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Séminaires externes 2016-2017

Les séminaires auront lieu dans l’amphithéâtre du CRPG, en général, le jeudi de 13h30 à 14h30 tous les 15 jours. Contact : Etienne Deloule (deloule@crpg.cnrs-nancy.fr)

jeudi 20 avril 2017 à 13h30 : Daniel Stockli (U. Texas, Austin) Detrital zircon provenance - U–Pb and (U-Th)/He

jeudi 4 mai 2017 à 13h30 : Kerry Gallagher(Geosciences Rennes) Transdimensional (inverse) modelling in Earth Sciences

How complex should a model be ? There are various ways to specify model complexity, In many modelling problems in Earth Science, the number of parameters is fixed in advance. While suitable for deterministic forward modelling, this can be limiting for inverse modelling. In this case, arguments can be used to bound the maximum number of parameters that need to be considered or the number of unknowns is set at some arbitrary value. Ideally, we would like to treat the number of unknowns itself directly as an unknown. This leads to a trans-dimensional problem, that is, one where the dimension of the parameter space is a variable to be solved for. I will present a brief overview of an approach used to solve such problems, and illustrate its application to a range of Earth Science problems such as the inference of past climate from geochemical data in boreholes, reconstruction of sea-level and sediment supply from stratigraphic data, seismic tomography modelling, and the decomposition of geochronological data to identify mixture components. .

Les séminaires déjà présentés :

jeudi 8 septembre 2016 à 13h30 : Gareth R. Davies (Vrije U. N.L.) A methodology for dating individual diamond growth zones : a way of probing Earth’s deep carbon cycle ?

Individual diamond mines generally contain multiple populations (n >10) of diamonds that contain both eclogitic and peridotitic-type inclusions and that have different morphology, colour, nitrogen content and mineral inclusion compositions. Despite this evidence of multiple diamond formation events, geochronology of diamonds has generally involved pooling inclusions from several hundred different diamonds to obtain Sm-Nd isochrons on garnets and clinopyroxenes, Nd model ages on pooled garnets and Pb-Pb model ages on pooled sulphides. The recent application of 1013 Ohm current resistors to thermal ionisation mass spectrometry now makes it possible to measure Nd isotope ratios on small (> 40 µm) individual silicate inclusions from diamond with Nd amounts >10 pg. This allows silicate inclusions from individual growth zones to be dated and C isotope variations and the diamond forming process to be placed in a geological context. The detailed methodology required to obtain cogenetic inclusions for geochronology will be presented along with examples from southern Africa of published diamond ages that are shown to represent mixtures of multiple populations. In addition, constraints are presented as to the temporal evolution of C sources in the region.

mardi 20 septembre 2016 à 13h30 : Yuji Sano (University of Tokyo, Japan) The helium anomaly during the 2016 Kumamoto earthquake

The 2016 Kumamoto earthquake (M 7.3) occurred on 16 April 2016 in Southwest Japan, causing 50 fatalities, over 1,800 injured and serious damage to local infrastructures. It was an inland crustal earthquake with a strike-slip fault and a shallow hypocenter (10 km depth) close to highly populated areas. To study geochemical state of the region, we carried out field survey around exposed faults soon after the earthquake. The helium isotopes of deep groundwater have decreased significantly with time at a site near the fault, which is explained by release of radiogenic helium in aquifer rocks. There is a positive relationship between amounts of released helium and estimated strain changes, suggesting first quantitative linkage between the geochemical and seismological observations. Groundwater helium is considered as effective volumetric strain gauge.

vendredi 23 septembre 2016 à 13h30 : Camille Cartier (U. Liège, Belgique) Différenciation planétaire en conditions réductrices - Approche expérimentale

Les conditions rédox ont joué un rôle majeur lors de la formation et la différenciation précoce des planètes. La fugacité d’oxygène (fO2) dans la nébuleuse détermine (avec la température, la pression…) la nature des premiers condensats qui, au cours de l’accrétion, transmettent leurs caractéristiques aux futures planètes. Contrôlant les équilibres métal – oxydes, la fO2 impose notamment la composition et la taille du noyau, dont la formation requiert des conditions réductrices. A l’occasion de ce séminaire je décrirai l’approche utilisée pour étudier l’impact du paramètre fugacité d’oxygène lors d’expériences haute-pression haute-température, et présenterai des résultats concernant différentes thématiques : la fO2 de chondres, l’accrétion de la Terre, et l’histoire précoce de Mercure.

