin Ophélie : Model bayésien hiérarchique appliqué à la dendrochronologie.
Kampfer Gunter : Extensional fractures in folded laminated carbonates.
Lekmine Grégory : Etude de la dynamique des transports dans des milieux fracturés par tomographie de
résistivité électrique.
Priadi Cindy : Développement d’une méthodologie de caractérisation des phases porteuses particulaires de
métaux.
Robert Alexandra : Crustal Structures underneath the Longmen Shan mountain range from passive
seismological data
Steer Philippe : Etude des interactions tectonique-érosion
et remaillage en éléments fini
Vazquez Riveiros Natalia : Reconstruction des conditions climatiques, de la circulation océanique et du
volume global des glaces au cours du stade 11.
Autres Doctorants
Adiaffi Bernard : Apport de la géochimie isotopique, de l’hydrochimie et de la télédétection à la connaissance
des aquifères de la zone de contact « socle-bassin sédimentaire » de la Côte D’Ivoire.
Belmecheri Soumaya : Reconstitution du dernier cycle climatique dans le sud des Balkans : Géochimie des
ostracodes dans les enregistrements lacustres.
Bensenouci Fethi : Apport des traceurs naturels à la compréhension des transferts au travers d’une couche
argileuse : Application aux argilites de Tournemire.
Bouley Sylvain : Naktong Vallis, témoin d’une activité fluviale durant l’Hespérien.
Burtin Arnaud : Signature sismologique des glissements de terrains : La crise de Ramche, Népal Central.
Chalhoub Maha : Effet de l’apport de composts sur la dynamique de l’eau dans le sol, la disponibilité de
l’azote pour la plante et le lessivage du nitrate : cas d’un sol limoneux cultivé du Bassin Parisien
(Feucherolles).
Cubas Nadaya : Friction des failles déduite par inversion et par étude de la reproductibilité des expériences en
boîte à sable.
Delalande Manuëlla : Influence des compositions calculées et mesurées de la vapeur atmosphérique sur les
bilans hydrologiques et isotopiques ( 18 O et 2 H) des lacs de la Mbaka (Tanzanie).
Delescluse Matthias : Un tout premier épisode de déformation dans le bassin central indien vers 9 Ma.
Franco Aurore : Cinématique et fonctionnement mécanique du système de failles Polochic-Motagua en
Amérique Centrale.
Germa Aurélie : Nouvelles datations K-Ar sur l’île de la Martinique : un enregistrement complet de l’évolution
de l’arc insulaire des Petites Antilles.
Jeandel Elodie : Traçage géochimique d'un site de stockage de gaz naturel.
Le Guillou Corentin : Graphite, diamond and disordered carbon in ureilites.
Mathien Elise : Abrupt hydrographic changes in the Bay of Bengal during the Holocene.
Meresse Sandrine : Les terrains chaotiques martiens : origine et formation.
Ouddane Abdelkader : Inversion conjointes des donnees sismiques et électriques dans les milieux anisotropes.
Salvany Tiffany : Evolution morpho-structurale de Takamaka (Ile de la Réunion, Océan Indien) : nouvelles
données géochronologiques et approche géomorphologique.
Schneider Sébastien : Estimation des parametrises hydrodynamiques des sols à partir d'une inversion jointe de
données d'infiltrométrie et de résistivité électrique: Expériences numériques.
Wainer Karine : Tentative de déconvolution des différents facteurs jouant sur la composition isotopique en
oxygène des spéléothèmes de Dordogne.

Liste des participants 13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
1. Adiaffi Bernard Apport de la géochimie isotopique, de l’hydrochimie et
de la télédétection à la connaissance des aquifères de la
zone de contact « socle-bassin sédimentaire »
de la Côte D’Ivoire
2. Ait Lemkademe Anasse Origine de la salinité de l’eau dans les schistes profonds
de la région de Marrakech (Maroc)
3. Al Kwatli Mohamad Amer Evolution volcano-tectonique de la partie Nord de la
plaque arabique (La Syrie), et Application de la Système
d’Information Géographique (cartographie et
modélisation 3D)
4. Belmecheri Soumaya Reconstitution du dernier cycle climatique dans le sud
des Balkans : Géochimie des ostracodes dans les
enregistrements lacustres.
5. Bensenouci Fethi Apport des traceurs naturels à la compréhension des
transferts au travers d’une couche argileuse : Application
aux argilites de Tournemire
6. Boulesteix, thomas Les avalanches de débris dans l’évolution des volcans
océaniques.
7. Bour Ivan Inversion crétacée des bassins sédimentaires de l’Europe
de l’Ouest : contraintes thermochronologiques
8. Bourdelle Franck Thermobarometrie des argiles dans les series naturelles
9. Bouley Sylvain Naktong Vallis, témoin d’une activité fluviale durant
l’Hespérien
10. Bouzid Majda Taille des pores et interactions solides-solutions en
milieu poreux
11. Burtin Arnaud Signature sismologique des glissements de terrains :
La crise de Ramche, Népal Central
12. Caron Benoît Emission de cendres pendant l’activité explosive des
volcans de la région napolitaine en zone distale :
estimation, caractérisation physico-chimique et
construction d’une base de donnée pour mieux évaluer
les aléas volcaniques dans le sud de l’Italie.
13. Chalhoub Maha Effet de l’apport de composts sur la dynamique de l’eau
dans le sol, la disponibilité de l’azote pour la plante et le
lessivage du nitrate : cas d’un sol limoneux cultivé du
Bassin Parisien (Feucherolles).
1

Liste des participants 13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
14. Copard Kévin Reconstruction de l'hydrologie de l'Atlantique Nord à
partir de la composition isotopique du Nd des coraux
profonds
15. Cubas Nadaya Friction des failles déduite par inversion et par étude de
la reproductibilité des expériences en boîte à sable.
16. Delalande Manuëlla Influence des compositions calculées et mesurées de la
vapeur atmosphérique sur les bilans hydrologiques et
isotopiques ( 18 O et 2 H) des lacs de la Mbaka (Tanzanie)
17. Delescluse Matthias Un tout premier épisode de déformation dans le bassin
central indien vers 9 Ma.
18. Farre Bastien Composition chimique de la couche prismatique de la
coquille de Pinctada margaritifera par TOF-SIMS et
TLC
19. Franco Aurore Cinématique et fonctionnement mécanique du système
de failles Polochic-Motagua en Amérique Centrale.
20. Garnier Jérémie Evaluation de la biodisponibilité en Cr des sols de
Niqueländia, Brésil.
21. Gasc Julien Physico-chimie de la déshydratation des roches en
contexte métamorphique : approche expérimentale et
naturaliste
22. Germa Aurélie Nouvelles datations K-Ar sur l’île de la Martinique : un
enregistrement complet de l’évolution de l’arc insulaire
des Petites Antilles
23. Guin Ophélie Model bayésien hiérarchique appliqué à la
dendrochronologie
24. Hoisé Eva Processus d'altération et mobilité du titane à travers la
croûte océanique (Puit de forage ODP 1256D) : Une
approche magnétique
25. Jeandel Elodie Traçage géochimique d'un site de stockage de gaz naturel
26. Kampfer Gunter Extensional fractures in folded laminated carbonates
27. Le Guillou Corentin Graphite, diamond and disordered carbon in ureilites
28. Lekmine Grégory Etude de la dynamique des transports dans des milieux
fracturés par tomographie de résistivité électrique.
2

Liste des participants 13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
29. Léocat Erell Etude géochronologique, géochimique et morphostructurale
des Iles Eoliennes (Sud de la Mer
Tyrrhénienne, Italie). Reconstitution spatio-temporelle
de leur histoire éruptive
30. Mathien Elise Abrupt hydrographic changes in the Bay of Bengal
during the Holocene
31. Mercier Maxime Mesure de la concentration en eau des verres basaltiques
par spectroscopie Raman – application aux inclusions
vitreuses
32. Meresse Sandrine Les terrains chaotiques martiens : origine et formation
33. Ouddane Abdelkader Inversion conjointes des donnees sismiques et électriques
dans les milieux anisotropes
34. Priadi Cindy Développement d’une méthodologie de caractérisation
des phases porteuses particulaires de métaux
35. Robert Alexandra Crustal Structures underneath the Longmen Shan
mountain range from passive seismological data
36. Salvany Tiffany Evolution morpho-structurale de Takamaka (Ile de la
Réunion, Océan Indien) : nouvelles données
géochronologiques et approche géomorphologique.
37. Schneider Sébastien Estimation des parametrises hydrodynamiques des sols à
partir d'une inversion jointe de données d'infiltrométrie et
de résistivité électrique: Expériences numériques.
38. Steer Philippe Etude des interactions tectonique-érosion
et remaillage en éléments fini
39. Tournier Florent Mécanismes et contrôle des phénomènes diagénétiques
en milieu acide dans les grès de l’Ordovicien glaciaire du
bassin de Sbâa, Algérie
40. Vazquez Riveiros Natalia Reconstruction des conditions climatiques, de la
circulation océanique et du volume global des glaces au
cours du stade 11
41. Wainer Karine Tentative de déconvolution des différents facteurs jouant
sur la composition isotopique en oxygène des
spéléothèmes de Dordogne.
3

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Apport de la géochimie isotopique, de l’hydrochimie et de la télédétection à la
connaissance des aquifères de la zone de contact « socle-bassin sédimentaire »
de la Côte D’Ivoire
Bernard Adiaffi (1,2) , Christelle Marlin (1) , Yéï Marie Solange Oga (2) , Marc Massault (1) ,
Aurelie Noret (1)
(1) UMR Interactions et Dynamique des Environnements de Surface, Université de Paris-Sud,
Orsay, France
(2) Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement, Université
d’Abidjan-Cocody, Côte d’Ivoire
Résumé
La Côte d’Ivoire, appartenant à la frange de la forêt tropicale humide Ouest Africaine, connaît
depuis un demi siècle une baisse exponentielle de sa surface forestière, liée à la déforestation
(15 000 km 2 en 1993 contre 83 000 km 2 entre 1955-1958) au profit de l’agriculture. Elle subit
aussi les conséquences du changement climatique : le taux de précipitation et la température
moyenne annuelle qui étaient de 1912 mm/a et de 26.3°C dans la première décennie du 20 e
siècle sont passés respectivement à 1613 mm/a et à 26.9°C actuellement. Pour situer ces
phénomènes, naturel et humain, dans la région SE de la Côte d’Ivoire, nous nous sommes
intéressés aux ressources en eaux souterraines (nappe de fractures du socle d’âge
Paléoprotérozoïque et formations d’âge Mio-Pliocène ou Continental Terminal (CT)
appartenant au bassin sédimentaire). L’objectif de cette étude est d’étudier la recharge des
nappes en présence et le fonctionnement géochimique de chacune d’elles puis entre elles.
L’impact du changement climatique et de la déforestation sur les ressources en eaux
souterraines est discuté sur la base de données chimiques et isotopiques. Les résultats
montrent que la nappe du CT, globalement libre, est très peu minéralisée (CE moyen de 43
µS.cm- 1 ) et acide (pH moyen de 4.7). Au Nord de cette nappe, les eaux du socle enregistrent
une CE nettement plus élevée (moyenne de 216 µS.cm- 1 ) et un pH plus élevé (moyenne de
6.5). Ces deux nappes fonctionnent différemment en fonction de la nature et de la porosité des
aquifères. Si la nappe du CT montre des eaux très récentes (

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Apport de la géochimie isotopique, de l’hydrochimie et de la télédétection à la
connaissance des aquifères de la zone de contact « socle-bassin sédimentaire »
de la Côte D’Ivoire
Bernard Adiaffi (1,2) , Christelle Marlin (1) , Yéï Marie Solange Oga (2) , Marc Massault (1) ,
Aurelie Noret (1)
(1) UMR Interactions et Dynamique des Environnements de Surface, Université de Paris-Sud,
Orsay, France
(2) Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement, Université
d’Abidjan-Cocody, Côte d’Ivoire
Résumé
La Côte d’Ivoire, appartenant à la frange de la forêt tropicale humide Ouest Africaine, connaît
depuis un demi siècle une baisse exponentielle de sa surface forestière, liée à la déforestation
(15 000 km 2 en 1993 contre 83 000 km 2 entre 1955-1958) au profit de l’agriculture. Elle subit
aussi les conséquences du changement climatique : le taux de précipitation et la température
moyenne annuelle qui étaient de 1912 mm/a et de 26.3°C dans la première décennie du 20 e
siècle sont passés respectivement à 1613 mm/a et à 26.9°C actuellement. Pour situer ces
phénomènes, naturel et humain, dans la région SE de la Côte d’Ivoire, nous nous sommes
intéressés aux ressources en eaux souterraines (nappe de fractures du socle d’âge
Paléoprotérozoïque et formations d’âge Mio-Pliocène ou Continental Terminal (CT)
appartenant au bassin sédimentaire). L’objectif de cette étude est d’étudier la recharge des
nappes en présence et le fonctionnement géochimique de chacune d’elles puis entre elles.
L’impact du changement climatique et de la déforestation sur les ressources en eaux
souterraines est discuté sur la base de données chimiques et isotopiques. Les résultats
montrent que la nappe du CT, globalement libre, est très peu minéralisée (CE moyen de 43
µS.cm- 1 ) et acide (pH moyen de 4.7). Au Nord de cette nappe, les eaux du socle enregistrent
une CE nettement plus élevée (moyenne de 216 µS.cm- 1 ) et un pH plus élevé (moyenne de
6.5). Ces deux nappes fonctionnent différemment en fonction de la nature et de la porosité des
aquifères. Si la nappe du CT montre des eaux très récentes (

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Origine de la salinité de l’eau dans les schistes profonds
de la région de Marrakech (Maroc)
A. Ait Lemkademe 1 , J-L. Michelot 1 ,
A. Benkaddour 2 , L. Hanich 2 , A. Maliki 3
(1) Laboratoire IDES, CNRS - Université Paris-Sud, Orsay
(2) Laboratoire des Géoressources, Faculté des Sciences et Technique de Marrakech
(3) Service Hydrogéologie et Environnement, Managem, Casablanca
Dans la région de Marrakech, une salinité excessive a été constatée plus ou moins
ponctuellement dans l’eau de certains puits, destinée à la consommation humaine et à
l’irrigation.
D’autre part, l’installation d’une mine polymétallique à 16 km au NW de Marrakech et
l’avancement des travaux d’exploitation ont mis en évidence l’existence de venues d’eaux
profonde très salées : la salinité dépasse en certains points 80g/l.
Les objectifs de la thèse sont i) de comprendre l'origine des eaux salées de la mine et celle
de leur salinité et ii) d'examiner la contribution potentielle de cette source de salinité
profonde, qui aura été caractérisée localement dans la mine, aux salinités élevées observées
dans la nappe superficielle, à l'échelle régionale.
Après une étude préliminaire, une deuxième campagne, de prélèvement a été réalisée en
vue d’analyses chimiques (y compris le bromure) et isotopiques ( 18 0 et 2 H de l'eau, 34 S et 18 O
du sulfate dissous) afin de compléter les données à l’échelle locale.
L’échantillonnage a concerné les venues d’eau de la mine ainsi que l’eau des puits de
surface notamment ceux de la région NW de la mine.
Les analyses chimiques montrent les contributions de trois pôles : une solution chlorurée
calcique, une solution chlorurée sodique et une eau douce. Le rapport Br - /Cl - des eaux des
puits de surface est supérieur à celui de l’eau de mer : il varie entre 0.004 et 0.017. Ce rapport
élevé semble être celui des eaux de surface de toute la région (nappe de l’Haouz) et pourrait
résulter des interactions entre l’eau et la roche encaissante (présence de matière organique ?).
Cependant les eaux du fond, notamment les plus salées, sont caractérisées par un rapport
Br - /Cl - inférieur à celui de l’eau de mer, qui pourrait dériver de la mise en solution
d’évaporites.
