Séminaire de Nicola Piana Agostinetti de (Université de Vienne)

Passive seismics as a tool for crustal exploration:
performances, key-achievements and future developments.

Exploration of the Earth’s crust is often based on active seismic data, but in complex geology settings active seismic imaging can face serious problems. Alternative exploration techniques can help to reduce risks for building accurate Earth’s models. In the last decade, the analysis of passive seismic data, i.e. natural seismicity and seismic ambient noise (collectively called Passive Seismic Techniques, PST), have been widely used to investigate the subsurface. In particular, the propagation of seismic waves generated by teleseismic earthquakes, i.e. earthquakes occurred more than 3000 km from the study area, have been exploited to constrain the fine details of the crustal structure and elasticity. Receiver Function (RF) analysis is a PST adopted in academia that makes use of teleseismic waves to image the structure of the crust. RF analysis has been applied for both deep and shallow crustal imaging, e.g. from Moho to basin mapping. Moreover, RF analysis can be used to locate anisotropic materials at depth, a tricky target for active seismics.

In this talk, I will briefly introduce RF analysis, measuring the performance of this PST against the results obtained by active seismic survey and borehole lithostratigraphies. I will show key-applications of RF analysis for crustal exploration, like: (a) how joint interpretation of passive and active seismic data can be useful to improve our knowledge of the subsurface at different depth-levels; (b) how RF analysis can be used to explore the presence of anisotropic materials in geothermal fields, indicating anomalous PT conditions; and (c) how teleseismic waves can used to improve sedimentary basin investigations. Finally I will discuss the cons of the PSTs and the future development of the research in this area.

1/2 journée de réflexion sur la méthodologie instrumentation sismique acoustique électrique magnétisme et gravimétrie

Dans le cadre des séminaires du Pole Géophysique Instrumentale et Méthodologique , nous  proposons une demi -journée de réflexion sur les méthodes et l’instrumentation en sismique, en acoustique, en magnétisme, et en gravimétrie.
en suivant différentes courtes présentation sur l’état des lieux et les besoins dans chacune des thématiques, nous pourrons réfléchir sur :

– Les verrous technologiques.
– l’évolution des capteurs et des sources et l’apport de nouvelle technologie
– Les outils et les méthodes de traitements.
– Les possibilités ou pas d’ acquisitions simultanées en sismique, en acoustique et en magnétisme.
– Apports et limites de la fusion de données en sismique, en acoustique et en magnétisme
– Moyens dont on dispose actuellement, quelles évolutions (souhaits, besoins, réalité )

Liste des intervenants  et de leur présentation:
– Jean-yves Royer (LGO): Méthodes acoustiques
– Pascal Tarits (LGO) : Méthodes de mesures électro-magnétique
– Bruno Marsset (IFREMER): Parc d’équipements communs IFREMER-GENAVIR en  sismique marine et Les développements instrumentaux et méthodologiques en sismique au laboratoire Aléas géologiques et Dynamique sédimentaire.
– Pascal Leroy (LGO): Parc d’équipement sismique légère du LGO
– Yann Le Faou (SHOM-SEDIM) : Systèmes de sismique réflexion du SHOM et l’inventaire des données existantes
– Marcia Maïa (LGO) :  Apport des méthodes de mesure de gravimétrique
– Jean-François Oehler (SHOM-GEOPHY) : Systèmes de mesures gravimétriques et magnétiques du SHOM
– Luc Jaulin (LabSTICC – ENSTA) : Apport de la robotique dans un survey géophysique ( exemple du Boatbot )
– Stéphane Rioual (LabSTICC – UBO) : Capteurs autonomes et hyperfréquences RFID, évaluation d’infrastructures marines (corrosion, contraintes), caractérisation de sédiments
– Bernard Pottier ( LabSTICC – UBO) : Outils de modélisation et simulation physique cellulaire; Apport de ces outils informatiques à géolocalisation et aux inondations de bassins versants
– Pierre Stéphan ( LETG) : Besoin de méthodes géophysiques pour détecter des vestiges archéologiques ensevelis sous les vases

Voir : Compte rendu de cette demi-journée

Séminaire de Gurumurthy, Birbal Sahni Inst. of Paleosciences, India

Silicate weathering in humid tropics and coastal biogeochemical processes affecting the elemental budgets to Oceans