jeudi 29 septembre 2016 à 13h30 : François Tissot (DEAPS, MIT, Cambridge, MA, USA) The chase for 247Cm and what it reveals about the stellar environment of r-process nucleosynthesis

Contrairement au processus s (la capture lente de neutron) et p (la photodésintégration) de la nucléosynthèse stellaire, le site et le nombre de types de processus r (la capture rapide de neutron) font toujours débat. En effet, pour expliquer les abondances météoritiques de trois nucléides à courte demi-vie (129I, 182Hf, 244Pu) les modèles font appels à trois types de processus r. Il y aurait donc autant de types de processus r que de nucléides à courte demi-vie étudiés… Pour atteindre une meilleure compréhension de la nature du processus r de la nucléosynthèse, la caractérisation de l’abondance d’un quatrième nucléide à courte demi-vie est nécessaire. Le Curium-247, qui décroit en Uranium-235 avec une demi-vie de 15,6 My, est le nucléide idéal à caractériser, mais il échappe toujours à la détection, malgré 40 ans d’effort. Lors de ce séminaire, je présenterai comment nous nous sommes mis en chasse du 247Cm, comment nous l’avons trouvé, et quelles sont les implications pour le site et le nombre de processus r de la nucléosynthèse stellaire.

mardi 11 octobre 2016 à 11h00 : Andrea Giuliani (Vrije U. NL) "The Kimberlite Puzzle"

Kimberlites are uncommon volcanic rocks of volatile-rich ultramafic composition that only occur in continental areas. Despite of their limited abundance, kimberlites have attracted considerable interest being the major host of diamonds and because kimberlites represent the deepest terrestrial melts preserved at surface. Kimberlites could therefore be exceptional probes of the deep Earth evolution. On the other hand, kimberlites are a real enigma in the Earth sciences. The highly reactive nature of kimberlite melts, the hybrid nature of kimberlite rocks, which include magmatic and abundant xenocrystic components, and their susceptibility to post-emplacement modification contribute to obscure the pristine features of kimberlite magmas. As a result, there is still significant controversy on most aspects of kimberlite geology and genesis despite of nearly 50 years of dedicated studies. For instance, estimates of parental melt composition range from anhydrous, alkali-rich carbonate-chloride melts to hydrous, alkali-poor ultramafic compositions.

In this seminar I will present an overview of the major features of kimberlite rocks and critically review the main issues concerning kimberlite research. These can be schematised as a ‘kimberlite puzzle’ whereby each piece of the puzzle cannot be resolved in isolation to obtain a valid conclusion. I will provide a range of petrographic and geochemical results for kimberlites from Kimberley (South Africa), which is the kimberlite type-locality, and discuss different aspects of kimberlite formation and evolution within the framework provided by the “kimberlite puzzle”.

jeudi 13 octobre 2016 à 13h30 : Mark H. Thiemens (UCSD, USA) Sulfur Isotope Anomalies in Nature : From the Early Solar System and Earth and Mars to Mt Everest and the South Pole

It is by now well known that the 4 isotopes of sulfur have allowed the origin of oxygen in the early earth to be tracked across the Archean and details of the early atmosphere quantified. Meteoritic anomalies point to a UV effect and in different types components, e.g. chondrules. In the present day earth the same isotope effect is observed in volcanic sulfur emissions and subsequent photolysis. The isotope effect from photolysis using laboratory and synchrotron experiments have provided recent new details on the process. Very recent work on all fronts have significantly advanced these applications of multi sulfur isotopes yet at the same time, raised deeper and fundamental questions which will be presented.

jeudi 10 novembre 2016 à 13h30 : Olivier Mousis (LAM, Marseille) Formation of comets, planets, moons in our solar system

Formation scenarios of the solar nebula invoke two main reservoirs of water ice that may have taken part concurrently into the production of solids. In the first reservoir, which is located within the heliocentric distance of 30 AU, water ice infalling from the Interstellar Medium (ISM) initially vaporized into the hot inner part of the disk and condensed in its crystalline form during the cooling of the solar nebula. The second reservoir, located at larger heliocentric distances, is composed of water ice originating from ISM that did not suffer from vaporization when entering into the disk. In this reservoir, water ice remained mainly in its amorphous form. From these considerations, we discuss here the trapping conditions of volatiles in planetesimals produced within the outer solar nebula and their implications for the origin and composition of gas giant planets, their surrounding satellite systems and comets. In particular, we show that the formation of icy planetesimals agglomerated from clathrate hydrates in the solar nebula can explain in a consistent manner the volatiles enrichments measured at Jupiter and Saturn, as well as the composition of Titan’s atmosphere.