Les analyses isotopiques ( 34 S et 18 O) des sulfates dissous ont donné des valeurs qui varient
respectivement entre 5 et 15‰ V-CDT, 6 et 12‰ V-SMOW. Ces gammes peuvent
correspondre à des évaporites marines permiennes ou triasiques.
Les teneurs en isotopes stables des eaux prélevées montrent que tous les points se placent
au-dessous de la droite météorique mondiale. Il semble que cette position puisse être due,
d’une part, à une influence de l’évaporation pour les eaux du fond et les puits du NW de la
mine et, d’autre part, à un mélange avec une solution qui a une composition isotopique
similaire à celle de l’eau de mer pour les autres puits.
Le calcul de l’indice de saturation des eaux indique qu’elles sont saturées/sursaturé vis-àvis
de la calcite, la dolomite et le gypse. La dissolution/précipitation de ces minéraux et les
interactions eau-roche (altérations, échanges cationiques…) vont donc contrôler les teneurs
cationiques des eaux.
La comparaison des résultats des deux campagnes a permis de mettre en évidence des
changements dans le temps de la composition chimique des puits du NW de la mine. Cette
évolution pourrait être en relation avec des variations dans le temps des contributions relatives
des différentes sources de salinité.
Résumé 2 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Evolution volcano-tectonique de la partie Nord de la plaque arabique (La
Syrie), et Application de la Système d’Information Géographique
(cartographie et modélisation 3D)
Mohamad Amer AL KWATLI
mohamad-amer.al-kwatli@u-psud.fr
Prof. Pierre Yves Gillot
Prof. yad Al Gharib
1. Université Paris11, Laboratoire de Géochronologie Multi-techniques U.P.S. - I.P.G.P., UMR
CNRS 8148 IDES.
2. Université de Damas.
Ce programme a pour ambition de reconstituer l’évolution géodynamique de la partie Nord
de la plaque arabique, en particulier la Syrie), depuis le Mésozoïque Supérieur jusqu’à
l’actuel, par l’étude de l’activité volcanique.
Le volcanisme en Syrie se produit dans un contexte tectonique régional complexe, entre la
microplaque Levantine (une partie de la plaque africaine) et la plaque Arabie, séparées par le
système de failles de la Mer Morte.
L'activité volcanique en Syrie fait partie du magmatisme développé le long de la partie
orientale de la mer rouge. Elle consiste en plusieurs phases de mise en place de grands
plateaux basaltiques du Jurassique à l’actuel.
Ce volcanisme enregistre l’évolution du cadre géodynamique de la Syrie depuis plus de
100Ma, et son chimisme, ou les enclaves qui peuvent être présentes dans les laves,
renseignent sur cette évolution. Cette activité volcanique a largement contribué a la
structuration de la couverture géologique de la Syrie ; sa distribution et les conditions de mise
en place rendent compte du socle sous-jacent et de ses structures tectoniques. L’étude
géochimique permet aussi d’identifier la source de ces magmas et de caractériser le manteau à
la verticale.
Nous proposons de faire une étude exhaustive du volcanisme Syrien.
Evolution volcano-tectonique.
Cette étude comportera un volet Volcano-Tectonique : alignement des centres éruptifs,
évolution du volcanisme en fonction du cadre tectonique, estimation du volume des produits
émis au cours du temps…). Ces études profiteront des travaux effectués antérieurement sur la
tectonique de la Syrie (Cornell University Syria Project).
Evolution Géochimique des produits émis :
L’étude géochimique des magmas émis par les différentes provinces syriennes au cours du
temps permet de rendre compte de l’évolution du cadre géodynamique.
Chronologie des évènements volcaniques :
Notre étude sera basée sur une systématique géochronologique potassium-argon et argonargon
qui permettra d’établir les schémas d’évolution, de caractériser les fonctionnements des
directions tectoniques aux différentes époques, les modèles des évolutions géochimiques et de
quantifier les évolutions morpho-structurales et les volumes éruptés au cours du temps
Cartographie numérique, basée sur l’imagerie et le SIG :
Nous nous proposons, dans cette étude, de reprendre une cartographie de détail de ces
provinces volcaniques, et d’exploiter pour cela les données d’imagerie satellitaire, en utilisant
les logiciels adaptés au Système d’Information Géographique et les MNT afin de contraindre
les volumes et les morphologies. Nous nous proposons de poursuivre le travail de
modélisation 3D de la topographie de surface, celle du socle en profondeur ainsi que celle du
Moho (la plaque arabique, et la Syrie), à partir des données d’interprétation de sismique et
gravimétrie.
Résumé 3 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Reconstitution du dernier cycle climatique dans le sud des Balkans :
Géochimie des ostracodes dans les enregistrements lacustres.
S. Belmecheri 1 , U. von Grafenstein 1 , A. Bordon 1 , N.Andersen, 2
A.-M. Lézine 1 , B. Caron 3 , E., A. Mazaud 1 , C. Robert 4 .
1 LSCE, UMR 1572, Orme des Merisiers, CEA, 91191 Gif/Yvette cedex
2 C.A.U. Kiel, Max Eyth Str. 11, 24118 Kiel, Germany.
3 Dipartimento Geomineralogico, Università di Bari, via Orabona 4, 70125 Bari, Italie
4 CEREGE, UMR 6635 Europôle méditerranéen de l’Arbois, BP 80, 13545 Aix-en-Provence cedex 4
Cette étude à pour but de reconstituer la variabilité climatique durant le dernier cycle
glaciaire-interglaciaire enregistrée dans la longue séquence d’Ohrid (Sud des Balkans). Et ce
en analysant la composition isotopique des ostracodes fossiles afin d’obtenir une
reconstitution quantitative de la composition isotopique des précipitations passées.
La base et le sommet de la séquence sont bien datés grâce à l’identification de plusieurs
émissions volcaniques (P11, X6, Y3 etY5) et des mesures de radiocarbone AMS (UMS
ARTEMIS). Les datations montrent que le dernier cycle climatique est représenté.
Le signal de δO 18 enregistré dans les carapaces carbonatées d’ostracodes présents uniquement
dans les phases tempérées, montre une grande amplitude de fluctuation. Cette dernière peut
être expliqué par l’origine des précipitations (source méditerranée) et la sensibilité de la
balance hydrologique qui est bien démontrée dans les données isotopiques actuelles. Ces
données montrent un grand écart entre la composition isotopique des précipitation et celle de
l’eau du lac relié un enrichissement évaporatif. Elles traduisent de ce fait l’hydrologie très
complexe du bassin versant caractérisé par un modelé karstique, et apportent une information
essentielle sur les conditions hydrologiques qui permettent de contraindre et d’interpréter le
signal climatique.
Le signal δC 13 quant à lui, semble mieux répondre aux changements climatiques, il reflète les
différentes sources du CO 2 dissout (T DIC) présent dans le lac. La chute du δC 13 observée à la
transition du stade glaciaire (OIS 6) au stade interglaciaire (OIS 5) traduit le développement
des sols qui affecte le bilan du T DIC . La dégradation de la matière organique des sols libérera
du CO 2 très pauvre en 13 C, ce CO 2 présent dans les eaux souterraines qui rechargent le lac va
entraîner la chute du δC 13
TDIC . Des valeurs plus élevées (entre 0 ‰ et +2 ‰) typiques des
régions karstiques (cas du lac étudié) où le CO 2 provient de la dissolution des calcaire marins
du bassin versant, sont observées en période glaciaires. La comparaison de la géochimie
isotopique des carapaces d’ostracodes avec l’ensemble des résultats multi-proxy de
l’ensemble de la série sédimentaire incluant la susceptibilité magnétique, la sédimentologie et
la minéralogie, la géochimie sédimentaire et la palynologie; montre que les périodes
interglaciaires sont caractérisées par de fortes précipitations responsables du remplissage du
karst (augmentation de la calcite) et de la formation de sols ( 13 C et extension forestière). Les
périodes glaciaires, sont caractérisées par un système karstique inopérant (absence de calcite
et d’ostracods) et une végétation dominée par les espèces froides, steppiques.
Résumé 4 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Apport des traceurs naturels à la compréhension des transferts au travers d’une couche
argileuse : Application aux argilites de Tournemire
Fethi Bensenouci, fethi.bensenouci@irsn.fr
Boîte Postale n° 17 - F-92 262 Fontenay aux Roses Cedex
Les formations argileuses compactées profondes sont considérées comme une barrière
géologique potentielle pour le stockage de déchets radioactifs grâce, notamment, à leurs
propriétés hydrauliques et de rétention de radionucléides. L’évaluation de la sûreté d’un site
de stockage passe, entre autres, par la caractérisation des transferts dans ces formations. Dans
les argilites de Tournemire, étudiée par l’IRSN, la diffusion est considérée comme le
processus de transport dominant. Dans un tel cas, l’étude des profils de traceurs naturels (H,
18 O, Cl - , 4 He…) dans les eaux interstitielles à l’échelle de la formation apparaît comme une
méthode pertinente pour caractériser les transferts. Elle est complémentaire d’autres
approches (expériences de diffusion au laboratoire ou sur le terrain), susceptibles d’être
affectées par des problèmes d’effet d’échelle. Pour la détermination des teneurs en H, 18 O et
Cl - des eaux interstitielles, deux techniques d’équilibration ont été adoptées : la diffusion
radiale en phase liquide et l’échange diffusif en phase vapeur. La diffusion radiale a permis
d’estimer, outre les concentrations, les coefficients de diffusion effectifs du deutérium et
d’un anion (le bromure). Les profils de teneurs en isotopes stables obtenus par les deux
techniques sont très concordants, et montrent un net décalage par rapport à ceux obtenus
auparavant, par distillation sous vide à 50°C. Ce décalage confirme les artéfacts liés à cette
dernière technique (distillation incomplète, tailles des grains…). Globalement, les profils se
présentent sous la forme de courbes en cloche, résultant d’un échange diffusif entre l’eau
interstitielle des argilites et celle des aquifères qui les encadrent. Dans le but de valider les
résultats obtenus, trois techniques (Lixiviation, Echange diffusif en phase vapeur et la
Distillation sous vide à 150°C) ont été appliquées aux échantillons de roches utilisés pour la
diffusion radiale. La modélisation des transferts fera suite au travail expérimental, ceci en
utilisant deux codes de calcul : HYTEC et FLOTRAN.
Résumé 5 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Les avalanches de débris dans l’évolution des volcans océaniques.
T. Boulesteix, thomas.boulesteix@u-psud.fr
1 er étage bât. 504 sciences de la terre, Université Paris-Sud, Orsay
Les grands glissements de flanc représentent un risque majeur pour les populations vivant
sur les îles océaniques et les environnements côtiers alentour. Ces épisodes génèrent des
avalanches de débris qui peuvent engendrer des tsunamis destructeurs. Au large des îles
Canaries, plus de 20 déstabilisations de grande ampleur ont été reconnues lors de campagnes
géophysiques marines, dont au moins 5 pour le seul complexe éruptif de Ténérife. L’âge de
ces effondrements, leur récurrence, les facteurs contrôlant leur déclenchement et la
dynamique des avalanches de débris demeurent néanmoins très mal contraints. Cette thèse
porte sur une étude systématique des grands glissements de flanc ayant affecté l’île de
Tenerife. L’étude inclue : (1) des investigations de terrain en surface et dans des galeries
souterraines à usage hydrologique, afin de reconnaître et d’échantillonner les formations
volcaniques situées de part et d’autre de la structure de chaque glissement, (2) la datation de
ces formations en K/Ar et en Ar/Ar, (3) des analyses chimiques et isotopiques sur les
différentes roches prélevées, visant à caractériser la dynamique d’évolution de la
composition des laves avant et après chaque effondrement, (4) une approche
géomorphologique préalable à des simulations numériques pour comprendre la dynamique
des avalanches de débris.
Nous présentons ici les résultats préliminaires sur le glissement le plus récent, celui d’Icod
que nous comparons au glissement Nord de l’île de Tahiti (Polynésie française). La cicatrice
du glissement d’Icod (≈200km 3 ) comprend un resserrement important à sa base, amorçant le
chenal dans lequel l’avalanche s’est épanchée en un lobe allongé sur près de 80km. A
l’inverse, la cicatrice de l’avalanche Nord de Tahiti, d’un volume d’environ 500km 3 est très
évasée et a permis un large étalement de l’avalanche sur les pentes sous-marines de l’île
jusqu’à environ 70km des côtes. Nos simulations mettent en évidence une dynamique
radicalement différente de ces deux écoulements que nous attribuons principalement à la
morphologie de la zone de départ.
Résumé 6 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Inversion crétacée des bassins sédimentaires de l’Europe de
l’Ouest : contraintes thermochronologiques
I. Bour 1 , J. Barbarand 1 , M. Pagel 1 , C. Gautheron 1 , Y. Gunnell 2 , J. Yans 3
1. Université Paris-Sud, UMR CNRS-UPS 8148 IDES, Bâtiment 504, F-91405 Orsay cedex, France,
2. Université Denis-Diderot Paris 7, UMR CNRS 8591 Laboratoire de Géographie physique, 1 place
Aristide-Briand, F-92190 Meudon, France,
3. Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix, 61 rue de Bruxelles, B-5000 Namur, Belgique
La stabilité des domaines de socle est une question fondamentale pour étudier les zones
intraplaques et comprendre leur histoire. Parmi ces domaines, les massifs ardennais et
bohémien montrent aujourd’hui à l’affleurement des séries paléozoïques structurées à
l’orogenèse varisque, sur lesquelles reposent en discordance des lambeaux de sédiments
(Trias à Eocène). L’absence actuelle de couverture sédimentaire continue sur l’ensemble de
ces soubassements suggère qu’ils n’ont jamais été intégralement recouverts. Cependant, il est
probable que les dépôts des grands bassins environnants (ex : bassin de Paris, de Saxe, SW
germanique, de Pologne) se soient étendus sur le socle ardennais et bohémien. La surface
d’extension de ces bassins a évolué au cours du temps, en fonction de l’eustatisme et de la
géodynamique. Ainsi, la relation entre socle et bassins demeure incertaine.
En l’absence de séries biostratigraphiques, la géométrie de ces dépôts de couverture sur ces
deux massifs peuvent être déterminées par la thermochronologie basse température : datation
traces de fission (TF) et (U-Th)/He sur apatite. Ces méthodes permettent de reconstituer
l’histoire thermique et de quantifier chronologiquement les déplacements verticaux affectant
les premiers kilomètres de la croûte : entre 110±10°C et 40°C qui, pour un géotherme moyen,
correspondent à des profondeurs comprises entre ~4 km et ~1,5 km. L’échantillonnage a été
réalisé sur les terrains hercyniens du massif ardennais (Belgique) et bohémien (République
Tchèque) ainsi que sa périphérie (Allemagne, Autriche).
En Ardennes, les âges TF déterminés sur des cinérites viséennes et grés dévoniens des
Synclinoria de Dinant et de Namur sont compris entre 147±20 et 258±18 Ma. Les longueurs
TF sont comprises entre 12±0,36 et 13,2±0,39 µm. Ces données, modélisées sous AFTSolve©
en tenant compte du contexte géologique régional, fournissent des histoires thermiques
homogènes sur l’ensemble du massif ardennais. Elles montrent des réchauffements du
soubassement primaire fini-carbonifère et au Crétacé supérieur qui sont ici interprétés comme
la conséquence de dépôts sédimentaires. Ils sont suivis par deux stades de refroidissement
pouvant être le résultat de phases érosives. Le second stade correspond probablement à une
érosion de la couverture sédimentaire du Crétacé supérieur la limite Crétacé–Paléogène.
En Bohême, les âges TF déterminés sur les granites et gneiss d’âge paléozoïques (Sudètes
et massifs Ouest, Sud et centre bohémien) présentent un intervalle plus large compris entre
76±5 et 324±15 Ma et des longueurs FT comprises entre 11,14±0,24 et 14,06±0,13 µm. Les
modélisations AFTSolve© associées sont plus complexes et soulignent des parcours
thermiques polyphasés plus ou moins diachrones selon les régions. Ces différences peuvent
être associées (1) à des événements tectoniques régionaux (massif segmenté en différentes
unités structurales), (2) à des variations d’épaisseurs de dépôts sédimentaires dépendant de la
paléotopographie, (3) à des dépôts marins du Jurassique supérieur et Crétacé supérieur
actuellement érodés.
