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Érosion, Altération et paléo-altération en Himalaya

Contrat doctoral MESR 2018 au CRPG

Projet de contrat doctoral MESR débutant en Sep/Oct 2018 codirigée par Christian France-Lanord (DRCE) et Julien Charreau (MCf)

Contacts : cfl@crpg.cnrs-nancy.fr, charreau@crpg.cnrs-nancy.fr

Candidature à partir du site de l’école doctorale RP2E avant le 30 avril 2018 : http://rp2e.univ-lorraine.fr/index.php?id=5

English version below

L’érosion physique et chimique de l’Himalaya est active depuis l’Oligocène et apporte à l’Océan Indien le plus important flux sédimentaire détritique de la planète. Ce processus d’érosion contribue au contrôle géochimique du cycle du carbone et influence le climat global. L’objectif de cette thèse sera de contribuer à l’évaluation de l’impact de l’érosion de l’Himalaya sur le cycle du carbone et plus précisément sa partie chimique avec l’altération des silicates. L’objectif sera de reconstituer la paléo-érosion himalayenne en s’attachant à (1) caractériser l’évolution du style d’érosion depuis 20Ma en fonction des évolutions tectoniques et climatiques du bassin et (2) de construire une quantification des flux d’altération. Le projet reposera en premier lieu sur l’exploitation des forages récents du cône du Bengale (Expédition IODP 354) qui constituent un enregistrement sédimentaire de la dénudation de l’Himalaya au Néogène. Ces sédiments turbiditiques préservent les signatures des roches himalayennes à partir desquelles elles ont été érodées mais aussi l’empreinte des processus d’altération et de transport auxquels ils ont été soumis. L’approche se basera également sur l’étude d’échantillons actuels du bassin himalayen nécessaires pour caractériser certaines sources et processus d’altération passés. En effet, si les grandes lignes de compréhension des mécanismes d’altération actifs dans le bassin himalayen sont connues, il reste des interrogations fondamentales à divers niveaux qui limitent notre capacité de quantification :
- comment prendre en compte plus précisément l’altération des formations non himalayennes drainées par le Brahmapoutre ?
- quelle est la part de l’altération assurée par de l’acide sulfurique libéré par l’oxydation de sulfures lors de l ’érosion physique et qui se substitue à l’altération par acide carbonique ?
- à quel point l’époque actuelle est-elle singulière par rapport au reste du Pléistocène ? En s’appuyant sur une meilleure compréhension de ces processus actuels et récent l’objectif sera ainsi de mieux documenter l’évolution de l’altération de l’Himalaya au cours du Néogène enregistrée à travers les sédiments du Bengal.

Le projet doctoral sera mené dans le cadre du projet ANR-DFG Himal-Fan (2018-2022). Ce dernier associe des études géochimiques et géochronologiques des sédiments du cônes du Bengale à une synthèse des données de stratigraphie sismique pour quantifier l’érosion au cours du Néogène. L’approche suivie dans ce projet de thèse comprendra géochimie, géochimie isotopique, propriétés magnétiques et minéralogie de produits d’érosion actuelle et passée pour tracer les processus d’altération et quantifier son intensité.

Méthodologies :

Géochimie des éléments majeurs - L’approche quantitative sera menée sur la base des travaux de Maarten Lupker : elle combinera les traceurs des éléments mobiles majeurs (Na, K, Ca, Mg, OH-) et sera affinée pour (1) mesurer précisément les concentrations en Mg et Ca des silicates, et (2) mieux prendre en compte la diversité des compositions des roches sources en particulier celles du Trans-Himalaya et du bassin oriental du Brahmapoutre.

Minéralogie magnétique - la caractérisation des sulfures et phase secondaire d’oxydes s’appuiera sur leurs propriétés magnétiques, principalement la susceptibilité et l’aimantation rémanente. Toutes ces analyses sont rapides, demandent peu d’échantillons et permettent de caractériser des phases difficilement observables via des méthodes optiques classiques. Néanmoins ces dernières seront également envisagées en complément, notamment la spectroscopie Raman. Les échantillons envisagés sont des roches in situ, des profils de sols, des terrasses et des sables de rivières et des sédiments détritiques.