jeudi 8 décembre 2016 à 11h 01 : Laurette Piani (Hokkaido University, Japan) Evolution des composés organiques dans le milieu interstellaire et le disque protoplanétaire

Les composés organiques réfractaires formés à partir de glaces dans les nuages moléculaires denses pourraient être parmi les précurseurs de la matière organique des comètes et météorites primitives. Les étapes de l’évolution de ces composés organiques depuis le nuage moléculaire jusqu’au disque restent néanmoins mal connues à ce jour. La question de la préservation des signatures primordiales des composés organiques sur les corps parents astéroïdaux est aussi sujette à débat. Dans ce séminaire, je présenterai des résultats expérimentaux visant à reproduire l’altération des composés organiques dues aux rayonnements ultra-violet (UV) dans le milieu interstellaire diffus ou le disque protoplanétaire. Pour des doses d’UV correspondant à de courtes résidences dans ces milieux, nous observons de fortes modifications des propriétés morphologiques et physiques des analogues organiques. L’irradiation UV pourrait notamment être à l’origine de la formation de certains nanoglobules trouvés dans les matériaux cométaires et chondritiques. Nous étudions aussi le devenir des composés organiques une fois incorporés dans les corps parents astéroïdaux par des analyses isotopiques à la sonde ionique des chondrites carbonées. La mesure des compositions isotopiques en hydrogène de ces chondrites permet de tracer l’altération des signatures primordiales et de discuter de l’origine des composés organiques et de l’eau du disque protoplanétaire.

Reporté --- : Yves Moussallam, U. Cambridge The volcanic cog in the global volatile cycle

Planetary-scale geodynamics implies the constant cycling of volatile elements between the Earth’s shallow, deep and ultra-deep reservoirs. The transfer of volatile elements from the Earth’s upper mantle to the atmosphere through volcanic degassing is a key component in this cycle, linking properties of the mantle to the composition of the atmosphere and oceans. In this presentation we will look in detail at the magmatic degassing process, exploring its effect on the melt ascent dynamics and oxidation state. We will then look at attempts to capture the scale at which this process operates and quantify the total flux of volatiles from the deep Earth to the atmosphere.

jeudi 5 janvier 2017 à 11h : Asmaa Boujibar, Carnegie, Washington Conditions réductrices dans le systeme solaire interne temoignées par la Terre et Mercure

Les compositions chimiques et/ou isotopiques et les structures internes de la Terre et de Mercure suggèrent une accrétion à partir de matériaux réduits. Les chondrites les plus réduites connues jusqu’à ce jour sont les chondrites a enstatite (CE), dont le fer est quasiment entièrement sous forme métallique et sulfuré. D’une part, cette particularité se retrouve également dans Mercure, dont le noyau de fer constitue 70% de sa masse. D’autre part, les CE présentent des compositions isotopiques remarquablement similaires à celles de la Terre, suggérant une accrétion dans les mêmes régions de la nébuleuse solaire. Néanmoins, la Terre, Mercure et les CE présentent des différences de compositions chimiques (Fe/Si élevé pour Mercure et appauvrissement en silice et éléments alcalins pour la Terre) qui peuvent en partie être expliquées par de l’ablation de manteau et croute lors d’impacts énergétiques. La distribution des éléments volatils dans le système solaire interne ainsi que le rôle des conditions réductrices dans l’histoire thermique de Mercure seront également discutés.

vendredi 6 janvier 2017 à 13h30 : Romain Lafay, U. Lauzanne Textures métamorphiques issues de la déstabilisation des serpentinites dans l’aureole de contact du Bergell (N-Italie)

Les unités ultramafiques du Valmalenco (Alpes Centrales, Italies) ont été affectées par différents événements métamorphiques. Le dernier étant le développement de l’auréole de contact autour de l’intrusion tertiaire du Bergell (32 Ma). Une étude pétrographique, minéralogique et géochimique détaillée permet de mieux appréhender les principaux paramètres qui contrôlent la formation des textures métamorphiques durant la déstabilisation des serpentinites au sein de l’auréole. Ici nous nous intéresseront principalement à l’assemblage métamorphique à talc et forstérite. La distribution spatiale et la distribution de la taille des olivines métamorphiques nous permet de proposer un modèle dominé par 1) la lithologie primaire (i.e. alternance de dunite, lherzolite, clinopyroxenite) 2) la vitesse de diffusion de la température (i.e la proximité de l’intrusion) et 3) l’exfiltration des fluides.