Ces résultats, intégrés aux données de paléotempératures déjà existantes (construction
d’une base de données géoréférencées des âges TF sur l’Europe de l’Ouest), permettent
d’apporter une meilleure connaissance de la paléogéographie des zones dépourvues
aujourd’hui de sédiments et une meilleure reconstitution de l’histoire thermique de ces bassins
au cours du méso-cénozoïque.
Résumé 7 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
THERMOBAROMETRIE DES ARGILES DANS LES SERIES NATURELLES
Franck BOURDELLE 1
ENCADRANTS : Christian CHOPIN 2 , Teddy PARRA 1 , Olivier BEYSSAC 2
COLLABORATEURS : Eric KOHLER 1 , Abderrazack EL ALBANI 3
1 IFP, Département de Géochimie, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92 852 RUEIL-MALMAISON Cedex, France
2 ENS, Laboratoire de Géologie UMR 8538, 24 rue Lhomond, 75 005 PARIS, France
3 UFR SFA POITIERS, Laboratoire HydrASA UMR 6532, bât. Sciences naturelles, 40 avenue du
recteur Pineau, 86 022 POITIERS Cedex, France
franck.bourdelle@ifp.fr
Les micas et les chlorites sont des minéraux ubiquistes dans la plupart des roches
diagénétiques, qu’elles soient de nature réservoir, de nature couverture, ou du domaine de
faible métamorphisme. Leurs compositions chimiques dépendent des conditions thermo
barométriques et de la composition de la roche (Vidal & al., 1999a, Parra & al., 2001). Ces
minéraux peuvent donc devenir de très bons marqueurs de l’histoire d’enfouissement au cours
de la diagenèse. Pourtant, l’étude des variations de composition de ces minéraux en fonction
de la pression et de la température, contraintes par ailleurs, n’a été que partiellement entreprise
(Cathelineau, 1988, Kranidiotis 1987). Les relations obtenues ont régulièrement été liées à la
température. Elles ont ainsi permis d’établir un certain nombre de thermomètres, dont le
domaine d’application en terme de roche et de conditions P-T°, est souvent limité.
L’ambiguïté des thermomètres et baromètres repose sur le fait que les variations de
compositions des minéraux utilisés pour l’estimation peuvent être importante, même à
l’échelle de la lame mince (Parra & al., 2000). De plus, la pression calculée d’une part et la
température d’autre part, ne sont pas forcement en adéquation. Cependant, ils demeurent de
bons outils d’études rapides, qui permettent de mieux contraindre ultérieurement de possibles
donnés thermodynamiques sur les solutions solides des phyllosilicates.
Dans le cadre d'une étude préliminaire, nous nous sommes proposés d'observer
l’évolution de cette chimie des argiles le long d’un gradient thermique, de comprendre les
variations de composition de ces minéraux et de corréler ces résultats aux données de
températures. La zone d’étude se situe dans les Alpes suisses, prés de la ville de Glarus. C’est
un secteur maintes fois étudié dont les conditions thermiques ont été déjà contraintes grâce à
plusieurs thermo baromètres (Rahn, 1995). C’est une zone située à la transition entre la
diagenèse et le métamorphisme, représentant une gamme de température estimée entre 200° et
320°C. Afin de préserver la texture et de voir d’éventuelle relation entre variation de
composition et agencement des minéraux, nous avons eu besoin d’analyses ponctuelles
effectuées au MET (EDS standardisée) sur un support de type lame fine. A cet effet, nous
avons réalisé le découpage de lames ultraminces avec un FIB (Sonde ionique focalisée).
Les premiers résultats montrent une évolution compositionnelle des chlorites et des
micas qui peut être expliquée par des substitutions chimiques et corrélée aux variations des
conditions d'enfouissement. Ainsi, entre 200 et 300°C, les chlorites présentent des évolutions
de leur contenu (notamment du rapport Fer-Magnésium) supposant des substitutions
Tschermak et Ferromagnésienne, alors que les micas présentent deux substitutions
supplémentaires : la substitution Pyrophyllitique et la substitution Di-Trioctaédrique. Les
prochaines analyses doivent permettre de coupler de manière précise variations chimiques et
variations thermo barométriques.
La mise en relation de ces substitutions avec les données de pression et de
température, la multiplication des analyses et l'application du même protocole à une deuxième
zone d'étude (Gulf Coast, USA) doivent permettre, in fine, la mise en place des outils
permettant d’obtenir, à partir des argiles, des informations quantitatives sur l’histoire thermo
barométrique des roches.
Résumé 8 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Naktong Vallis, témoin d’une activité fluviale durant l’Hespérien
S. Bouley V. Ansan N. Mangold Ph. Masson et G.Neukum
(sylvain.bouley@u-psud.fr)
La plus part des reséaux de vallées sur Mars se situe dans les terrains cratérisés du sud et sont
d’âge Noachien (>3.7Ga). Néanmoins dans la même région se trouvent des dépots
Hespériens (entre 3.2 et 3.7 Ga) appellés plaines intercratères. La relation entre ces plaines
intercratères et les réseaux de vallées et plus particulierement les têtes de vallées permettent
de déterminer la durée de l’activité fluviale à différents endroits. Nous avons concentré notre
étude sur Naktong Vallis, la partie sud du plus grand réseau de vallée martien s’étalant sur
4700 km. Naktong Vallis d’une longeur de 1200 kim prend source dans Terra Sabae (4°S,
38°E) et debouche à l’est du cratère Arago (10°N, 30°E). Le réseau fluvial est composé de
plusieurs tributaires principaux et présente une densité de drainage moyenne de 7.6_10 -3 km -
1 . Il est caractérisé par un ordre de Strahler maximal de 5. Les images à haute résolution de
HRSC de la sonde Mars Express permettent de determiner où les plaines intercratères se
trouvent et d’étudier précisement la morphologie des têtes de vallées sur ces plaines.
Naktong Vallis avec sa vallée rectangulaire et ses têtes en amphithéatres montrent que le
sappement était certainement le processus majeur pour former ce réseau de vallées. De plus
en comptant les cratères, l’âge de la formation des plaines intercratères a été determiné.
Nous avons ainsi constaté que la vallée incise des plaines de l’Hespérien Supérieur et est
recouverte par des plaines de l’Hespérien inférieur. Cependant de faibles incisions sur les
plus jeunes plaines montre une réactivation fluviale à la fin de l’Hespérien. Notre étude
montre la présence de précipitation ou de fonte de neige durant une majeure partie de
l’Hespérien. Le climat a été ainsi certainement plus humide et chaud que le climat actuel
pendant près d’un milliard d’années.
Résumé 9 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Taille des pores et interactions solides-solutions en milieu poreux
a Majda Bouzid, majda.bouzid@u-psud.fr
Encadrée par : b Lionel Mercury et c Jean Michel Matray
a UMR 8148 IDES, bâtiment 504, 3 ème étage, 91 405 Orsay CEDEX
b Institut des Sciences de la Terre d'Orléans, UMR 6113, 45071 Orléans cedex
c IRSN, 92260 Fontenay-aux-Roses
Le rôle de la taille des pores dans les phénomènes de précipitation-mobilisation a été mis en
évidence dans des milieux poreux aussi divers que des bétons, des sols ou des pierres de
construction. Les observations collectées rapportent que certains minéraux ont tendance à
précipiter dans les pores les plus fins, tandis que d’autres précipitent plutôt dans les pores les
plus gros (Benavente et al., 2004). Des études expérimentales sur des matériaux poreux
synthétiques (Dandurand et al., 1982) ont montré une variation de la chimie des solutions
collectées en fonction de la taille des pores d’où elles étaient extraites. Au niveau terrain, de
nombreuses observations conduites dans les stations expérimentales de recherche (e.g. Mont
Terri) montrent une cristallisation de gypse dans les fractures dont l’épaisseur est au moins
supérieure à 10µm d’épaisseur dans la zone endommagée située autour des ouvrages (e.g.
joints de décompression, d’origine tectonique ou de désaturation). Or ces précipitations
peuvent retarder voire empêcher l’auto-scellement des fractures après resaturation des
galeries, et ainsi faciliter le transfert des radionucléides dans cette zone.
L'objectif de notre étude est de développer une approche expérimentale permettant de
déterminer les paramètres contrôlant la cristallisation/dissolution des sels en fonction de la
taille des pores et des conditions physico-chimiques du milieu. Pour ceci nous travaillons sur
la précipitation de sels dans des capillaires et des filtres nano à micrométriques. Nous utilisons
aussi une presse à membrane et une ultra-centrifugeuse qui permettent d'étudier la variation
de la composition chimique des solutions extraites en fonction de la taille des pores.
Ces travaux sont menés sur des matériaux synthétiques analogues des matériaux naturels,
pour travailler individuellement sur chaque paramètre mis en jeu.
Benavente D., Garcia del Cura M.A, Garcia-Guinea, Sanchez-Moral S., Ordonez S. (2004) J.
Crystal Growth 260, 532-544.
Dandurand J.L., Mizele J., Schott J., Bourgeat F., Valles V., Tardy Y. (1982) Sci. Géol. Bull.
35, 1-2, 71-79.
Résumé 10 sur 41

Résumé :
13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Signature sismologique des glissements de terrains :
La crise de Ramche, Népal Central
Arnaud BURTIN contact: burtin@geologie.ens.fr
Laboratoire de Géologie, École Normale Supérieure de Paris – CNRS
Le Népal comme tout l’arc himalayen subit chaque année une saison des pluies
soutenues de Juin à Octobre, et voit l’occurrence de nombreux glissements de terrain ayant
d'importantes conséquences sociétales. Pendant la mousson d'été 2003, la première phase de
l’expérience sismologique Hi-CLIMB, déployée à travers la haute chaîne, a permis un suivi
de l’ensemble des « glissements de terrain » ayant eu lieu le long de la rivière Trisuli. Pour
l’un d’entre eux (le glissement du 15 août 2003 près de Ramche), des photos de terrains et des
témoignages locaux permettent de le localiser dans le temps et l’espace. Cependant
l’observation des huit heures d’enregistrements sismologiques ainsi que l’analyse spectrale du
contenu associé aux glissements montrent de nombreuses complexités à des échelles de temps
variables : de la seconde à plusieurs dizaines d'heures.
Associé à la crise de Ramche, trois pulses majeurs d’énergie de plusieurs dizaines de
secondes sont observés, dont un est probablement induit par la zone éboulis visible sur les
photos de terrain. La relocalisation par délai des arrivées d'onde de ces événements les placent
tous au niveau des ravines de Ramche. Situées au front de la haute chaîne parmi les pentes
super-critiques, ces ravines seraient à l’origine d'un signal sismique de plusieurs heures, avec
un accroissement du bruit sismique haute-fréquence comparable à celui mis en évidence plus
au nord comme étant une manifestation du transport de la charge de fond dans la rivière
Trisuli. Les caractéristiques de ce signal sismologique sont également visibles à plusieurs
reprises lors de l'été 2003 (une vingtaine de fois). Leurs occurrences ont pour origine la
présence de fortes pluies provoquant au sein de ces ravines des coulées de débris qui sont
responsables de l’augmentation du bruit de fond sismique (choc entre blocs) et pouvant
également expliquer les pulses de concentration des matières solides dans les rivières
himalayennes.
À cela et précédent les glissements de Ramche, des micro-pulses de quelques secondes
cohérents entre stations pourraient être associés à une érosion de berge des ravines par la
chute de blocs rocheux métriques et/ou à la possible rupture de « patch » amenant à la
déstabilisation de la pente et à sa rupture. Cependant l’occurrence de ces courts événements
ne semble pas être vérifiée pour la totalité des crises observées pour la période de mousson
2003. L’occurrence de glissement avec une rupture soudaine et importante semblerait être la
conséquence des déstabilisations de pente provoquées par les ravines et ne serait pas
entièrement induite par la pluviométrie.
Résumé 11 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Emission de cendres pendant l’activité explosive des volcans de la région napolitaine en zone
distale : estimation, caractérisation physico-chimique et construction d’une base de données
pour mieux evaluer les aléas volcaniques dans le sud de l’Italie.
Benoît Caron 1 , Roberto Santacroce 1 , Giuseppe Siani 2 , Martine Paterne 3 , Roberto Sulpizio 4 ,
Giovanni Zanchetta 1
1 Dipartimento di scienze della Terra, via S. Maria 53, 56126, Pisa, Italy; 2 IDES, Université
Paris-Sud , bât. 504, 91405 Orsay, France; 3 LSCE-CNRS, bât. 12 av. De la Terrasse, 91198
Gif sur Yvette, France; 4 Dipartimento Geomineralogico, via Orabona 4, 70125, Bari, Italy
Outre la destruction des sites proches des volcans, l’accumulation de cendres
volcaniques en zones distales peut provoquer l’écroulement des toits, l’interruption des lignes
(transports, électricité, téléphone…). De tels effets se sont sûrement vérifiés dans le passé
dans la région napolitaine et dans des vastes zones de la Campanie et des Pouilles, atteintes
par les dépôts de cendres émises pendant l’activité des volcans napolitains Somma-Vesuvio,
Campi Flegrei, Ischia et Procida. Or, malgré les récents avancements dans la définition de la
chronostratigraphie des séries volcaniques napolitaines (Andronico et al., 1996 ; Civetta et al.,
1998), les propriétés physiques des dépôts de cendres localisés en zone distale restent encore
à déterminer et caractériser. L’estimation de la dispersion, la caractérisation physico-chimique
et la construction d’une base de donnée permettront de mieux évaluer les aléas volcaniques
dans le sud de l’Italie. En effet, l’évaluation de la dangerosité associée à leur dépôt n’est pas
complètement intégrée dans les modèles de mitigation du risque volcanique (Cioni et al.,
2003 ; Sulpizio et al., 2005).
La multidisciplinarité est nécessaire pour mener à bien ce projet de recherche. A partir
des nouveaux affleurements et des nouvelles carottes sédimentaires, les analyses
téphrostratigraphiques permettront de compléter la base de données de chaque éruption ainsi
que la reconstruction des zones de dispersion de ces évènements éruptifs. Cette première
année de thèse fut focalisée sur l’étude de deux carottes sédimentaires prélevées
respectivement dans le Lac d’Ohrid en Albanie (JO2004) et dans la mer Ionienne (MD90-
918).
JO2004 est l’objet d’une étude à haute résolution. Son observation minutieuse et les
analyses géochimiques des éléments majeurs sur les esquilles de verres volcaniques détectées
ont permis de retrouver quatre éruptions : P-11 de Pantelleria (131 ka), Y-5 Ignimbrite
Campanienne (39 ka) et l’éruption Y-3 (30 ka) associées aux Champs Phlégréens, et une
éruption campanienne, X-6 (107 ka).
MD90-918 est échantillonnée dans le but d’obtenir une chronostratigraphie à partir de
la composition isotopique de l’oxygène (δ18O) de foraminifères Globigerinoides ruber. Puis,
une tephrostratigraphie détaillée de la carotte sera développée à partir d’un comptage de la
fraction détritique et en particulier d’esquilles de verres volcaniques. Une analyse préliminaire
a permis d’identifier six niveaux de tephra dont l’éruption Vésuvienne de Mercato. Un
troisième échantillonnage a été effectué en continue pour obtenir un enregistrement
paléomagnétique détaillé permettant, entre autre, de restituer les évènements
paléomagnétiques et paléoclimatiques.
D’autre part, une étude géochimique des éléments majeurs de tephra provenant de trois
carottes du lac de Scutari (Albanie) a permis de retrouver les éruptions de Pollena (472 AD),
Avellino (3760±70 yr BP) ainsi qu’une troisième éruption des Champs Phlégréens qui reste à
définir précisément. Une quatrième éruption historique de l’Etna fut mise en évidence.