Title : Erosion, Alteration and Paleo-weathering in Himalaya

PhD fellowship starting in Sep/Oct 2018. Project co-directed by Christian France-Lanord (DRCE) and Julien Charreau (MCf)

Application on the Doctoral School website before April 30th. http://rp2e.univ-lorraine.fr/index.php?id=5

The Himalayan erosion is active since the Oligocene and supply to the Indian Ocean the largest detrital sedimentary flux of the planet. This erosion contributes to the global geochemical control of the carbon cycle and influences the global climate. The goal of this thesis will be to contribute to the evaluation of the impact of Himalayan erosion on the carbon cycleThe objective will be to reconstitute the Himalayan paleo-erosion by focusing on (1) characterising the evolution of the erosion style since 20Ma as a function of the basin’s tectonic and climatic evolutions, and (2) to elaborate a quantitative approach of the weathering flux. The project will be based primarily on the exploitation of recent drilling of the Bengal fan (Expedition IODP 354) whose sediments record the erosion history of the Himalayas over the Neogene. These turbiditic sediments preserve the signatures of the Himalayan rocks from which they were eroded and also the mark of the alteration and transport processes to which they were exposed. The approach will also be based on the study of modern samples of the Himalayan basin in order to better understand specific sources and processes of weathering. Indeed, while the main lines of understanding of the weathering processes active in Himalaya are known, there are still fundamental questions limiting our ability to quantify :
- how to take into account more precisely the alteration of non-Himalayan formations eroded in the Brahmaputra basin ?
- what is the importance of weathering driven by sulphuric acid produced during sulphide oxidation following physical erosion and which substitute to the carbonic acid weathering ?
- how representative is the modern period compared to the rest of the Pleistocene ? Based on these analysis on the Bengal sediments the main goal of the study will be to reconstruct and quantify the weathering of the Himalaya during the Neogene ?

The doctoral project will be carried out as part of the ANR-DFG Himal-Fan project (2018-2022). This later combines geochemical, geochronological studies of the Bengal fan sediments with Seismic stratigraphy constrains to quantify erosion during the Neogene. This PhD project will include geochemistry, isotope geochemistry, magnetic properties, and mineralogy of current and past erosion products to trace weathering processes and quantify its intensity.

Methodologies :

Geochemistry of Major Elements - The quantitative approach will follow the general approach of Maarten Lupker : it will combine the tracers of the major mobile elements (Na, K, Ca, Mg, OH-) and will be refined to (1) accurately measure the silicate Mg and Ca concentrations, and (2) better integrate the diversity of source rock compositions, particularly those of the Trans-Himalayas and Eastern Brahmaputra Basin.

Magnetic mineralogy - the characterisation of sulphides and secondary phase of oxides will be based on their magnetic properties including their susceptibility and their remanent magnetisation. All these analyses are fast, require few samples and make it possible to characterise phases that are difficult to observe using conventional optical methods. Nevertheless the later will also be considered, especially Raman spectroscopy. The samples considered are in situ rocks, soil profiles, terraces and river sands and detrital sediments.

References :

http://publications.iodp.org/procee...

“from source to sink.” Top left : High Himalayan range under the Himal Chuli peak in Central Nepal showing glaciers and deep incision of the valleys that generate the erosion flux of sediments of Himalaya rivers. Middle left : Lower Meghna River, which conveys about one billion tons of sediment per year from the Ganga and Brahmaputra Rivers to the Bengal Fan across the Bangladesh delta during the monsoon season. Bottom left : seismic cross section of Bengal Fan at 8°N drilled during Expedition 354 showing channel levee structures and fan deposition. Right : turbidite succession from a levee drilled during Expedition 354. From IODP Exp. 354 Proceedings 2016




publié vendredi 19 janvier 2018