jeudi 12 janvier 2017 à 13h30 : Pierre Bouilhol, Durham U. Processus profond des zones de subduction : Déshydratation du slab et production de magmas évolués

Depuis la plaque plongeante jusqu’à la surface des arcs volcaniques, les réactions métamorphiques et magmatiques contrôlent le budget géochimique des zones de subduction. Les zones de subduction sont reconnues comme étant les sites privilégiés de la formation de la croûte continentale, mais la formation des arcs restent néanmoins peu connue. Par contre, le rôle de l’eau est communément accepté comme étant primordial. En effet, l’eau contenue dans la plaque plongeante, et en partie recyclée dans la source des magmas d’arc, permet l’évolution de ceux-ci vers des compositions évoluées semblables à la croûte continentale. Je vous présenterai comment, grâce à des modèles numériques alliant thermomécaniques et thermodynamiques, on peut mieux contraindre le devenir de l’eau au sein de la plaque plongeante, et son rôle dans la genèse des magmas hydratés. Ensuite, grâce à une étude petro-géochimique d’un complexe mafique-ultramafique de l’arc obducté du Kohistan, je vous montrerai les différentes structures inhérentes aux processus de transfert des magmas primaires dans le manteau et la croûte inferieure, et leurs rôles dans la genèse et le dégazage des produits magmatiques évolués.

jeudi 19 janvier 2017 à 13h30 : Olivier Namur, U. de Liège Processus de différenciation de la planète Mercure

Cette présentation va discuter les données géochimiques de la planète Mercure mesurées par la sonde MESSENGER (NASA). Ces données seront d’abord utilisées pour décrire la structure générale de la planète et la géochimie de la croûte. Je présenterai ensuite les résultats de divers sets d’expériences réalisées à haute température et basse à haute pression. Les résultats expérimentaux seront utilisés pour discuter les sources mantelliques des laves de Mercure, la solubilité du soufre dans ces laves, la structure du noyau de la planète et la minéralogie de surface.

lundi 30 janvier 2017 à 13h  : Célia Dalou, U. Minnesota Fractionnement des isotopes stables du H, C et N durant les processus magmatiques – Etudes expérimentales

Les isotopes stables d’éléments volatils légers sont souvent utilisés pour tracer l’origine et les échanges entre différents réservoirs terrestres et planétaires. Cependant, l’utilisation des isotopes stables comme traceurs nécessite une bonne connaissance de leur fractionnement entre les différentes phases gazeuses, fluides minérales, et silicates fondus, exprimés sous forme de facteurs de fractionnement. Ce séminaire propose un bilan des connaissances des fractionnements isotopiques du H, C et N durant le dégazage, l’exsolution des fluides des magmas saturés en volatils, la cristallisation et la formation du noyau terrestre. Nous verrons quelles sont les techniques expérimentales de haute-pression et certaines des méthodes analytiques. qui permettent de contraindre les facteurs de fractionnement des ces isotopes pendant les processus magmatiques.

jeudi 2 février 2017 à 13h30 : Yann Brugier (ISTO) Magmatologie du Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) : Approche Volcanologique, Pétrologique et Expérimentale

Afin de parvenir à une meilleure compréhension des processus d’évolution des magmas réunionnais, nous avons réalisé une étude ayant pour objectifs principaux : (1) la simulation expérimentale du système d’alimentation du Piton de la Fournaise, à partir d’un matériel de départ de composition typique de Steady State Basalt et dans des conditions de pression, température, fO2 et de teneurs en volatils (H2O, CO2) réalistes ; (2) la détermination de la séquence de cristallisation d’échantillons représentatifs des roches plutoniques réunionnaises de façon à les comparer avec les résultats expérimentaux ; (3) l’obtention d’une base de données volcanologiques, pétrologiques et géochimiques significative sur le groupe de laves anormales (« Abnormal Group ») permettant de confirmer son existence dans le système d’alimentation du Piton de la Fournaise. La découverte de verres silicatés ayant des compositions caractéristiques de l’Abnormal Group confirme l’implication de ces magmas dans l’activité éruptive. Toutefois, les roches plutoniques n’enregistrent pour la plupart que des séquences de cristallisation témoignant d’une évolution superficielle des magmas. Cette dernière est simulée de façon satisfaisante par les expérimentations réalisées dans la gamme 0.1 à 50 MPa qui conduisent à des modèles pétrologiques et des pressions de stockage en accord avec les données géophysiques. Les expérimentations à plus forte pression démontrent l’existence de paliers au sein du système d’alimentation qui peuvent en grande partie expliquer les diverses compositions réunionnaises, mais posent la question de la composition des magmas parentaux.