L’autre volet de cette première année de thèse fut le développement d’une base de
donnée et d’un SIG concernant l’historique éruptif de chaque volcan italien. Ce SIG permettra
donc d’avoir une fiche d’identité détaillée et complète pour chacune des éruptions.
Résumé 12 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Effet de l’apport de composts sur la dynamique de l’eau dans le sol, la disponibilité de
l’azote pour la plante et le lessivage du nitrate : cas d’un sol limoneux cultivé du Bassin
Parisien (Feucherolles).
Chalhoub Maha
mchalhou@grignon.inra.fr
mahashalhub@yahoo.fr
UMR –INRA/AgroParisTech Environnement et Grandes Cultures
BP 01. 1 Route de Beynes
78850 Thiverval-Grignon
Une étude expérimentale à long terme, à Feucherolles (Yvelines, France), a été initiée depuis
1998 afin d’évaluer l’impact agronomique et environnemental de composts d’origine urbaine.
Trois composts différents par leur propriétés bio-physico-chimiques sont apportés sur
chaume de blé, tous les deux ans, à partir de 1998 jusqu’à présent avec une dose de 4 tonnes
de C organique/ hectare : un compost issu d’ordures ménagères résiduelles après collecte
sélective des emballages propres et secs (OMR), un compost issu de la fraction
fermentescible des ordures ménagères collectée sélectivement (FFOM), un compost issu d’un
mélange de déchets verts et boues de station d’épuration (DVB). Les effets de ces composts
sont comparés à ceux d’un fumier de bovin et à un témoin sans amendement organique. Le
dispositif est cultivé selon une rotation maïs-blé.
Une parcelle de chaque traitement a été équipée avec des tensiomètres pour la mesure de
potentiel de l’eau dans le sol et des sondes TDR (Time Domain Reflectomery) pour la
mesure de la teneur en eau volumique, à différentes profondeurs allant de 20 à 160 cm, et
avec un lysimètre à mêche situé à 40 cm de profondeur pour l’échantillonnage de la solution
de sol.
Afin de suivre la dynamique de l’eau dans le sol, un traçage de l’eau a été fait avec un traceur
inerte conservatif (le bromure). Des prélèvements de sol, tous les 50 mm de pluie sont prévus
jusqu’à 1,20 m de profondeur. Deux campagnes de prélèvement ont déjà été faites. La
cartographie de la dose de traceur épandue en surface du sol indique une variabilité
importante en x et y de l’épandage de bromure effectué qui peut être liée au labour et à
l’hétérogénéité de la pulvérisation.
Les différents profils de bromure observés seront comparés avec ceux simulés à l’aide des
propriétés hydrauliques des sols mesurées pour évaluer les effets de l’apport de ces composts
sur la dynamique de l’eau dans le sol. Pour le suivi de la minéralisation et de la dynamique de
l’azote dans le sol, des prélèvements sur la période octobre 2007- octobre 2008 ont été
prévus sur des parcelles maintenus sans culture et ayant reçu les mêmes traitements. Pour le
suivi du développement de la culture de maïs, l’indice foliaire va être suivi entre mai et
octobre 2008. Pour étudier l’impact de ces apports sur l’ensemble du système (sol, plante,
atmosphère et composts), une modélisation prenant en compte les différents compartiments
du système va être effectuée avec les modèles Pastis (Garnier et al., 2003) et CERES-EGC
(Gabrielle et al., 2005).
Résumé 13 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Reconstruction de l'hydrologie de l'Atlantique Nord à partir de la composition
isotopique du Nd des coraux profonds
Kévin COPARD
Laboratoire IDES, bat 504, université Paris-Sud, 91400 Orsay
Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, bat 12, 91198, Gif-surYvette
Les isotopes radiogéniques du Nd, métaux traces dissous dans l’océan, sont
indépendants des processus de fractionnements qui peuvent se produire au cours des
processus biologiques. Le temps de résidence du Nd dans l’océan, estimé récemment à
environ 500-1000 ans, est inférieur au temps de brassage des eaux océaniques impliquant que
les différentes masses d’eau océanique se caractérisent par des valeurs de l’eNd contrastées
qui dépendent de la distribution très hétérogène des compositions isotopiques en Nd des
formations géologiques contribuant aux sources en Nd dissous à l’océan. Ces isotopes
radiogéniques constituent donc des traceurs isotopiques de choix pour tracer l’origine et le
mouvement des masses d’eau dans l’océan et pour estimer les proportions de mélange
pouvant se réaliser entre les différentes masses d’eau.
Nous nous proposons de transposer ce nouveau traceur de la dynamique des masses
d’eau océanique aux archives sédimentaires que constituent les coraux benthiques baignant
les masses d’eau de sub-surface et intermédiaires (150-1500 m) de la marge Est de
l’Atlantique Nord afin de restituer les évolutions passées de la dynamique de ces masses
d’eau dont le rôle est actuellement sous-estimé dans les modèles de circulation thermocline.
Ce sujet de thèse se propose : (1) de spécifier les phases porteuses du Nd au sein du squelette
corallien ; (2) de réaliser une étude géochimique détaillée afin de comprendre et d’estimer les
interactions géochimiques potentielles pouvant se réaliser entre les squelettes coralliens
aragonitiques et le sédiment encaissant au cours de diagenèse précoce. Ces études permettront
de documenter, d’une manière plus générale, les processus d’acquisition de la signature
isotopique de Nd des carbonates marins ; (3) de réaliser des analyses sur des coraux actuels
localisés sur les marges Est de l’Atlantique Nord et de la mer de Norvège afin de valider cette
nouvelle archive sédimentaire dans la restitution de la dynamique des masses d’eau de subsurface
et intermédiaire et (4) de réaliser une étude paléohydrologique de l’Atlantique nord à
une échelle de temps intégrant les 2000 dernières années. En effet, avec l’augmentation des
gaz à effet de serre et le réchauffement global, les modèles couplés océan-atmosphère
prédisent un ralentissement de la formation des eaux intermédiaires et profondes dans l’océan
Atlantique lié à la dessalure des eaux de surface (IPCC, 2001). Dans ce contexte, nous
chercherons à restituer, à partir de l’analyses des isotopes du Nd des coraux profonds, la
trajectoire des masses d’eau des gyres subpolaires et subtropicales dont les compositions
isotopiques en Nd sont contrastées. Les isotopes du Nd, couplés à d’autres traceurs
géochimiques des masses d’eau ( 14 C) et de température (isotopes stables du C et de l’O),
permettront ainsi de restituer les variations de l’hydrologie des gyres subpolaire et
subtropicale.
Ce travail de thèse s’inscrit dans le projet ANR NEWTON (North-Est Atlantic Water
Mass Geochemical Tracers During the Past 60 Years and Beyond ) qui a débuté en Novembre
2006 et pour une période de 3 années entre les laboratoires IDES, LSCE, LOCEAN et
IFREMER.
Résumé 14 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Friction des failles déduite par inversion et par étude de la reproductibilité des
expériences en boîte à sable.
Nadaya Cubas, cubas@geologie.ens.fr
Laboratoire de Géologie, ENS, 24 rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05
Le but de ce travail est de valider la théorie de l'analyse limite appliquée à un prisme
d'accrétion, permettant la prédiction des séquences de chevauchements. Pour cela, nous nous
proposons de reproduire un prisme en boîte à sable et de retrouver les coefficients de friction
interne et des failles par une méthode d'inversion. Avant l'inversion, une première étape
d'analyse statistique de la reproductibilité des résultats expérimentaux s'avère indispensable.
Pour cela, chaque expérience a été répétée 5 fois. Afin de s'affranchir de l'effet des murs
latéraux, on utilise une boîte réversible permettant 'd'inverser' les coefficients de friction des
bords. A la fin de chaque expérience, le sable est mouillé et coupé pour mesurer les
observables : le nombre, la position, le pendage des rampes et des rétro-chevauchements
ainsi que leur durée de vie. La distance entre ces coupes est choisie de façon à ce que la
variation de l'une à l'autre soit du même ordre que celle d'une expérience à l'autre. Chaque
coupe peut ainsi être considérée comme une expérience indépendante. De plus, après
comparaison entre expériences à friction latérale opposée, seules les coupes n'ayant pas été
affectées par les effets de bords sont sélectionnées. La première étape de cette analyse
statistique consiste à vérifier l'indépendance des observables choisis par un calcul de
corrélation. Dans un second temps, on détermine par un test _ 2 la loi statistique (gaussienne
ou laplacienne) décrivant la distribution de ces observables. On peut remarquer que les
pendages des rampes et des rétro-chevauchements sont essentiellement contrôlés par les
propriétés internes du sable, alors que le nombre, la durée de vie et la position d'une faille
est extrêmement sensible à la géométrie initiale. Une fois la norme choisie, on peut ensuite
définir une distribution de probabilité pour les paramètres de friction (interne, du
décollement et de la rampe).
Résumé 15 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
INFLUENCE DES COMPOSITIONS CALCULEES ET MESUREES DE LA VAPEUR
ATMOSPHERIQUE SUR LES BILANS HYDROLOGIQUES ET ISOTOPIQUES ( 18 O
AND 2 H) DES LACS DE LA MBAKA (TANZANIE)
Delalande Manuëlla, Bergonzini Laurent, Massault Marc
UMR-CNRS 8148 IDES, Université Paris-Sud, Bât 504, 91405 Orsay cedex, France.
manuella.delalande@u-psud.fr
Les bilans hydrologiques des lacs de cratère fermés, de la Mbaka (Masoko,
Katubwi, Kyambangunguru, Ilamba, Kingiri), localisés au Nord du lac Malawi (Sud-Ouest
Tanzanie) sont établis à partir du modèle d'évaporation de Craig-Gordon. Dans cette
approche, le paramètre le plus difficile à évaluer est la signature isotopique de la vapeur
évaporée (δE), qui est indirectement estimée à partir des compositions de la vapeur
atmosphérique (δA) ou évaporante. Etant donné que les solutions obtenues à partir de
l'approche basée sur l'équilibre isotopique entre les précipitations et la vapeur atmosphérique
sont sans réalité physique dans cette région spécifique, les bilans hydrologiques des lacs sont
établis et discutés sur la base des compositions de δA dérivées à partir du bilan du lac terminal
Rukwa et mesurées sur des échantillons de vapeur prélevés au-dessus des plans d'eau étudiés.
Les compositions moyennes de la vapeur atmosphérique locale mesurées (δAm), estimées à -
13,7 ‰ en δ 18 O et à -76 ‰ en δ 2 H, sont légèrement inférieures à celles dérivées à partir du
bilan du lac Rukwa (δ 18 OAtl = -10.4 ‰ et δ 2 HAtl = -64 ‰), ce qui pourrait être
principalement lié à la position moins équatoriale de δAm. Toutefois, ces deux estimations de
δA, influencées par les effets du recyclage continental, sont en accord avec les compositions
des vapeurs atmosphériques mesurées et calculées en Ethiopie. Bien que l'erreur affectant
cette approche repose essentiellement sur la difficulté à déterminer δA avec une haute
précision, le modèle de Craig-Gordon permet de confirmer et de quantifier d'importants
apports hydrologiques dont la provenance ne se limite pas aux bassins de surface associés aux
hydrosystèmes ainsi que, des pertes souterraines élevées. L'estimation de ces flux
hydrologiques rend compte de la typologie propre à chaque lac étudié. La méthode
d'échantillonnage proposée permet quant à elle, d'accéder à une première estimation des
compositions de la vapeur atmosphérique locale et trouve, un intérêt particulier quand leur
détermination reposant sur l'équilibre isotopique entre la vapeur et les pluies n'en permet pas
une bonne approximation. Enfin, elle constitue une alternative raisonnable dans ces régions
spécifiques et reculées dépourvues de lac terminal.
Résumé 16 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Un tout premier épisode de déformation dans le bassin central indien vers 9 Ma.
Matthias Delescluse (delesclu@geologie.ens.fr) et Nicolas Chamot-Rooke.
Laboratoire de géologie, ENS Paris.
La déformation intraplaque diffuse entre l'Inde et l'Australie est distribuée à
travers une zone équatoriale s'étendant de la ride de Chagos Laccadive au bassin de
Wharton, au large de Sumatra. Les forages ODP Leg 116 ont daté plusieurs discordances
enregistrées dans l'épaisse couverture sédimentaire provenant du delta du Bengale. Ces
forages sont localisés au coeur de la zone de déformation diffuse (le bassin central indien),
là où s'étend un vaste réseau de failles inverses orientées E-W accomodant un
raccourcissement N-S. La discordance la plus ancienne sur le site ODP est associée à une
initiation miocène de la déformation, il y a 7,5-8 Ma.
De nouvelles données sismiques acquises en 2000 juste à l'ouest de la ride de
90_‹E apportent un niveau de détail inégalé dans la couche sédimentaire. On y reconnaît les
mêmes discordances miocène, pliocène et pleistocène déjà présentes sue le site ODP 10_‹
plus à l'ouest. Sous la discordance principale miocène, nous détectons systématiquement une
autre discordance miocène plus ancienne démontrant une initiation de la déformation
antérieure à 7,5-8Ma. En « applatissant » les deux discordances miocènes, nous montrons
que seule la seconde permet d'obtenir des couches horizontales et une topographie de socle
initiale avec bassins et horsts. Les nombreuses failles inverses à petits décalages verticaux,
espacées de 3 km étaient probablement actives depuis cette première phase de déformation
et furent ensuite abandonnées autour de 7,5-8 Ma par l'effet d'une localisation progressive
sur des failles plus espacées, encore actives aujourd'hui (Delescluse et al., JDD, EGU 2007).
Les profils sismiques ODP indiquent en fait également cette discordance
antérieure à 7,5-8 Ma mais elle est extrêmement ténue. En utilisant les datations ODP, on
peut néanmoins la situer assez précisemment vers 9 Ma. Le timing de cette toute première
phase de déformation est en bon accord avec les derniers travaux de cinématique finie de
Merkouriev & DeMets (2006) qui déterminent un ralentissement du mouvement
Inde/Somalie et Capricorne/Somalie jusqu'à 11-9 Ma suivi d'un mouvement stable qu'ils
relient à un rééquilibrage des forces après un excès de résistance de la chaîne himalayenne à
la marche de l'Inde. L'accélération de la déformation intraplaque vers 7,5-8 Ma peut alors
être relié au découplage de l'Australie, entraîné par son slab, avec l'Inde toujours freinée par
l'Himalaya, comme expliqué dans notre récente étude cinématique instantanée de la plaque
composite (Delescluse & Chamot-Rooke, 2007).
Résumé 17 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Composition chimique de la couche prismatique de la coquille de Pinctada margaritifera
par TOF-SIMS et TLC
Bastien Farre (bastien.farre@u-psud.fr)
Université Paris XI, Bat. 504, 4 e étage, Orsay
Au sein des coquilles de mollusques, les phases minérales et organiques sont intimement
mêlées. La présence de molécules de comme les protéines, les sucres et les lipides au sein
des matrices organiques a été mise en évidence depuis plusieurs dizaines d'années (Grégoire
et al. 1955, Grégoire 1961, Wada 1980, Weiner 1983, Dauphin & Marin 1995, Dauphin
2003, Miyamoto et al. 2006).
De nombreuses études ont été menées pour caractériser la composition et la structure des
protéines, alors que les données concernant les sucres ou les lipides sont rares. De plus, il y a
peu de données résolvant les relations spatiales entre minéral et organique.
Les améliorations récentes portées à l'imagerie par spectrométrie de masse d'ions
secondaires par temps de vol (TOF-SIMS), due à des sources ioniques à agrégats (A.
Brunelle et al, J. Mass Spectrom 40 (2005) 985-999) a permis une caractérisation in-situ à
des échelles sub-micrométriques de la composition chimique d'échantillons polis. Grâce à
cette méthode, il est possible de d'observer la matière organique au sein des coquilles
(Robachj et al. 2006, Gotliv & Veis 2007).