The Western Ghats form a major mountain belt, next to the Himalayas, in controlling the flux of chemical elements and sediments to the northern Indian Ocean. Numerous small mountain streams flow towards the Arabian Sea draining the western slopes of Western Ghats because of the prevailing orographicity. The weathering process and the associated atmospheric CO2 drawdown due to silicate weathering have been deduced using the dissolved and particulate chemical composition in river basins having similar geomorpho-climatic settings but differing lithology (granite-gneisses, charnockites and basalts). The speaker discusses the silicates weathering process in the small mountain streams of Western Ghats, the rate controlling parameters and their role in geological carbon sequestration.

Further, the geochemical redistribution of redox sensitive elements during the weathering and fluvial transport process with special reference to molybdenum geochemistry in the riverine and estuarine environments will be discussed. The role of oxidative scavenging of dissolved molybdenum on to particulate phase in river, and its subsequent release/scavenging of metal elements in the coastal region will be discussed in detail to demonstrate the role of coastal/interface biogeochemical processes in the source-sink pathways of chemical elements, and the extent these biogeochemical processes affect the elemental budgets.

Email: gurumurthygp@bsip.res.in

Soutenance HDR Stefan V. Lalonde

Biogéochimie de la Terre Primitive :

Nouvelles Perspectives Issues des Archives Sédimentaires Archéens et Protérozoïques

Résumé

À travers les temps géologiques, l’évolution de la vie et de l’environnement de surface terrestre sont intimement liés, et ce, de manière étonnante. D’une part, les processus biologiques exercent un contrôle primaire sur les cycles élémentaires, les compositions chimiques de l’atmosphère, des océans et des sédiments, et plus en générale sur l’homéostasie à l’échelle planétaire. D’autre part, l’évolution des conditions environnementales de notre planète depuis 3,5 milliards d’années a orienté l’évolution biologique à travers le développement de voies enzymatiques particulières et de stratégies d’adaptation biologiques à l’émergence de la vie multicellulaire elle-même. Ce manuscrit d’Habilitation résume mes recherches scientifiques jusqu’à ce jour sur l’interaction qui existe entre les Sciences de la Vie et les Sciences de Terre, en se focalisant plus particulièrement sur la période des premiers pas de la vie microbienne sur Terre, à l’Archéen et au Protérozoïque. Dans une première partie, je présente des travaux sur les enregistrements sédimentaires Archéens et Protérozoïques, en mettant l’accent sur la disponibilité des éléments nutritifs dans les océans anciens, les enregistrements en éléments traces témoignant de l’évolution des conditions d’oxydo-réduction, et sur les dépôts de sédiments chimiques riches en fer pouvant enregistrer ces deux derniers. Dans une seconde partie, je me concentre plus particulièrement sur l’apparition et l’évolution des concentrations en oxygène dans l’histoire de la planète Terre. Cette partie comprend des témoins ainsi qu’une modélisation des prémices de la production de dioxygène par les cyanobactéries durant l’Archéen, des enregistrements géochimiques de l’accumulation du dioxygène atmosphérique pendant le Grand Événement d’Oxydation (GOE) au Paléoprotérozoïque il y a environ 2.4 Ga, et des stratégies d’adaptation animale pour accéder à des niches écologiques riches en O2 plus tard dans l’histoire de la Terre. Dans une troisième partie, je décris mes recherches visant à comprendre la précipitation des minéraux, l’adsorption élémentaire et la microfossilisation dans des systèmes pertinents, à la fois naturels et expérimentaux, pour la Terre primitive. Ces travaux ont abouti à plusieurs conclusions principales: les concentrations de plusieurs oligo- éléments dans l’eau de mer semblent avoir été considérablement différentes dans l’histoire de la Terre, bien que l’interprétation de ces enregistrements soit complexe; la photosynthèse oxygénique peut avoir ses origines à l’Archéen, mais a fonctionné pendant des centaines de millions d’années sans perturber de manière significative la composition chimique atmosphérique; et une meilleure compréhension des précipitations minérales et de l’adsorption des éléments sur les surfaces naturelles fournit des informations importantes sur la manière dont les éléments sont mobilisés dans l’environnement ainsi que sur les processus qui permettent aux sédiments de conserver des traces des conditions environnementales passées. Enfin, ce manuscrit expose des axes de recherche futurs visant à mieux comprendre l’histoire de la vie et de l’environnement de surface sur la Terre primitive, en particulier en ce qui concerne les plus anciennes traces de vie photosynthétique et son contrôle sur l’évolution biogéochimique de notre planète. 