lundi 6 février 2017 à 13h : Sarah Lambart, Cardiff U. Pyroxénites dans le manteau : Estimations, complications et implications géodynamiques

Bien que le manteau soit majoritairement péridotitique, la fraction de matériel recyclé qu’il contient, principalement sous la forme de pyroxénites, pourrait contribuer de façon non négligeable à la genèse des magmas. Connaitre cette proportion dans les région-sources est fondamental pour comprendre et quantifier la différentiation terrestre. Malheureusement, nous n’avons pas d’accès direct à ces informations et utilisons souvent la composition des magmas comme “proxy”. Cette démarche nécessite de connaitre le comportement de fusion des différentes lithologies présentes. Dans cette présentation, je montrerai que, grâce aux travaux expérimentaux et modèles thermodynamiques, nous sommes maintenant capables de quantifier la fusion d’un manteau hétérogène, je parlerai des progrès qu’il reste à accomplir et j’exposerai les implications géodynamiques de la présence d’hétérogénéités dans le manteau.

jeudi 9 février 2017 à 13h30 : Arnaud Villaros, ISTO Le comportement des éléments en trace dans les liquides granitiques crustaux : observations, modélisations et expérimentations

L’évolution orogénique permet la fusion de la croûte continentale qui génère de larges volumes de magmas granitiques péralumineux. Différents processus magmatiques (fusion partielle, extraction des magmas, cristallisation fractionnée,...) contrôlent la composition, les volumes et l’emplacement de ces magmas. Ainsi, la diversité de composition des granites crustaux reflète la variabilité de ces processus. Les concentrations des éléments en trace dans les liquides magmatiques sont particulièrement sensibles aux processus de fusion partielle et de cristallisation fractionnée. Lors de la fusion, ils sont partagés entre les minéraux déstabilisés, les minéraux néoformés, les minéraux résiduels et le liquide magmatique. Lors de la cristallisation, ils sont partagés entre la phase cristalline et le liquide magmatique résiduel. Une approche liant observations pétrographiques, analyses géochimiques (roche totale et ponctuelles), modélisations (thermodynamiques et géochimiques) et pétrologie expérimentale, nous a permis de retracer l’évolution des teneurs en éléments traces dans le liquide granitique depuis la fusion partielle jusqu’à la cristallisation du magma. Ces résultats mettent en avant le rôle essentiel des processus à la source dans la composition des granites crustaux et la complexité du comportement des éléments en trace dans le liquide silicaté lors de l’évolution magmatique.

lundi 13 février 2017 à 13h00 : Marion Louvel, U. Bristol Transport des volatils et métaux dans les fluides HP-HT : apports de l’approche in situ

Les phases fluides et/ou gazeuses générées par la dévolatilisation des roches et magmas sont d’importants agents de transfert chimique entre les différentes enveloppes terrestres qui participent également à la formation de gisements miniers ou au développement des éruptions volcaniques. Pourtant, leurs compositions (concentrations en S, halogènes, Si, Na) et leurs capacités à transporter d’autres éléments dans différents environnements restent globalement méconnues, principalement en raison de la difficulté/impossibilité à les échantillonner en profondeur. Dans ce séminaire, je présenterai différentes techniques d’expérimentation in situ que j’ai utilisées pour obtenir des informations sur la solubilité et la spéciation des volatils, métaux et éléments traces dans les fluides géologiques. Deux exemples sur le transfert des HFSE en zone de subduction et le transport du Cu dans les systèmes magmatiques-hydrothermaux seront plus particulièrement développés.

Reporté à une date ultérieur : Nicolas Riel, U. Durham Petrological and two-phase flow modelling of deep arc crust : implications for continental crust formation