Un des résultats les plus intéressants concerne la composition chimique de la couche externe
de Pinctada margaritifera : cette couche est composée de prismes calcitiques entourés d'une
enveloppe organique. Il était déjà reconnu que cette couche contenait de nombreux composés
organiques, lesquels peuvent être séparés en fonction de leur solubilité dans les solutions
aqueuses. La partie insoluble est localisée principalement autour de ces prismes calcitiques,
les enveloppant dans un film organique d'environ 1µm. La partie soluble et plutôt retrouvée
dans la phase « minérale » de ces structures.
Les premières observations menées à l'aide des méthodes d'imagerie TOF-SIMS ont été
centrées sur les fragments moléculaires caractéristiques des protéines. Il est apparu que les
protéines sont présentes non seulement dans les cristaux et au sein des cristaux, mais que la
matrice entourant les cristaux n'a une composition chimique ni continue, ni homogène.
De plus, les fragments caractérisant les lipides et les dérivés de lipides ont également été
recherchés, et les résultats de ces recherches concordent avec les analyses TLC. Il semble
que les phospholipides sont présents dans la couche prismatique, et sont principalement
localisés dans les enveloppes entourant les unités prismatiques. Cependant, ainsi que pour les
protéines, les phospholipides ne sont pas présents dans la totalité de la membrane, mais
seulement dans quelques zones précises. Les protéines et les phospholipides forment un
patchwork qui couvre l'ensemble de la membrane, mais sans se superposer.
La TLC a apporté des compléments d'information à ces résultats, confirmant la présence de
lipides dans les échantillons. Les lipides polaires sont principalement des pigments et des
phospholipides. Des mesures supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats
et pour identifier plus précisément ces lipides.
Résumé 18 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Cinématique et fonctionnement mécanique du système de failles Polochic-
Motagua en Amérique Centrale.
A. Franco
Le nord de l'Amérique Centrale, incluant le Guatemala, Honduras, Salvador et le
Mexique, se situe dans une zone complexe d'interaction entre trois plaques tectoniques
majeures: La plaque Amérique du Nord, la plaque Caraïbe et la plaque Cocos. Alors que la
plaque Cocos (CO) subducte, le long de la fosse d'Amérique Centrale, sous les plaques
Amérique du Nord (NA) et Caraïbe (CA), le mouvement relatif NA/CA est principalement
accommodé par le système de failles décrochantes sénestres Polochic-Motagua. Ce système
de failles long de plus de 400 km est à l'origine de plusieurs grands séismes historiques et
récents. Les contributions relatives des failles de Polochic et de Motagua, d'une série de
grabens nord-sud à l'extrémité ouest de la plaque Caraïbe et de l'arc volcanique d'Amérique
Centrale dans l'accommodation de la déformation liée au point triple NA/CA/CO, sont encore
mal comprises.
Cette région apparaît donc comme une cible privilégiée pour l'étude des interactions
entre grandes structures actives et de leur fonctionnement à court comme à long-terme. A
l'échelle régionale, l'étude des déformations actuelles de cette zone de point triple, située à
l'aplomb d'une zone de subduction, permet également d'aborder le problème du couplage
mécanique au niveau de l'interface de subduction.
Nous nous sommes intéressés, dans un premier temps, à la caractérisation et à la
quantification des mouvements de surfaces actuels dans cette région. Nous avons traité les
données GPS issues de trois campagnes de mesure en 1999, 2003, 2006 sur un réseau de 27
points géodésiques répartis au Guatemala et au Salvador selon 5 profils perpendiculaires au
système de failles Polochic-Motagua. Le champ de vitesse obtenu montre que la vitesse
relative NA/CA décroit de 20mm/an à l'est du Guatemala à 12mm/an vers le Centre jusqu'à
une vitesse quasi nulle à l'abord du point triple CA/NA/CO. Le glissement entre ces deux
plaques semble être localisé sous la faille de Motagua, bloqué jusqu'à une profondeur
d'environ 20km. La décroissance de la vitesse est compatible avec une extension est-ouest
d'environ 8mm/an observée à travers les grabens nord-sud entre la faille de Motagua et l'arc
volcanique. Nous avons également pu mettre en évidence un mouvement dextre
d'environ10mm/an, parallèle à la fosse, semblable à celui déjà observé au Costa Rica plus à
l'est. Une collaboration avec l'UNAM (Mexico) m'a permis de compléter mes données par
celles d'un réseau local au Chiapas au sud du Mexique (mesuré en 2002, 2003, 2004 et 2005).
L'intégration de ces données a permis d'une part de mieux séparer la zone de déformation
interne de la plaque CA (extension à l'ouest) de sa partie rigide, et d'autre part, de mettre en
évidence un différentiel de couplage à l'interface de subduction au passage du point triple,
augmentant brutalement d'un couplage très faible entre la plaque CO et la plaque CA à un
fort couplage entre les plaques CO et NA.
D'autre part l'annalyse de données sismologiques acquises entre janvier et juillet 2005,
nous a permis de caractériser la microsismicité actuelle au regard des structures tectoniques
connues. 521 séismes locaux ont pu être détectés durant cette période d'enregistrement, dont
243 par des stations suffisamment nombreuses et proches pour permettre une localisation
d'une précision satisfaisante. Quelques mécanismes au foyer ont également pu être
déterminés. Cette étude sur la région pilote observée montre une microsismicité superficielle
(0-15 km), peu distribuée et principalement localisée, de façon équivalente, sur les failles de
Polochic et de Motagua. Parallèlement une étude de fonctions récepteurs a permis de
localiser vraisemblement la discontinuité de Mohorovic à environ 35 km de profondeur.
Résumé 19 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Evaluation de la biodisponibilité en Cr des sols de Niqueländia, Brésil.
Garnier Jérémie
Les sols développés sur roches ultrabasiques sont connus pour être particulièrement
riche en métaux, comme le nickel (Ni) et le chrome (Cr). Le Cr est présent dans
l’environnement sous deux valences qui se distinguent par leurs propriétés et leur toxicité : le
Cr(III) est un micronutriment très peu mobile, alors que Cr(VI) est un très fort oxydant,
toxique et mobile sous forme d'oxyanion.
Le but de ma thèse est d’évaluer la mobilité et la disponibilité du Cr dans les sols
ultrabasiques de Niquelândia. Pour cela, il convient de connaître les phases porteuses de Cr
(compartimentation) qui contrôlent sa disponibilité, sa valence ainsi que sa mobilité
potentielle. Trois sols ont été décrits et échantillonnés le long d’une toposéquence
caractéristique du massif.
La compartimentation et la disponibilité du chrome dans les différents sols ont été
étudiées à l’aide d’extractions chimiques sélectives réalisées en séquence et en parallèle,
couplées à une étude minéralogique (DRX, MEB-EDS, µXAS et fluorescence X). La
2-
biodisponibilité a été étudiée par des cinétiques d‘échange isotopique (CEI). Les ions CrO4 sont suivis dans la solution du sol après injection dans des suspensions sol/eau (rapport 1/10)
des ions 51 2-
CrO4 comme traceurs de l’échange isotopique. Cet isotope est mesuré dans les
solutions filtrées de sol, extraites aux différents temps d’échange isotopique par comptage
γ, ainsi la cinétique de disparition de la solution est suivie dans le temps.
La teneur en Cr des sols est particulièrement élevée, variant de 5000 à 12000 mg.kg -
1 , et augmentant avec la profondeur. La fraction échangeable de Cr, i.e. extrait au KCl ou au
KH2PO4, est importante, très largement supérieure à celle mesurée dans d’autres sols
ultrabasiques, et augmente avec la profondeur (0-1000 mg.kg -1 pour le Cr(VI)). Cette fraction
représente 0 à 1,9% Crtot pour Cr(III) et 0 à 10,3% Crtot pour Cr(VI). Le Cr échangeable est
donc majoritairement sous sa forme hexavalente, toxique. Le ΔpH (pHKCl-pHH2O) des sols est
positif et augmente avec la profondeur, indiquant que les charges positives de surface
dominent, ainsi en profondeur, la capacité d’échange anionique est supérieure à la capacité
d’échange cationique. Enfin, une corrélation existe entre ΔpH et la quantité de Cr
échangeable.
Ces extractions chimiques sur les sols de Niquelândia, Brésil, ont permis de mettre en
évidence une importante fraction facilement disponible de Cr sous sa forme toxique. Il
convient alors de déterminer les paramètres de contrôle d’échange du Cr(VI) dans ces sols.
Ainsi, des cinétiques d’échange isotopique (CEI) sur le Cr(VI) ont été réalisées pour la
première fois. Cette méthode, qui a déjà montrée son efficacité pour d’autres éléments
comme le Ni, permet de caractériser la dynamique de la réserve de l’élément étudié de la
phase solide du sol. L’aspect cinétique de l’échange de l’élément entre la phase solide et la
solution du sol est aussi exploré par cette méthode, et permet d’avoir accès à la fraction
réellement biodisponible.
Les résultats montrent qu’une concentration importante en Cr est rapidement biodisponible,
i.e. E 0-1min et E 0-24h et qu’ainsi il n’y a pas de limite forte, liée au sol, à l’absorption du Cr(VI)
en solution par les plantes. Le Cr très labile est significativement corrélé au Cr associé aux
oxydes de Fe amorphes confirmant le contrôle par ces derniers du Cr(VI) biodisponible,
ainsi qu’au pH qui sont les paramètres édaphiques clés pour ces sols. Les CEI montrent que
la capacité de maintien de la concentration en solution de Cr(VI) de ces sols est importante.
Les CEI ont permis de mettre en évidence la présence d’une quantité significative de Cr(VI)
biodisponible au sein des sols de Niqueländia. Elles sont un bon outils pour quantifier le
Cr(VI) biodisponible de sols.
Résumé 20 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Physico-chimie de la déshydratation des roches en contexte métamorphique : approche
expérimentale et naturaliste
Julien GASC, gasc@geologie.ens.fr
Laboratoire de Géologie, ENS-CNRS UMR8538, 24 rue Lhomond 75005 PARIS
Nous avons utilisé le synchrotron de Hambourg (Hasylab-Desy) pour effectuer de la
diffraction-X in situ lors d’expériences de haute-pression (HP) en presse multi-enclumes
(MAX80). Le produit de départ est constitué de poudres minérales synthétiques finement
broyées. Nous avons étudié la réaction Ca(OH) 2 + MgCO 3 = CaCO 3 + Mg(OH) 2 à 1,8GPa
pour des températures inférieures à 600°C (i.e. dans le champs de l’aragonite). Dans ces
conditions de pression et de température, l’énergie libre de la réaction est comprise entre -30
to -35 kJ.mol. -1 . Ces expériences ont été menées dans des conditions sèches (faible activité de
H 20) et également dans des conditions d’humidité ambiante ; le produit de départ ayant été
précédemment soumis à l’humidité présente dans l’air. Nous avons complété ces résultats en
effectuant des expériences en piston-cylindre, pour des conditions d’eau libre en excès (le
produit de départ étant placé dans une capsule en or qui est soudée pour conserver l’eau
durant l’expérience). Ces expériences furent également menées à une pression de 1,8GPa
mais pour des températures comprises entre 100°C et 180°C et pour différentes durées.
Les courbes cinétiques obtenues (taux de transformation en fonction du temps) sont
caractéristiques de réactions dominées par de la nucléation et limitées par le transport des
espèces chimiques (i.e. H 20 et CO 2). Les images MEB effectuées sur des sections polies des
échantillons montrent que, en première approximation, le Mg et le Ca peuvent être considérés
immobiles et les espèces échangées durant la réaction sont donc H 20 et CO 2. Le plus
important résultat de cette étude est qu’à partir des mêmes produits de départ (même taille de
grain) mais pour des conditions sèches et saturées en eau, des cinétiques de nucléation
équivalentes sont observées à des températures totalement différentes ; respectivement égales
à 550°C et 150°C. Une fois ces données plotées dans un diagramme d’Arrhenius (ln[t] vs
1/T), celles-ci montrent que le temps de demi-réaction est atteint en quelques secondes avec
de l’eau en excès alors que dans le cas "sec" il ne sera jamais atteint ; même à l’échelle de
temps géologiques.
Ces résultats expérimentaux sont actuellement utilisés dans un modèle prenant en compte, à la
fois les cinétiques de nucléation et de croissance cristalline, ainsi que la taille de grain du
produit de départ. Les données seront ensuite extrapolées aux conditions du milieu naturel
(i.e. pour des conditions sèches, saturées en eau, tailles de grains plus importantes etc…)
Résumé 21 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Nouvelles datations K-Ar sur l’île de la Martinique : un
enregistrement complet de l’évolution de l’arc insulaire des Petites
Antilles
Aurélie GERMA, aurelie.germa@u-psud.fr
Laboratoire de Géochronologie UPS-IPGP, UMR-8148 IDES, bât 504, Université Paris Sud,
91405 Orsay Cedex
Nous présentons ici une étude combinant géochronologie, géochimie et
géomorphologie basée sur un échantillonnage de coulées et dômes de laves sur
l’île de la Martinique. Notre but est de contraindre l’évolution volcanique de l’île,
avec une attention particulière sur son initiation à l’Oligocène, et la migration du
front volcanique vers l’ouest au cours du Miocène.
L’arc des Petites Antilles résulte de la subduction vers l’ouest de la plaque
Atlantique sous la Plaque Caraïbe. Alors que dans sa partie sud l’activité
volcanique a été continue le long d’un axe SW-NE, la moitié nord a subit un saut
du front volcanique de plusieurs dizaines de kilomètres vers l’ouest. On distingue
ainsi deux branches d’arc, la plus ancienne à l’est recouverte de calcaires, et la
plus récente à l’ouest qui est le siège de l’activité actuelle. Grâce à sa position
centrale, la Martinique est l’île où l’histoire la plus complète affleure d’est en
ouest, sans superposition des produits émis, ni de hiatus apparent comme observé
sur les autres îles.
Nos premiers résultats montrent que les produits les plus anciens
(Complexe de base, série de Sainte Anne) ont plus de 23 Ma. Ils sont situés sur les
péninsules est et sud-est, et marquent la manifestation du début du volcanisme de
l’arc insulaire. La chaîne Vauclin-Pitault, orientée NW-SE, est constituée de
hyaloclastites témoignant d’une mise en place sous-marine. Le long de l’arc des
Petites Anilles, cette chaîne est la seule où affleurent les produits émis pendant la
migration de l’arc au Miocène. Nos âges K-Ar montrent qu’elle aurait été active
durant 10 Myr, entre 17 et 7 Ma. Au cours du Miocene, le volcanisme continue
son déplacement vers l’ouest, avec la mise en place de volcans monogéniques
alignés le long de failles actives. En même temps, le compartiment nord se
construit au niveau du volcan du Morne Jacob (>350 km 2 , 5,5 – 1,5 Ma), du
complexe du Carbet (1Ma – 337 ka), du Mont Conil (550 – 200 ka) et de la
Montagne Pelée, le seul volcan actif de l’île. Cette moitié nord a connu plusieurs
effondrements de flanc au niveau de la Montagne Pelée vers 100ka, 25ka et 9ka
(Le Friant et al., 2003). Nos datations d’échantillons situés à l’extéreur et
l’intérieur d’une structure en fer à cheval confirment que le flanc ouest du
complexe du Carbet a été affecté par un effondrement à 337 ka. De fortes
variations des teneurs en éléments majeurs et traces ont eu lieu entre les produits
pré- et post- effondrement, suggérant que les conditions dans la chambre
magmatique superficielles ont été modifiées par cet évènement.
Pour conclure, notre base de données d’une soixantaine d’âges situés entre
23 Ma et 200 ka nous permettent d’établir la chronologie des différentes phases
volcaniques de l’île de la Martinique et d’identifier des phases de forte production
magmatique associée aux changements géodynamiques régionaux, et aux
évènements de glissements de flanc. Cette étude nous permet d’envisager un
scénario d’évolution applicable à l’arc insulaire des Petites Antilles.