Jury

M. Barrat Jean-Alix, Professeur des Universités, Univ. de Bretagne Occidentale, Brest

M.Busigny Vincent, Maître de Conférences, IPGP, Paris 5ème

M.Poulton Simon, Professeur, University of Leeds, Leeds, Royaume Uni

Mme Rabineau Marina, Directrice de Recherche, Univ.de Bretagne Occidentale, Plouzané

M.Tribovillard Nicolas, Professeur des Université, Université de Lille 1, Villeneuve d’Ascq

Soutenance de thèse de Marie Thoby

Composition des isotopes stables du molybdène dans les carbonates du Précambrien : affinement du proxy et applications paléo- environnementales

 

Les conditions redox des océans ont considérablement évolué au cours du Précambrien. Ceci est principalement dû à l’arrivée de l’oxygène engendrant dans un premier temps des oasis d’oxygène puis un Grand Evènement d’Oxydation (GEO) vers 2.45 Ga. Néanmoins, les connaissances concernant la datation des premiers signes d’oxygénation et les mécanismes de leur enregistrement sédimentaire propres à cette période restent encore à approfondir.

Depuis plusieurs années, la composition isotopique en molybdène (Mo) dans les sédiments est utilisée comme proxy redox des océans globaux. En effet, sous des conditions oxygénées où précipitent des oxydes de fer (Fe) et de manganèses (Mn), l’eau de mer globale présente des enrichissements en isotopes lourds (2.36‰ actuellement), tandis que dans des conditions réduites, sa composition se rapproche de la valeur crustale de 0.20‰. Or, les black shales et les carbonates peuvent, sous certaines conditions, enregistrer la valeur isotopique de l’eau de mer.

Ce proxy redox a été exploité lors de cette thèse afin d’investiguer à la fois les conditions redox environnementales enregistrées par la composition isotopique du molybdène dans les sédiments mais également les processus d’enregistrement de ce signal dans les sédiments carbonatés.

Une approche par attaque séquentielle de roches carbonatées permet d’observer le partitionnement du molybdène entre les différentes phases composant les carbonates. Les résultats montrent que le Mo se loge dans les phases réduites que sont la matière organique mais également les carbonates authigènes.

Une étude sur des argiles et carbonates riches en Mn(II) dans les Formations Boolgeeda et Kazput (craton de Pilbara, Australie) permet d’étudier les mécanismes de mise en place d’enrichissements sédimentaires en Mn formés au cours du GEO. Les résultats mettent en évidence diversité des processus d’enrichissement. Couplés à d’autre proxy redox (anomalie du cérium et enrichissements en Mo et U) et comparés aux analogues modernes de sédiments riches en Mn issus du bassin réduit de Landsort (mer Baltique), les données argumentent pour une réduction des oxydes de Mn(IV) au sein de la colonne d’eau et à l’interface des sédiments. Ces observations invitent à la discussion concernant les enrichissements en Mn du Précambrien dont le processus de réduction des oxydes est automatiquement considéré comme intra-sédimentaire.

Finalement, une étude comparative des signaux isotopiques des carbonates et des black shales au cours des temps géologiques révèle que les carbonates présentent des valeurs maximales illustrant la présence d’un cycle oxydative du Mo marin antérieur à 2.6 Ga tandis que les sédiments réduits présentes seulement des valeurs crustales. Il est proposé ici que cette différence de composition isotopique résulte de l’absence de condition euxinique permettant l’enregistrement des valeurs de l’eau de mer par les black shales.

Mots clés : Molybdène, Isotopes, Carbonates, Précambrien, Paléo-environnement, Conditions redox

Directeurs de thèse : Jacques Deverchere (LGO) et Kurt Konhauser (University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada) Encadrant principal : Stefan Lalonde (LGO)