The genesis of felsic crust is generally attributed to two main processes : the differentiation of primary magmas by crystallization within the crust or uppermost mantle and the partial melting of older crustal rocks. The Mixing/Assimilation/Hybridization of these magmas in the deep crust (MASH zone) and their subsequent segregation constitutes the principal process by which continents have become differentiated into a more mafic, residual lower crust and a more felsic and hydrated upper crust. Although this model describes qualitatively how continental crust forms, little is known on the physical and chemical mechanisms occurring at the root of volcanic arcs. To assess the dynamics of partial melting, melt injection and hybridization in the deep crust, a new 2-D two-phase flow code using finite volume method has been developed. The formulation takes into account : (i) melt flow through porosity waves/channels, (ii) heat transfer, assuming local thermal equilibrium between solid and liquid, (iii) thermodynamic modelling of stable phases and (iv) injection of mantle-derived melt at the Moho. Our parametric study shows that pressure, heat influx and melt:rock ratio are the main parameters controlling the volume and composition of differentiated magma. Overall the composition of segregated products scatters in two groups : felsic (80-68% SiO2) and intermediate (60-52% SiO2), with an average andesitic composition. The bimodal distribution is controlled by amphibole which buffer the composition of segregated products to high SiO2-content when stable. As the amphibole-out melting reaction is crossed, temperature rapidly increases and segregated products become intermediate. When compared to available geological evidence, the liquid line of descent of mantle-derived magma do not fit the Mg# versus silica trends of exposed volcanic arcs. Instead our modelling results show that reactive flow of those same magma through a mafic crust is able to reproduce such trends.

vendredi 24 février 2017 à 13h30 : Eglantine Boulard (Soleil) Carbon in the deep mantle

Interactions between the mantle and the Earth’s surface have dominated the evolution of the crust, the oceans, and the atmosphere, controlling many aspects of the Earth’s habitability. The mantle is thought to be the largest reservoir of many volatiles on Earth which modulate its rheology, partial melting and redox state. Studies of mantle volatiles provide a mean for understanding Earth’s early history and its continued evolution. In this seminar, I will present different experimental approaches for the study of deep volatile cycles. I will first present results on deep carbon-bearing phases at lower mantle conditions on the transformation of carbonate trigonal CO3 groups into CO4 tetrahedra groups at high pressure. I will discuss its implication for the fate of carbon in the deep mantle, and in particular on carbon-rich melt. Finally, I will present new experimental approaches recently developped for the study of deep melt properties.

lundi 27 février 2017 à 13h00 : Jérémy Guignard (GET-IRAP) Apport de l’expérimentation en planétologie : exemples dans le cas de la différenciation métal-silicate dans les planétésimaux

L’étude des météorites, briques élémentaires des planètes telluriques, offre une fenêtre d’observation sur la formation et l’évolution du système solaire précoce. Dans ce laps de temps, une très grande diversité de petits corps, les planétésimaux, se sont formés et ont connu une histoire thermique plus ou moins évoluée en fonction de la quantité d’éléments radioactifs (26Al notamment) présente lors de leur accrétion. Ainsi des corps plus ou moins différenciés se sont formés et tous les stades de cette différenciation nous sont aujourd’hui accessibles via l’étude, pétrologique, chimique et isotopique de ces diverses météorites. D’autres outils permettent de contraindre ces processus de différenciation telles que la modélisation, les missions spatiales et l’expérimentation. Dans cette présentation, il sera exposé en détail l’apport de l’expérimentation pour la compréhension de la différenciation métal-silicate dans les planétésimaux en décrivant les diverses techniques expérimentales et analytiques utiles à ces problématiques. Enfin, plusieurs exemples d’études expérimentales seront présentés afin de montrer l’apport de cette discipline.

vendredi 3 mars 2017 à 11h30 : Céline Defouilloy (Wisconsin University) Origin of crystalline silicates from Comet 81P/Wild 2 : Combined study on their oxygen isotopes and mineral chemistry

In order to explore the link between comet 81P/Wild 2 and materials in primitive meteorites, seven particles 5 to 15 μm in diameter from comet 81P/Wild 2 have been analyzed for their oxygen isotope ratios using a secondary ion mass spectrometer. Most particles are single minerals consisting of olivine or pyroxene with Mg# higher than 85, which are relatively minor in 81P/Wild 2 particles ( 1/3 of the 16O-poor cluster). Four particles extracted from Track 149 are 16O-poor and show Δ17O (= δ17O – 0.52 × δ18O) values from –2‰ to +1‰, similar to previous studies, while one enstatite (En99) particle shows lower Δ17O value of –7±4‰ (2σ). This compositional range has not been reported among 16O-poor particles in 81P/Wild 2, but is commonly observed among chondrules in carbonaceous chondrites and in particular in CR chondrites. The distribution in Δ17O indicates that 16O-poor 81P/Wild 2 particles are most similar to chondrules (and their fragments) in the CR chondrites and Tagish Lake-like WIS91600 chondrite chondrule silicate grains, which indicates that they likely come from a reservoir with similar dust/ice ratios as CR chondrites and WIS91600. However, differences in the Mg# distribution imply that the 81P/Wild 2 reservoir was comparatively more oxidized, with a higher dust enrichment. Two nearly pure enstatite grains from track 172 are significantly enriched in 16O, with δ18O values of –51.2 ± 1.5‰ (2σ) and –43.0 ± 1.3‰ (2σ), respectively, and Δ17O values of –22.3 ± 1.9‰ (2σ) and –21.3 ± 2.3‰ (2σ), respectively. They are the first 16O-rich pyroxenes found among 81P/Wild 2 particles, with similar Δ17O values to those of 16O-rich low-iron, manganese-enriched (LIME) olivine and CAI (calcium and aluminum-rich inclusions) -like particles from 81P/Wild 2. The major element and oxygen isotopic compositions of the pyroxenes are similar to those of enstatite in amoeboid olivine aggregates (AOAs) in primitive chondrites, in which 16O-rich pyroxenes have previously been found, and thus suggest a condensation origin.