Résumé 22 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Model bayésien hiérarchique appliqué à la dendrochronologie
O. Guin (1), J.J. Boreux (2), J. Bernier (3), L. Perrault, D. Grancher (4), and P. Naveau (1)
(1) Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, IPSL, CEA, France, (2)
University of Liège, Belgium, (3) University of Laval, Canada, (4) Laboratoire de géographie
physique, CNRS, France
ophelie.guin@lsce.ipsl.fr
La dendrochronologie est une méthode scientifique de datation basée sur l’analyse de la
croissance des cernes d’arbres. Elle a été fréquemment appliquée à la climatologie.
L’hypothèse fondamentale de cette science est que les cernes d’arbres peuvent être vu comme
un indicateur climatique, c’est-à-dire que les cernes sont supposées contenir des informations
cachées concernant le climat passé. D’un point de vu statistique, le problème de l’extraction
de telles informations peut être vu comme la recherche d’une variable cachée représentant un
signal commun pour un ensemble de séries de largeurs de cernes d’arbres. Habituellement,
des techniques de moyenne classiques sont, avec différents degrés de sucés (dépendant de
l’espèce des arbres, de la région d’étude et de la méthode statistique), appliquées pour estimer
un comportement moyen de cette variable latente « climatique ». Cependant, une
quantification précise de l’incertitude associée à la distribution de la variable cachée manque
toujours. Dans cette présentation, nous représentons une nouvelle méthode d’extraction d’une
telle variable cachée en utilisant un model bayésien hiérarchique. Nous appliquerons cette
méthode à des données simulées par le modèle ORCHIDEE et à des données observées
provenant d’une base de données portant sur des cernes d’arbre en Europe. Nous utiliserons
également ce modèle pour examiner les impacts de certains événements climatique extrêmes
sur la croissance des arbres.
Résumé 23 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Processus d'altération et mobilité du titane à travers la croûte océanique (Puit de
forage ODP 1256D) : Une approche magnétique
E.Hoisé (1) , J.Carlut (1) , C.Laverne (2) , O.Grauby (3) , Jean-Noel Rouzaud (1)
hoise@geologie.ens.fr
(1) Laboratoire de Géologie- ENS Paris UMR 8538
(2) Laboratoire de Pétrologie Magmatique - Université Aix-Marseille 3
(3) CRMCN- CNRS UPR 7251, 13288 Marseille
La croûte océanique subit divers processus d’altération dont la nature dépend de la
température et la composition chimique du fluide en intéraction avec la roche et du rapport
Fluide/roche. L’altération produit des effets sur les propriétés physiques, chimiques et
magnétiques des roches. Nous avons étudié l’évolution des propriétés magnétiques d’une
section de lithosphère océanique (basaltes jusqu’aux gabbros), provenant du puit de forage
ODP (Hole 1256D, Pacifique). Ceci nous permet de caractériser le lien entre les propriétés
magnétiques et l’histoire de l’altération. Des observations au microscope électronique à
balayage ont permis l’identification des minéraux magnétiques. L’analyse de divers propriétés
magnétiques telles que : les températures de Curie, les paramètres d’hystérésis, les transitions
à froid, la susceptibilité, a ensuite été entreprise. L’évolution de la température de Curie à
travers la croûte montre une particularité en comparaison à d’autres puits de forage océanique
(ex : 504B, Pariso & Johnson, 1991). De 250 à 660 m sous le plancher océanique (bsf), la
température de Curie augmente avec la profondeur, caractéristique de l’augmentation du
degré d’altération des titanomagnétites (maghémitisation progressive à basse température). A
partir de 1030 mbsf, la température augmente pour atteindre la température de T~ 580°C,
caractéristique de l’apparition de la magnétite par altération hydrothermale (HT) des
titanomagnétites. Entre 660 et 1030 mbsf, la température de Curie se stabilise à T= 450°C, ce
qui pourrait caractériser une zone de transition magnétique. L’étude pétrologique montre que
cette « zone de transition magnétique » correspond à l’intervalle de présence de phases de
type titanomagnétite primaire mais aussi probablement secondaires plus ou moins oxydées et
d’une phase strictement secondaire non magnétique contenant du titane : l’hydroschorlomite.
Nous discuterons les relations entre ces différentes phases ainsi que le type d’altération ayant
permis leur formation.
Résumé 24 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Traçage géochimique d'un site de stockage de gaz naturel
E. Jeandel (1,2), A. Battani (1), P. Sarda (2)
(Elodie.JEANDEL@ifp.fr / Fax: 33 1 01 47 52 70 19 / Phone: 33 1 01 47 52 63 89)
(1) IFP, Rueil-Malmaison, France, (2) Laboratoire IDES, Université Paris Sud, France
La mise en oeuvre de la séquestration géologique du CO 2 implique le développement de
techniques de suivi des futurs sites de stockage. Nous proposons de tester le traçage
géochimique du CO 2 via la mesure isotopique et élémentaire combinée des isotopes stables
sur les espèces carbonées (CO 2, C 1-C 5) et des gaz rares (He, Ne, Ar, Kr, Xe).
Du fait de l'absence de sites pilotes français, l'étude de faisabilité a été réalisée sur un site de
stockage de gaz naturel (phase gazeuse majoritaire: méthane) opéré par Gaz de France.
En effet, les gaz rares étant inertes chimiquement, leur comportement est sensible aux
processus physiques (solubilisation, diffusion, mélange...) et indépendant de la phase
gazeuse majeure dans laquelle ils sont transportés dans des conditions de sub-surface.
Des échantillons gazeux ont été régulièrement prélevés en tête de puits au cours des phases
d'injection et de soutirage du gaz.
Les résultats montrent de très importantes variations des rapports isotopiques de l'hélium
( 3 He/ 4 He) et de l'argon ( 40 Ar/ 36 Ar) que ce soit à l'injection ou au soutirage, ainsi que des
variations de concentrations des gaz rares.
Les fractionnements isotopiques observés ont été attribués en première approche à des effets
cinétiques se déroulant lors du partage des gaz rares entre la phase eau présente dans le
réservoir et la phase gaz au cours du soutirage, c'est-à-dire de la diminution du rapport
Volume de gaz / Volume de liquide. De plus, des processus de mélange entre les pôles
d'injection successifs ont été mis en évidence.
Ces premiers résultats démontrent l'intérêt de réaliser un traçage géochimique à l'échelle
humaine sur un analogue industriel compatible avec la mise en oeuvre du stockage
géologique du CO 2. Nous avons ainsi l'opportunité d'appréhender des systèmes en
déséquilibre, plus particulièrement en solubilisation à l'état transitoire.
Cette démarche est complémentaire de nos études d'analogues naturels, ou dans ce cas nous
étudions les interactions fluides/roches sur le long terme.
Résumé 25 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Extensional fractures in folded laminated carbonates
KAMPFER Günther, kampfer@geologie.ens.fr
Laboratoire de Géologie, Ecole Normale Supérieure, 24 rue Lhomond,
75231 PARIS Cedex 05
Some of the world's largest oil reservoirs are situated in carbonate rocks. The knowledge of
the three dimensional distribution of fractures is necessary for the application of an efficient
drainage during the exploitation. The objective of the thesis is to understand the process of
fracturing during folding. It consists of three complementary parts which are field work,
theoretical research and analogue experiments.
Several studies of the geometry of folds and kinks as well as rock sampling for the
estimation of material properties will be done at various sites in the south of France and in
the Appennins. The second part of the thesis is theoretical and aims to develop failure
criteria and fold shapes. The internal and external approaches of limit analysis extended to
evolution problem (Maillot and Leroy, 2006) is applied to the development of kink folds
with particular attention on the influence of the burial depth and the geometrical
imperfection. The third part of the thesis concerns a series of analogue experiments with
brittle paraffin wax in multi-layers. The setup consists of a box with sand at the bottom,
parrafin wax as the competent brittle layer and sand as overburden. The whole setup is
compressed in a CT scanner. This experimental work is seen as a continuation and extension
of the work reported by Bazalgette and Petit (2007).
Résumé 26 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Graphite, diamond and disordered carbon in ureilites
Le Guillou Corentin, cleguill@clipper.ens.fr
Laboratoire de géologie, 24 rue Lhomond, 75005 Paris
Les ureilites sont parmi les achondrites les plus mystérieuses. Elles possèdent en effet des
caractéristiques primitives héritées de la nébuleuse présolaire (composition en gaz rares,
quantité de carbone similaire à celles des chondrites carbonées les plus primitives) mais
montre également des signes de fusion partielle et un début de différenciation planétaire.
Afin de mieux comprendre les différentes étapes de formation des ureilites, nous étudions ici
en détails les relations cristallographiques entre les phases carbonés en présence
(nanodiamants, graphite, carbone désordonné) afin comprendre leur origine respectives
(condensation ou choc pour le diamant, condensation ou graphitisation de matière organique
pour le graphite). La spectroscopie Raman permet de mesurer le degré d’ordre structural des
phases « graphitiques » et démontre la coexistence « géographique » du graphite avec les
phases quasiment amorphes et le diamant. La microscopie électronique à transmission de
haute résolution permet d’observer à l’échelle sub-nanométrique les relations de phases.
Nous avons ainsi mis en évidence deux populations de nanodiamants. La première consiste
en agrégats polycristallins recouvert d’une couche de carbone désordonnée de quelques
nanomètres, typique d’un début de graphitisation par traitement thermique du diamant. La
seconde population est directement incluse dans des cristaux de graphite plus évolué du point
de vue de la cristallinité. Les plans cristallins denses des deux phases sont orientés en
parallèles et ne présentent pratiquement pas de joints de grains. Ceci traduit une nucléation
rapide du diamant depuis le graphite, probablement par un mécanisme de type martensitique,
c.a.d. sans diffusion atomique, par compression, glissement des plans cristallins et
reconstruction de liaisons hybridées sp 3 , typique du diamant. Ce type de mécanisme est
connu dans les expériences de choc en laboratoire, et constitue donc une origine probable
pour au moins une population de diamant. Ceci implique également que le graphite ait été
structuré au préalable, lors d’un épisode de métamorphisme du corps parent par exemple.
Ce choc peut également être à l’origine de la fusion partielle exprimée par les silicates, ce
qui expliquerait la présence de matériaux carbonés désordonnés en surface des agrégats de
diamant, formés par graphitisation/oxydation des diamants présents.
Résumé 27 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Etude de la dynamique des transports dans des milieux fracturés
par tomographie de résistivité électrique.
Grégory Lekmine (1) , Marc Pessel (1) , Harold Auradou (2)
(1) Laboratoire IDES- UMR 8148, Université Paris Sud bâtiment 504 - 91405 Orsay Cedex
(2) Laboratoire FAST-UMR 7608, Universités Paris Sud & Paris VI bâtiment 502 - 91405 Orsay Cedex
gregory.lekmine@u-psud.fr
De nos jours de nombreux secteurs d’activités, telles que l’agriculture, l’industrie où
encore le développement des zones urbaines, contribuent à la production et la libération
croissante de polluants qui s’infiltrent dans le sol et atteignent les nappes souterraines.
L’exploitation de ces eaux par la population nécessite donc un suivi constant de leurs
compositions chimiques. Dans le cadre de ma thèse, je cherche à mieux comprendre les
mécanismes d’écoulement et de transport des solutés en milieu poreux en se focalisant plus
particulièrement dans le cas où la circulation s’effectue préférentiellement par les fissures.
Les expériences ont lieu en laboratoire sur des systèmes modèles à fractures uniques
transparentes. Ces fractures sont insérées dans un premier temps dans des milieux poreux
simulés par des frittés de billes de verres, permettant de contrôler les paramètres
hydrodynamiques et structuraux du milieu. A terme le système évoluera vers des réseaux de
fractures à géométries complexes dans des matériaux géologiques.
Le suivi de la répartition tridimensionnelle du polluant dans le milieu est réalisé par
imagerie électrique. Le système de mesure est formé d’un réseau d’électrodes à configurations
multiples par l’intermédiaire desquelles des différences de potentiels sont mesurées suite à
l’injection d’un courant électrique dans le milieu. Ces mesures permettent de modéliser le
suivi de la propagation d’un traceur en terme de variations de la distribution de la
conductivité. Le traçage du fluide est réalisé en salant ce dernier : l’excès de conductivité
ainsi introduit permet, par contrastes de résistivités, de suivre son étalement.
Les méthodes de mesures et d’inversion, classiquement utilisées nécessitent de définir de
nouveaux protocoles adaptés à nos géométries. Une partie du travail consiste donc à faire des
analyses poussées sur les différents protocoles de suivis disponibles et sur la distribution
optimale de la sensibilité pour obtenir le meilleur compromis possible entre résolutions
spatiale et temporelle. De même le choix des algorithmes de résolution des problèmes direct
et inverse doit tenir compte des propriétés du milieu relatives à la propagation du courant
électrique qui contraignent le système (entre autres les conditions limites, le bruit,
l'anisotropie, la saturation de l’espace poral, les propriétés physico-chimiques du traceur).
Ces expériences seront complétées par des visualisations quantitatives par caméras digitales
d’écoulements dans des milieux modèles transparents. En complément, on s’intéressera à la
dynamique du transport de particules dans ces systèmes fracturés.
Résumé 28 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Etude géochronologique, géochimique et morpho-structurale des Iles Eoliennes (Sud de
la Mer Tyrrhénienne, Italie). Reconstitution spatio-temporelle de leur histoire éruptive
Erell Léocat (1) , Pierre-Yves Gillot (1) , Angelo Peccerillo (2)
erell.leocat@u-psud.fr ; pierre-yves.gillot@u-psud.fr ; pecceang@unipg.it ;
(1) Laboratoire IDES UMR 8148 CNRS bât. 504 Université Paris Sud 11, 91405 Orsay
(2) Dipartemento di Scienze della Terra, Piazza Università I, 06100 Perugia, Italia
Le volcanisme des Iles Eoliennes se développe sur le rebord Nord du plateau continental
de la Sicile à la limite avec le talus de la Mer Tyrrhénienne. Il prend place dans le cadre
géodynamique compressif de la subduction et de la collision entre la plaque Africaine et la
plaque Européenne. Cet archipel est constitué de sept îles volcaniques et de nombreux
volcans sous-marins formant une vaste structure annulaire. Trois secteurs volcaniques sont
distingués suivant leurs situations géographiques et leurs affinités géochimiques : le secteur
Ouest (Alicudi, Filicudi, Salina), les îles centrales (Lipari, Vulcano) et le secteur Est
(Panarea, Stromboli). De nombreux résultats géochimiques ont été obtenus pour toutes les
îles, cependant les études se portent majoritairement sur les activités récentes et donc sur les
îles actives (Stromboli, Vulcano). Une chronologie relative plus ou moins détaillée suivant
les îles est proposée, mais très peu d’âges absolus sont disponibles ou ils ne coïncident pas
avec la stratigraphie. Des travaux antérieurs ont démontré que toute l’évolution de la partie
émergée de ces édifices s’était déroulée au cours des derniers 500 000 ans (Gillot, 1987).
Le but de cette étude est de reconstituer l’histoire éruptive de chacune des îles afin de
déterminer l’évolution spatio-temporel du magmatisme et de corréler ce dernier au contexte
géodymanique régional. Entre outre, évaluer l’évolution morpho-structurale de chacune des
îles est un paramètre fondamental pour la détermination de la récurrence temporelle des
grandes crises éruptives et des risques induits.
Pour cette première approche, nous nous sommes focalisés sur les îles de Salina, Filicudi
et Lipari. Une analyse géochimique des éléments majeurs et traces a été obtenue par XRF et
LA-ICP-MS au Laboratoire Pétrologie de Perugia (Italie). L’étude des éléments majeurs
indique que les trois îles sont dominées par des laves de composition basique à intermédiaire
appartenant au champ subalcalin. Seul Lipari contient des laves très différenciées. Ces roches
sont de composition calco-alcaline, typique des arcs insulaires, à calco-alcaline fortement
potassique.