jeudi 9 mars 2017 à 13h30 : Anne-Cécile Ganzhorn (ENS Lyon) La fusion partielle de la croûte continentale : de la nature au laboratoire

L’observation de migmatites au cœur des racines orogéniques montre que la fusion partielle de la croûte continentale est un phénomène commun lors de la genèse des chaînes de montagnes. Si elle est généralement associée aux stades tardifs de la collision continentale, de plus en plus d’études suggèrent qu’elle peut démarrer dès le pic de pression. La fusion partielle étant connue comme un phénomène affaiblissant, son activation précoce a de grandes conséquences sur les mécanismes d’exhumation des roches métamorphiques, et notamment, des éclogites. Il est donc crucial de mieux contraindre les premiers incréments de fusion partielle afin de les intégrer dans l’histoire pression – température – temps – déformation (P-T-t-d) des roches métamorphiques. L’étude, que je présente, s’est intéressée aux témoins de la fusion partielle de la croûte continentale observés au sein de la Région des Gneiss de l’Ouest en Norvège. Elle a pour but de mieux intégrer la fusion partielle à l’histoire P-T-t-d, par ailleurs bien contrainte, de la région. Pour cela, je me suis appuyée sur des approches de terrain et expérimentales afin de contraindre la chimie de certains produits de la fusion partielle et les effets rhéologiques de cette fusion partielle.

jeudi 16 mars 2017 à 13h30 : Luc S. Doucet (U.L. Bruxelles) Formation and evolution of the early Earth continental lithosphere - evidence from major, trace elements, radiogenic and stable isotopes

The formation of the continental lithosphere (crust and mantle) is responsible for massive transfert of element from the Earth interior to the surface. Mantle processes such as magmatism and metasomatism contributed to the initial planetary differentiation, the formation of the core, and evolution of the mantle and the crust. This deeply modified the composition of the mantle, atmosphere and hydrosphere through time and thereby played a key role in the habitability of the planet. My objectives are to investigated the processes that could created and transformed the lithospheric mantle beneath the most ancient continental domains aka cratons. In other words, I want to answer the two fundamental questions (1) How and when is it possible to build a refractory strong lithospheric mantle that could resist to solid-state convection for billions of years ? and (2) What transferts occurred during the differentiation of the lithosphere from the primitive mantle ? To address these issues I combine, petrology, major and trace (including water) and ultra-trace element (PGE) geochemistry, radiogenic isotopes (Os,Hf, Nd) geochemistry and more recently non-traditional isotopes (Zn and Fe).

jeudi 23 mars 2017 à 13h30 : Philippe Yamato (U. Rennes) Signification des chemins Pression-Température-temps et dynamique des zones de subduction

Les études pétrologiques, géochronologiques et structurales sur les roches métamorphiques de haute pression et de basse température sont des éléments clés pour notre compréhension de la dynamique des zones de convergence. Elles permettent, en effet, de connaitre les conditions de pression et de température qu’ont pu enregistrer ces roches au cours du temps (Chemins P-T-t). Cependant, l’interprétation de ces chemins P-T-t, et en particulier, la possibilité de convertir directement la pression estimée en terme de profondeur, reste un sujet extrêmement débattu. En se basant sur une analyse des données disponibles sur ces roches de diverses parties du monde, il apparaît que le pic de pression (i.e. la pression maximum enregistrée par les roches) est proportionnel à la décompression brutale qui est enregistrée ensuite, lors de la première étape de rétrogression. Je montrerai que cette relation linéaire peut s’expliquer simplement par le passage entre compression (pendant l’enfouissement) et extension (pendant l’exhumation) et que le changement majeur dans l’orientation et dans la magnitude des contraintes tectoniques principales peut conduire à une chute brutale de la pression avant même que les roches ne remontent vers la surface. De ce fait, les pics de pression enregistrés ne sont pas nécessairement directement liés à la pression lithostatique et ne peuvent pas, comme on le croit souvent, être directement transformés en profondeurs atteintes. Les implications sont fortes sur la façon dont se déforment les roches au sein des zones de subduction, sur la magnitude des pressions tectoniques qu’elles peuvent supporter, et sur la sismicité que cela peut engendrer. Cela suggère aussi que notre vision actuelle de la dynamique des zones de subduction est peut-être à reconsidérer dans ce sens.