De nouvelles datations ont été obtenues par la méthode K-Ar basée sur la technique
Cassignol-Gillot. A Lipari, une première phase éruptive a permis l’édification au Nord du
Monte Chirica, à partir de 250 ka, et du Monte St Angelo au centre de l’île. Leur activité
terminale est relayée par celle de plusieurs centres volcaniques, qui s’édifient vers 120 ka sur
les flancs Ouest et Sud des précédents édifices selon un alignement N-S et ENE-WSW.
Toutes ces laves composées de basalte-andésitiques à andésites appartiennent à la série
calco-alcaline. Par la suite, le volcanisme migre vers le Sud et se caractérise uniquement par
un matériel rhyolitique appartenant à la série calco-alcaline hautement potassique. Selon une
direction Nord-Sud, se mettent en place des dômes et des dépôts pyroclastiques vers 50 ka.
Puis, l’activité terminale se concentre sur le flanc Nord-Est par des écoulements
pyroclastiques, des dômes de brèches échancrés par des coulées d’obsidienne.
De nouvelles datations sur les îles de Salina et de Filicudi sont en cours et, corrélées aux
données géochimiques, permettront de reconstituer l’évolution spatio-temporel du
magmatisme dans ce secteur central.
Résumé 29 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Abrupt hydrographic changes in the Bay of Bengal during the Holocene
Elise Mathien, Franck Bassinot
LSCE/IPSL, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (CEA-CNRS UVSQ); Domaine du
CNRS, Avenue de la Terrasse 91198, Gif sur Yvette Cedex – France; elise.mathien@lsce.ipsl.fr.
Continuous and high resolution climate records from the Holocene are rare in the
tropics. We present well-dated surface paleo-temperature and salinity records based on
d 18 O–Mg/Ca measurements (planktonic foraminifera Globigerinoides ruber) from highsedimentation
rate core MD77-176 located in the Bay of Bengal. This core provides a unique
opportunity to better understand natural millennial variability and abrupt changes of the
Indian monsoon.
The d 18 O and salinity show a global trend towards heavier d 18 O and higher salinity
values throughout the Holocene that indicate a weakening of the summer wet monsoon
resulting from a decrease of orbitaly-driven summer insolation over the continent. Such a
trend has been already observed in Oman, in the Arabian Sea and in Chinese cave records (
Fleitmann et al., 2003; Overpeck et al., 1996; Wang et al., 2001). Superimposed on this trend,
two rapid increases of d 18 O are observed at 8.4 ka and 5.2 ka CA. These transitions, described
here for the first time in the Bay of Bengal, appear to be synchronous with transitions towards
drier conditions described in tropical Africa and on the Arabian peninsula (Fleitmann et al.,
2003; deMenocal et al., 2000; Gasse, 2000).
Such rapid humid-arid transitions cannot be driven by the gradual change in insolation across
the Holocene. Fully-coupled ocean-atmosphere model simulations (Claussen et al., 1999)
suggest that they may result from a positive feedback associated with changes in vegetation
cover and their impact on albedo. We will discuss the implications of a possible connection
between aridification episodes in Africa and the Bay of Bengal.
References :
Claussen, M. et al., 1999. Simulation of an abrupt change in Saharan vegetation in the mid-
Holocene. Geophysical Research Letters, 26(14): 2037-2040.
deMenocal, P., Ortiz, J., Guilderson, T. and Sarnthein, M., 2000. Coherent High-and Low-
Latitude Climate Variability During the Holocene Warm Period, Science, pp. 2198-
2202.
Fleitmann, D. et al., 2003. Holocene forcing of the Indian monsoon recorded in a stalagmite
from Southern Oman. Science, 300(5626): 1737-1739.
Gasse, F., 2000. Hydrological changes in the African tropics since the Last Glacial Maximum.
Quaternary Science Reviews, 19: 189-211.
Overpeck, J., Anderson, D., Trumbore, S. and Prell, W.L., 1996. The southwest indian
monsoon over the last 18000 years. Climate Dynamics, 12: 213-225.
Wang, Y.J. et al., 2001. A high-resolution absolute-dated Late Pleistocene monsoon record
from Hulu Cave, China. Science, 294(5550): 2345-2348.
Résumé 30 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
MESURE DE LA CONCENTRATION EN EAU DES VERRES BASALTIQUES PAR
SPECTROSCOPIE RAMAN – APPLICATION AUX INCLUSIONS VITREUSES
M. Mercier 1 , A. Di Muro 2 , N. Métrich 1 , D. Giordano 3 , R. Clocchiatti 1 , P. Lesne 4 , G.
Montagnac 5
1 LPS, CNRS-CEA, SACLAY, FRANCE (maxime.mercier@cea.fr) ; (nicole.metrich@cea.fr) ; (roberto.clochiatti@cea.fr)
2 LPMMP-PARIS VI, FRANCE (dimuro@ccr.jussieu.fr)
3 DGS, Univ. Roma III, ITALY (dgiordan@uniroma3.it)
4 ISTO, ORLEANS, FRANCE (lesne@cnrs-orleans.fr)
5 ENS, LYON, FRANCE (gilles.montagnac@ens-lyon.fr)
La spectroscopie Raman est une technique puissante pour la détermination des teneurs
en eau dans les verres expérimentaux et naturels à l’échelle micrométrique. Son potentiel
quantitatif a été récemment démontré sur des verres polymérisés (Thomas, 2000; Chabiron et
al., 2004; Behrens et al., 2006; Di Muro et al., 2006). On présente ici une approche plus
générale permettant de doser l’eau dans les verres sur une large gamme de composition et en
particulier dans les verres dépolymérisés.
Pour ce faire on a étudié les influences de la composition, de l’état d’oxydation et de
la teneur en eau sur les bandes référence du réseau silicaté (LF = 490 cm -1 et HF = 960 cm -1 ),
qui par ailleurs sont encore très débattues. Une étude de la variation du rapport LF/HF a été
réalisée dans : une série de verres naturels anhydres couvrant une large gamme de
composition (NBO/T: de 0,02 à 1,08); deux séries de verres basaltiques synthétiques anhydres
à état d’oxydation variable (Fe 3+ /Fe T: de 0,05 à 0,87) et six séries de verres naturels hydratés à
différentes teneurs (C H2O: de 0,4 à 7 %pds).
Nous démontrons que la variation de ce rapport 1) est fortement dépendante de la
composition chimique, 2) corrélée au degré de polymérisation et 3) a pu être modélisée.
Dans les verres dépolymérisés, ce rapport varie peu avec la teneur en eau et l’état
d’oxydation du verre. Le modèle établi, prenant en compte les différents paramètres, permet
d’obtenir des teneurs en eau comparables à celles déterminées par Karl Fisher (déviation
standard : 0,06). Nous démontrons que les teneurs en eau des verres dépolymérisés peuvent
être obtenues avec une erreur relative

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
LES TERRAINS CHAOTIQUES MARTIENS : ORIGINE ET
FORMATION
Sandrine MERESSE, François COSTARD, Nicolas MANGOLD
UMR 8148, IDES, Université Paris-Sud, Bat. 509, 91405 Orsay Cedex
(sandrine.meresse@u-psud.fr)
Les terrains chaotiques sont de vastes zones d’effondrement où l’ancien
plateau cratérisé s’est affaissé et érodé sur plusieurs kilomètres. Le fond des
chaos est constitué de mesas et de buttes irrégulières de taille variable souvent
recoupées par des traces d’écoulements. Ces chaos sont majoritairement
concentrés autour de l’équateur martien à l’Est de Valles Marineris entre -20 et
15° N, 300 et 350°E. Ils sont communément décrits comme la source des grands
chenaux de débâcles long d’environ un millier de kilomètres et dont l’origine
reste incertaine. De nombreux scénarios de formation ont été élaborés incluant :
(1) des interactions magma glace pendant des évènements intrusifs, (2) des
décharges catastrophiques d’eau provenant d’aquifères, (3) des décharges d’eau
et de CO 2 associées à la décomposition des hydrates de méthane, le tout
entraînant la subsidence des terrains.
L’étude morphologique et topographique de ces terrains chaotiques est
indispensable à la compréhension des grandes vallées de débâcles qui ont modelé
la surface de Mars. Cette étude passe par l’utilisation conjointe des données des
sondes américaines (topographie MOLA, images THEMIS) et européennes
(caméra HRSC à bord de Mars Express). Nous nous sommes focalisé sur
Hydraotes, un chaos unique qui présente des morphologies particulières. Les
images HRSC (High Resolution Stereo Camera) ont ainsi révélé la présence
d’une trentaine de petits cônes reposants sur les parties les plus profondes
d’Hydraotes chaos. Leur diamètre basal varie entre 500 et 1900 m pour des
hauteurs de cônes entre 150 et 250 m. Des cônes similaires ont été
précédemment identifiés dans les basses plaines du Nord martiennes mais leur
origine reste incertaine. De nombreux analogues terrestres ont été proposés
incluant des morphologies volcaniques (rootless cones d’Islande, cônes de
cendre, cône de tuff) et des morphologies périglaciaires (pingos). Les
observations et études morphologiques réalisées sur les cônes d’Hydraotes
indiquent plutôt une origine volcanique proche des cônes de cendre.
La découverte de cônes volcaniques au fond d’Hydraotes chaos suggère
qu’une activité volcanique de surface ou sub-surface à jouer un rôle important
dans la formation des terrains chaotiques et la genèse des vallées de débâcles.
Résumé 32 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
INVERSION CONJOINTES DES DONNEES SISMIQUES ET ELECTRIQUES
DANS LES MILIEUX ANISOTROPES.
HERMANN ZEYEN, ABDELLATIF SEGUIER, ABDELKADER OUDDANE
Hermann.zeyen@u-psud.fr, abdellatif.seguier@u-psud.fr, abdelkader.ouddane@u-psud.fr
Departement des Sciences de la Terre, Bat. 504
Département de Mathématiques_ Bâtiment 425_ Université Paris-Sud 11
Universite de Paris-Sud, F-91405 Orsay Cedex, France
Le but de la thèse est la quantification de l’anisotropie des roches à partir d’une inversion
conjointe des données sismiques et électriques.
Les mesures sismiques et électriques faites en Septembre 2006 sur un terrain qui se situe à
coté de la maison de l’ingénieur ont été réaliséer de la façon suivante : on pose les
géophones sur une ligne qu’on appellera profil et par la suite ont effectue une rotation tout
les 30° pour refaire les mesures. Les mesures sismiques et électriques sont inversées par
deux logiciels RAYINT et RES2DINV. Ces derniers modélisent les données pour les
milieux isotropes seulement.
Les résultats ont montré qu’il y a de l’anisotropie pour les vitesses sismiques et les
résistivités électriques. Un code d’inversion a donc été écrit et vérifié en Scilab afin de
quantifier l’anisotropie pour l’ensemble des données.
Pour construire un modèle 3D anisotrope un logiciel appelé « ANRAY » qui fait
l’ajustement des données sismiques et prend en compte l’anisotropie des milieux étudiés a
été installé après un contact avec le professeur Vlastislav Cerveny. Ce dernier nous a permis
d’avoir accès a un projet de recherche intitulé SW3D «Seismic Waves in Complex 3-D
Structures ». Le logiciel est écrit en Fortran et se focalise sur des résultats fondamentaux en
théorie de la propagation des ondes sismiques en haute fréquence dans les structures
isotropes et anisotropes.
Des nouvelles mesures ont été faites cette année en février sur les même profiles, cette foisci
on a utilisé des géophones a trois composantes fabriqués par l’atelier de mécanique de
l’Université de Paris 11 qui nous permettrons de déterminer les vitesses S qui aident à
calculer les paramètres du tenseur d’anisotropie avec plus de précision. Ces mesures
permettront une comparaison entre l’anisotropie des ondes P du sol sec et du sol humide, qui
nous donnera éventuellement des informations sur le lien entre l’anisotropie et la porosité.
Les premiers résultats de cette étude seront présentés.
Résumé 33 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Développement d’une méthodologie de caractérisation des phases
porteuses particulaires de métaux
Cindy Priadi * , Sophie Ayrault, Eric Robin, Philippe Bonté
( * cindy.priadi@lsce.ipsl.fr)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS-UVSQ / IPSL,
91198 Gif-sur-Yvette, France
L’étude des métaux particulaires au niveau microscopique est importante pour
l’identification des sources de métaux, des mécanismes de formation (autochtone ou
allogène) de ces particules et de leur transport vers l’aval. De plus, la nature chimique des
particules porteuses de métaux influe sur la mobilité des métaux entre les différents
compartiments de l’environnement. Ces métaux pourraient passer de la phase particulaire,
réputée moins toxique, vers la phase dissoute via des mécanismes de relargage et /ou de
dissolution des particules dans certaines conditions biogéochimiques. Le développement
d’un protocole de caractérisation des phases porteuses particulaires de métaux est donc un
outil essentiel dans l’évaluation de la variabilité des concentrations en métaux dissous dans
la Seine.
Il s’agit ici de présenter la mise au point de méthodes de préparation d’échantillon et
d’analyse microscopique bien adaptées à la forte variabilité spatiale et temporelle observée
dans le bassin de la Seine. Pour avoir une valeur statistique et atteindre cette forte
variabilité, les observations doivent être faites sur un grand nombre de particules dans
plusieurs échantillons. La concentration par extraction magnétique a été sélectionnée pour sa
simplicité de mise en œuvre, comparée aux méthodes de concentration par densité. Des
essais de méthodes ont été menés sur les fractions magnétiques d’échantillons provenant de
carottes de sédiment de fond prélevées en Seine au niveau de la sortie de la STEP
d’Achères. En analysant la composition chimique de ces particules à l’aide d’un microscope
en balayage (MEB) couplé à un spectromètre à dispersion d’énergie et équipé d’un système
automatisé de reconnaissance de particules, on a pu identifier quelques phases porteuses de
métaux. Le plomb et nickel semblent être portés par des particules de sulfures de fer. Des
co-précipitations sur le quartz et la calcite ne sont pas négligeables pour le vanadium, zinc et
cuivre. Le zinc se trouve associé également avec la barytine. Une partie des métaux est
portée par des dépôts à base d’oxydes de fer recouvrant des particules d’argile. Ces
différentes phases porteuses pourraient indiquer des sources différentes de ces métaux.
Résumé 34 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Crustal Structures underneath the Longmen Shan mountain range from passive
seismological data
Robert Alexandra, arobert@geologie.ens.fr
Laboratoire de géologie de l’ENS - 24, rue Lhomond – 75231 Paris Cedex 5
Located between the eastern margin of the Tibetan plateau and the Yang Tse craton,
the Longmen Shan mountains range is a key area for understanding mechanisms that
control the deformation of the Tibetan plateau.
Similarly to the Himalaya, this mountains range is characterised by a sharp
geomorphic expression, and is carried over a major thrust characterized by important
seismicity. Several major differences, nevertheless, exist between these two mountain
ranges, in particular the Longmen Shan is characterized by the lack of a welldeveloped
foreland basin and GPS data document low shortening rate through the
range (~ 4 mm/yr for the Longmen Shan vs ~20 mm/yr for the Himalayas of central
Nepal) (Zhang et al., 2004).
A first model proposed that the presence of a channel flow in the ductile lower crust
explain the presence of this topographic step (Burchfiel et al. (1995), Clark and
Royden (2000)) whereas Arne et al. (2004) and Godard et al. (2005) propose that the
strong topographic gradient is a result of a Tertiary orogenese.
In order to bring new information on this area, 36 seismic stations were deployed
from November 2005 until April 2007, along a profile through the Longmen Shan
area.
Using receiver function method and teleseismic tomography, a detailed image of the
structures through the Longmen Shan Thrust belt has been produced. Gravity
anomalies of this region coupled with the precise crustal structure given by
seismological studies provided new information and then improve the understanding
of this area.
Résumé 35 sur 41

13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Evolution morpho-structurale de Takamaka (Ile de la Réunion,
Océan Indien) : nouvelles données géochronologiques et
approche géomorphologique.
SALVANY Tiffany*, LAHITTE Pierre, GILLOT Pierre-Yves
UMR-8148, IDES, Université Paris Sud, bât 504, laboratoire de
géochronologie, 91405 Orsay Cedex
*tiffany.salvany@u-psud.fr
L’île de la Réunion est constituée de trois volcans : le massif de la
Montagne (2,2 à 1,8 Ma), Le Piton des Neiges (1,2 – 0,29 Ma) et le
Piton de la Fournaise (0,53 Ma –actuel). Construction volcanique et
démantèlement s’y livre une compétition importante dans un
contexte climatique tropical.
Nous avons focalisé notre étude sur le secteur Est du Piton des
Neiges caractérisé par un relief très accidenté comparé aux régulières
planèzes Ouest. De nouvelles datations K-Ar, associées aux données
déjà disponibles ont permis d’étendre l’activité des différentes unités
de cette région de 1.4 Ma à 29 ka.
Couplées à l’analyse morpho-structurale (SIG, MNT et images
satellites), nous avons pu identifier de nombreuses inversions de
reliefs dont l’agencement montre une migration des emboîtements
successifs depuis les zones externes du volcan vers ses zones
internes. Cette répartition particulière met ainsi en évidence
l’importance de l’érosion dans l’évolution morphologique de cette
région notamment avec le contrôle structural des anciens massifs et
des réseaux hydrographiques lors de la mise en place des laves.
Différents facteurs peuvent expliquer un tel contraste morphologique
(E-W) notamment le gradient climatique et pluviométrique entre les
deux régions (7 à 10 m/ans à l’Est ; 1 à 2 m/ans pour l’Ouest).
Pour finir nous avons modélisé les deux édifices du Piton des Neiges
à 220 ka et 70 ka. Cela nous a permis d’obtenir les taux d’érosion
des principales vallées et cirques. Ces taux sont équivalents à ceux
trouvé sur l’île de Tahiti qui présente un contexte géologique et
climatique semblable (Hildenbrand et al., 2007).
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13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Estimation des parametrises hydrodynamiques des sols à partir d'une
inversion jointe de données d'infiltrométrie et de résistivité électrique:
Expériences numériques.
Schneider
sebastien.schneider@u-psud.fr
L'obtention des paramètres hydrodynamiques est une étape cruciale en vue de modéliser les
flux d'eau et de polluants à travers le sol. L'infiltrométrie à disque est largement utilisée pour
déterminer les propriétés hydrauliques des sols en conditions non saturées et pour juger de
leur variabilité spatiale sur le terrain. En raison des forces capillaires, on assiste au
développement sous l’infiltromètre, d’un bulbe d’humidification, dont la forme dépend à la
fois des propriétés hydrauliques du sol, du diamètre du disque, et de la tension appliquée sur
l’infiltromètre. Lors des expériences classiques d’infiltrométrie, il n’y a que les quantités
d’eau infiltrée qui sont mesurées et utilisées pour déduire les propriétés du sol. La
tomographie de résistivité électrique (ERT) offre la possibilité de visualiser la distribution
spatiale de la conductivité électrique, qui est liée par l’intermédiaire d’un modèle
pétrophysique au contenu en eau. Ainsi les données ERT contiennent une information sur la
structure en 3-D du bulbe d’infiltration, qui peut être exploitée pour déduire les propriétés
hydrauliques du sol. La possibilité d’une inversion des paramètres hydrauliques à partir d’une
combinaison de données d’infiltrométrie et ERT a été étudiée par expérimentation numérique.
Les flux d’eau et les champs de potentiel électrique ont été simulés avec le code SWMS_3D
(Simunek et al., 1995) en utilisant les fonctions hydrauliques de van Genuchten (1980) et le
model pétrophysique de Rhoades et al. (1976). Les données d’infiltration et de résistivité
électrique ont été ensuite inversées grâce au logiciel PEST (Doherty, 2003). Quatre différents
scénarios ont été examinés : (1) l’estimation des paramètres hydrauliques (K s , α et n) depuis
des données sans erreur, (2) depuis des données avec erreurs, (3) l’estimation conjointe des
paramètres hydrauliques (K s , α et n) et pétrophysiques (A et B) depuis des données sans
erreur, (4) depuis des données avec erreur. Des représentations de la fonction objective ont
également été obtenues pour pour juger de l'uniquité du problème. L’inversion des données
combinées d’infiltrométrie et de résistivité électrique a montré que les paramètres
hydrauliques peuvent être inversés lors d’une unique expérience d’infiltration, alors que
l’inversion n’est pas possible si l’on dispose uniquement de données d’infiltrométrie. De plus,
les paramètres pétrophysiques peuvent être inversés simultanément aux paramètres
hydrauliques, grâce aux données combinées d’infiltrométrie et de résistivité électrique. Ces
résultats démontrent le potentiel de cette méthode qui utilise une mesure géophysique, non
invasive et non destructive, et qui tire ainsi avantage d’une information supplémentaire
relative à la structure spatiale du bulbe d’humidification.
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Résumé:
Etude des interactions tectonique-érosion
et remaillage en elements finis
Philippe STEER
contact: steer@geologie.ens.fr
Laboratoire de Géologie, École Normale Supérieure de Paris
13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
En contexte orogénique les processus d'érosion contrôlent la forme des reliefs,
notamment en déplacant les masses depuis les hauts vers les bas topographiques. En
modélisation, des lois de type diffusion ou incision fluviale sont utilisées pour décrire
l'impact de l'érosion sur l'évolution des reliefs. La diffusion est pertinente pour caractériser les
processus érosifs à l'échelle du versant, comme les glissements de terrain. L'incision est
adaptée à l'étude des chaines de montagnes dont l'érosion est fortement dépendante du
drainage des rivières.
Le code d'élements finis ADELI 2D sert ici de support numérique à l'étude de
l'évolution de la forme des reliefs. Une méthode novatrice de remaillage local a été implanté à
l'algorithme de résolution principal. Elle possède l'avantage d'être peu couteuse en temps de
calcul et de générer peu de bruits numériques. Cet ajout permet d'envisager par la suite l'étude
des intéractions tectonique-érosion lors de l'orogénèse et de la pénéplanation.
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13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Mécanismes et contrôle des phénomènes diagénétiques en milieu acide dans les grès de
l’Ordovicien glaciaire du bassin de Sbâa, Algérie
Florent TOURNIER, Maurice PAGEL, Eric PORTIER*
* Gaz de France E&P Division, 9 rue Francis de Pressensé, 93200, St-Denis (eric.portier@gazdefrance.com)
La présence d’une calotte glaciaire étendue sur la marge Nord du Gondwana durant
l’Ordovicien supérieur (Hirnantien : -450 Ma) est maintenant acquise (Beuf et al. 1971 ;
Deynoux 1994). Si cet événement est aujourd’hui interprété comme un accident climatique de
très courte durée (0,5 à 1 Ma), il n’en demeure pas moins que des quantités substantielles de
sédiments ont été générées et déposées avec des taux de sédimentation exceptionnels de
plusieurs centaines de mètres par million d’années. Dans les bassins sédimentaires internes de
l’Afrique du Nord, les dépôts glaciaires Ordoviciens sont ainsi principalement composés de
sables, grossiers à très fins, avec localement des niveaux silteux intercalés. Ces grès
constituent des réservoirs pétroliers qui restent encore mal connus et qui présentent des
qualités pétrophysiques extrêmement variables spatialement.
Les propriétés pétrophysiques d’un réservoir à huile ou à gaz dépendent de
l’environnement de dépôt, des processus sédimentaires, et des processus diagénétiques
ultérieurs liés, ou non, à l’évolution structurale du bassin. Les réservoirs de l’Ordovicien du
bassin de Sbâa (Algérie) possèdent deux caractéristiques peu étudiées jusqu’à maintenant.
D’une part, ils sont liés à un environnement glaciaire, et d’autre part, les données récentes
obtenues dans ce bassin (Pagel & Fiet 2005) montrent que la diagenèse s’est, au moins en
partie et dans certaines zones, produite en milieu particulièrement acide comme le montre la
présence de kaolinite, de florencite et de certains minéraux d’aluminium. Le bassin de Sbâa
présente donc une opportunité unique pour comprendre les interactions entre la
sédimentologie en contexte glaciaire et la diagenèse en milieu très réducteur et acide.
Les facteurs diagénétiques majoritairement responsables de la dégradation des
propriétés pétrophysiques sont la compaction et la cimentation ; ils affectent les puits étudiés
sur l’intégralité du réservoir cambro-ordovicien. Les autres phénomènes diagénétiques ont été
déterminés à partir de l’observation des lames minces ; ils montrent une forte influence sur les
propriétés pétrophysiques à travers la dissolution des grains, la microfracturation, et le mode
d’expression des argiles (illite en remplissage de pore, illite en tapissage de grains, etc.)
L’analyse des isotopes du carbone et de l’oxygène sur la calcite indique différentes origines
des fluides formateurs : l’un météorique et l’autre diagénétique (profond), localisés dans des
parties distinctes du réservoir. La sidérite précoce provient de fluides météoriques, les valeurs
de δ 18 O SMOW de l’eau sont très négatives à basse température (-10 à -20 ‰) et sont
caractéristiques d’un climat glaciaire. L’analyse chimique des éléments majeurs et traces
indique que la source des sédiments est identique dans l’espace et dans le temps. De plus, elle
met en évidence une dissolution complète des feldspaths potassiques dans la série
ordovicienne. La quantification du taux de silicification par analyse d’images montre que la
silicification est homogène au sein de chaque unité sédimentaire mais varie de façon
importante d’une unité à l’autre.
En perspective, il s’agira de déterminer l’influence de la fracturation et l’importance
du contrôle structural, ainsi que d’établir les paléogradients et l’histoire thermique du bassin.
Enfin, l’influence des différents phénomènes diagénétiques sur la porosité et la perméabilité
sera quantifiée.
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13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Reconstruction des conditions climatiques, de la circulation océanique et du volume
global des glaces au cours du stade 11
Natalia VAZQUEZ RIVEIROS, natalia.vazquez@lsce.ipsl.fr
LSCE/IPSL, Laboratoire CNRS-CEA-UVSQ
Domaine du CNRS, bât. 12, pièce 309
91198 Gif-sur-Yvette - FRANCE
Le stade isotopique 11 (Marine Isotope Stage 11, MIS 11) est le stade interglaciaire du
dernier million d’années avec la configuration orbitale la plus proche à l’actuelle. Pour cette
raison, son étude est particulièrement intéressante par rapport au changement climatique
actuel et futur.
Mon étude a pour but de reconstruire les conditions climatiques, la circulation océanique et le
volume global des glaces lors de cette période interglaciaire. Plus spécifiquement, j’essaierai
de reconstruire :
- La température de surface de l’eau, à l’aide du rapport Mg/Ca dans les foraminifères
planctoniques.
- Le niveau de la mer et le volume global des glaces, en utilisant le δ 18 O des
foraminifères benthiques.
- L’état général de la circulation océanique, en employant le δ 13 C et le rapport Cd/Ca
des foraminifères benthiques
- Le cycle du carbone, en particulier en ce qui concerne la présence d’événements
d’épisodes de dissolution, indicatifs de l’acidification de l’océan.
À cette fin, quatre carottes océaniques ont été sélectionnées. Ces carottes couvrent le stade 11
avec un taux de sédimentation adéquat, et se trouvent dans différents bassins océaniques
pour permettre une vue d’ensemble. Il s’agit d’une carotte en Atlantique Nord (63° N, 10°
W°), et de trois carottes dans l’Océan Austral (une carotte en Atlantique Sud – 44° S, 14°
W-, une dans l’Océan Indien Sud – 43°S, 79°E-, et une carotte dans le Pacifique Sud –
42°S, 171°W-).
Les résultats obtenus seront confrontés avec des résultats de modèles climatiques.
Ma thèse est en co-direction entre LSCE et BCCR (Bjerknes Centre for Climate
Research, Bergen, Norvège), dans le cadre du RTN NICE.
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13 e Journée des Doctorants ED 143, 14 Mars 2008
Tentative de déconvolution des différents facteurs jouant sur la composition
isotopique en oxygène des spéléothèmes de Dordogne.
K. Wainer 1 , D. Genty 1 , D. Blamart 2 , H.Vonhof 3 , M. Daëron 2 , M. Bar-Matthews 4 , L.E.
Thomas 5 and P. Van Calsteren 5 .
1
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement ; UMR CEA/CNRS/UVSQ1572 Bat 701; L'Orme des
Merisiers CEA Saclay ; 91 191 Gif sur Yvette cedex, France, karine.wainer@lsce.ipsl.fr
2
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement ; UMR CEA/CNRS/UVSQ1572 Bat 12; avenue de la
Terrasse ; 91 198 Gif sur Yvette cedex, France
3
Departement of Sedimentology and Marine Geology; Faculty of Earth and Life Sciences; Vrije Universiteit
Amsterdam; De Boelelaan 1085; 1081 HV Amsterdam; the Netherlands
4
Geological Survey of Israel, 30 Malachei Israel St, Jerusalem 95501, Israel
5
Department of Earth Sciences, The Open University, Milton Keynes, MK7 6AA, UK
Cette étude tend à interpréter la chute impressionnante de -5‰ du δ 18 O de la calcite d’un
plancher stalagmitique de la Grotte de Villars (Vil-car-1, Dordogne, France) entre l’avant
dernière période glaciaire (Riss) et le dernier interglaciaire.
Le δ 18 O de la calcite dépend de la température de précipitation et de la composition de l’eau
d’infiltration. Ces deux paramètres étant inconnus, il est difficile d’évaluer la part de chacun
lors d’un changement du δ 18 O du carbonate.
Selon, le site étudié , le δ 18 O est interprété en terme de température(Duplessy et al.,1972, Ford
et Williams, 1989; Gascoyne et al., 1980, Spötl et al., 2007), de pluviométrie (Yuan et al.,
2004) ou de la combinaison de la température, de la pluviométrie et de la composition de la
source océanique (Bar-Matthews et al., 2003) dont les précipitations sont originaires.
Afin de mieux comprendre le brusque changement du δ 18 O du carottage de la grotte de
Villars:
Dans un premier temps, nous avons utilisé les compositions isotopiques des inclusions
fluides et du carbonate pour calculer les paléotempératures, en considérant que la précipitation
avait eu lieu à l’équilibre. Des mesures de Δ 47 ont également été réalisées en tant que
premières tentatives pour estimer les paléotempératures indépendamment de la composition
de l’eau nourrice pour vérifier l’équilibre.
Dans un deuxième temps, nous avons modélisé la composition de l’eau au Riss et au Dernier
Interglaciaire pour vérifier les résultats des inclusions fluides en nous basant sur 1)les
reconstructions de température et pluviométrie déduites des données polliniques marines et
lacustres, voisines, mais également déduite des assemblages de foraminifères des carottes du
Nord de l’atlantique, 2) la saisonnalité des infiltrations et 3)la variation du δ 18 O de la source
océanique entre le glaciaire et l’interglaciaire. Nous présenterons les scénarios les plus
réalistes. Nous discuterons les résultats des analyses et du modèle en les comparant entre eux
et en faisant l’analogie avec d’autres enregistrements de la même grotte mais pour des
périodes différentes. A titre d’exemple, il existe des enregistrements de la Terminaison I et du
DO 12 dans lesquels la chute du δ 13 C est de même amplitude que la Terminaison II, tandis
que le δ 18 O varie d’à peine -1‰ et malgré une augmentation de la pluviométrie similaire lors
de ces 3 évènements. Nous comparerons également nos résultats avec d’autres
enregistrements de spéléothèmes provenant d’un domaine géographique plus large.
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