jeudi 30 mars 2017 à 13h30 : Sophie Opfergelt (Université catholique de Louvain) Weathering, organic matter dynamics and freeze-thaw cycles in Icelandic soils : insights from Si, Fe, and Zn isotopes

Peatlands are thought to play a pivotal role in the delivery of dissolved Fe to coastal waters. Organic acids likely serve as metal chelator for the Fe transport in rivers and provide a way for peat-derived riverine Fe to escape flocculation and estuarine removal. Seasonal freeze-thaw cycles in high latitudes peatlands generate alternating oxic-anoxic conditions, which control Fe mobility. Warming peatlands in high latitudes is likely to influence the dissolved Fe release from these regions, but a detailed understanding of the controls is lacking. The seminar will present a combined Si, Fe and Zn isotope study in peat and non-peat soils from Iceland derived from the same parent basalt in order to investigate the role of weathering, organic matter dynamics, and freeze-thaw cycles.

Séminaire reporté à 13h00 : Anita Cadoux (ISTO Orléans) Comportement du brome dans les magmas et implications atmosphériques

Depuis la découverte de monoxyde de brome dans un panache volcanique et son rôle important, bien que présent en traces, dans la destruction de l’ozone troposphérique, le brome suscite beaucoup d’intérêt. Cependant, son comportement dans les magmas est encore très peu connu. Je présenterai les premiers résultats d’une étude visant à déterminer les coefficients de partage fluide/liquide du brome (DBrf/m) pour différentes compositions de magmas. Les expériences de partage ont été effectuées à partir de roches naturelles basaltiques (Etna), andésitiques et rhyodacitiques (Santorin) et dans des conditions de pression, température et fugacité d’oxygène représentatives de celles du réservoir magmatique (900-1200°C, 100-200 MPa, NNO). Je discuterai les implications sur le bilan de dégazage des éruptions et leur impact sur l’atmosphère à travers quelques exemples.

Reporté à une date ultérieur : Daniel Hubé, BRGM Sur les traces d’un secret enfoui. Enquête sur l’héritage toxique de la Grande Guerre

La Première Guerre mondiale a été un tournant décisif dans l’art et la manière de conduire la guerre. Les géologues d’abord écartés furent mis par la force des choses à contribution en créant la géologie moderne et appliquée. Ils innovèrent en faisant glisser leur science académique, en vulgarisant, vers des domaines réservés aux ingénieurs et aux militaires. L’artillerie avait aussi été dotée d’une puissance de feu jusqu’alors inégalée. Au moins 750 millions de projectiles d’artillerie ont été tirés sur un champ de bataille de 750 km de long, serpentant durant 4 ans entre la Mer du Nord et la frontière franco-suisse. Au cessez le feu, le 11 novembre 1918, le constat est amer. Au milieu des décombres et de cet océan figé de trous d’obus et de tranchées des anciens champs de bataille, git un pharaonique et infernal arsenal chimique et explosif, legs empoisonné de la guerre, enfanté du génie et de la folie des hommes. Des montagnes d’obus ont été abandonnées là par les Armées, devenues à la fin des hostilités, bien futiles, encombrantes puis dangereuses. Pour les sols aussi, le passé ne passe pas et restituent aux hommes la grêle métallurgique qu’ils ne voulaient digérer. Les obus refont surface. D’autres encore, attendent, sagement dissimulés par la boue, pour certains rompus par l’immobilité. Faire face alors dans le désordre du sortir de guerre, à ce matériel. Jamais encore l’humanité n’avait encore été confrontée à un tel défi, enfanté par la Guerre, celui d’éliminer en urgence le prodigieux arsenal de 3 millions de tonnes qui suit l’Armageddon. En ces temps de Paix recouvrée et de reconstruction, des hommes surent plus que d’autres prendre ce taureau par les cornes et commuer à l’échelle industrielle les épées d’antan en soc de charrues.

publié jeudi 18 août 2011