Posts

Soutenance de thèse Sabrina HOMRANI

Morphodynamique des dunes en eau peu profonde et transport sédimentaire :

le banc de Creïzic (Golfe du Morbihan)

 

Résumé 

Les dunes et bancs sous-marins sont des corps sédimentaires très communs, notamment en plateforme interne. Comprendre leur morphodynamique, et les transferts sédimentaires associés, est donc crucial pour appréhender la dynamique sédimentaire en zone côtière. Néanmoins, mesurer les transferts sédimentaires relève encore du défi scientifique, du fait de la grande variabilité spatiale et temporelle dans la nature et l’intensité du transport pour des forçages hydrodynamiques instationnaires. Cette thèse s’appuie sur un jeu de mesures in situ (bathymétrie, hydrodynamique, acoustique active et passive) pour étudier le comportement d’un banc et des dunes surimposées, le banc du Creïzic. Localisé dans une zone peu profonde du golfe du Morbihan et composé de sable coquiller très grossier, il comprend dans sa partie centrale des grandes dunes actives. Le seul forçage hydrodynamique est le courant de marée, intense, instationnaire et variable.

L’étude morphodynamique pluriannuelle souligne la persistance d’une figure sédimentaire axiale parallèle au banc, coexistant avec des dunes orthogonales au banc qui migrent d’environ 10 m/an dans le sens du jusant. Le volume du banc est constant sur la période étudiée, d’une durée de 15 ans. L’étude mensuelle montre en outre une recirculation de sédiments à l’extrémité Nord du banc, par la migration de dunes de faible hauteur, ce qui est cohérent avec la gyre tidale présente au-dessus du banc au flot. Par ailleurs, une méthode exploratoire et innovante d’estimation du transport par charriage a été mise en œuvre, consistant à acquérir des données d’acoustique passive à l’aide d’un hydrophone déployé depuis un bateau dérivant sur le banc. Les données inversées montrent une bonne corrélation avec le flux estimé à partir de formulations empiriques (vitesse de cisaillement) sur les zones de dunes.

 

Jury

BERNE Serge (Université de Perpignan)

DELACOURT Christophe (Université de Bretagne Occidentale)

LE BOT Sophie (Université de Rouen)

MOUAZE Dominique (Université de Caen)

VALENCE Alexandre (Université de Rennes 1)

Invités

FLOC’H France (Université de Bretagne Occidentale)

LE DANTEC Nicolas (CEREMA-PLOUZANE)

 

Soutenance de thèse d’Aurélien JEANVOINE

Métallogénie des éléments chalcophiles durant les processus magmatiques d’arrière-arc

Exemple du domaine volcanique de Futuna

 

Résumé

En domaine océanique comme terrestre, il existe une relation forte entre contexte de subduction et formation de dépôts riches en métaux précieux (Au, Ag). Toutefois, la découverte récente de dépôts de sulfures massifs océaniques riches en Au et Ag dans un contexte géodynamique découplé de toute subduction (Wallis et Futuna, SW Pacifique) pose la question de la source et du transfert de ces métaux vers la surface.

L’étude des laves du secteur minéralisé de Fatu-Kapa situé au large de l’île de Futuna permet de mieux comprendre les processus d’extraction et de concentration des métaux, en particulier les métaux précieux, depuis les processus magmatiques dans les roches sources jusqu’aux minéralisations hydrothermales sur le plancher océanique. Les résultats de l’étude pétrogénétique montrent que les magmas de Fatu-Kapa évoluent en deux grands stades. (1) Des trachybasaltes aux trachyandésites, les magmas évoluent par cristallisation fractionnée, puis par cristallisation fractionnée couplée à de l’assimilation. Durant ce stade, la saturation en soufre est précoce et une phase sulfurée riche en éléments chalcophiles tombe et s’accumule en fond de chambre magmatique. Ces phases sont peu mobilisables par les circulations hydrothermales. Par contre (2), des trachyandésites au trachydacites, les magmas évoluent par mélange entre les magmas trachyandésitiques et des magmas générés par fusion partielle de l’encaissant magmatique hydrothermalisé. Malgré de faibles teneurs en cuivre dans ces magmas, des billes de sulfure enrichies en cuivre ont été identifiées. Un résultat majeur est l’observation d’une association directe entre les billes de liquide sulfuré et la phase aqueuse magmatique générant les vésicules lors des phases éruptives. Ces bulles permettent la remontée et la concentration des billes de sulfures magmatiques au toit de la chambre. Ce processus, démontré en pétrologie expérimentale, n’a à notre connaissance jamais été identifié dans les magmas océaniques.

Deux étapes sont considérées clefs à Fatu-Kapa pour remobiliser ces billes de sulfures et enrichir en métaux les minéralisations hydrothermales sur le plancher océanique. (1) Lors de la phase volcanique, une partie des métaux contenus dans les billes est remobilisée dans les fluides magmatiques aqueux extraits dans les vésicules. Ces fluides magmatiques, enrichis en métaux, remontent puis se mélangent avec les fluides hydrothermaux issus de l’eau de mer. (2) Après la phase éruptive les circuits hydrothermaux descendent jusqu’au sommet de la chambre solidifiée et altèrent les niveaux à billes de sulfures magmatiques contribuant ainsi à un enrichissement direct des fluides hydrothermaux en métaux. Ces processus apportent un éclairage nouveau sur la possibilité de former des dépôts sulfurés océaniques enrichis en métaux précieux en dehors de toute influence de subduction.

Jury

ANDRE-MAYER Anne-Sylvie (Univerité de Lorraine)

BARRAT Jean-Alix (Université de Bretagne Occidentale)

CHAZOT Gilles (Université de Bretagne Occidentale)

FOUQUET Yves (IFREMER)

PROUTEAU Gaëlle (Université d’Orléans)

VLASTELIC Ivan (Université de Clermont Auvergne)

 

Invités

BEDOS Antoine (Université de Nantes)

PELLETER Ewan (IFREMER)

 

 

Soutenance de thèse de Jean Lecoulant

Modélisation et simulations des ondes T : modes de Rayleigh et effets 3D

Résumé

Lorsqu’un séisme se produit sous l’océan, les ondes sismiques se transforment à l’interface croûte/océan en ondes acoustiques basse-fréquence, appelées ondes T, qui peuvent se propager dans la colonne d’eau sur de très grandes distances. Ces ondes sont d’une grande importance pour la surveillance de l’activité sismique et volcanique sous-marine car elles comblent un manque d’information dans les données sismologiques terrestres. La localisation de la source acoustique peut être déduite par trilatération à partir des temps d’arrivée de l’onde T sur plusieurs hydrophones et une magnitude acoustique peut être dérivée des niveaux reçus. Au-delà, les informations obtenues à partir des signaux des ondes T restent incomplètes car les mécanismes de génération des ondes T, leur mode de propagation, et l’importance des effets 3D dans le processus sont mal connus. Pour traiter ces questions, cette thèse utilise un code spectral aux éléments finis (SPECFEM) capable d’effectuer des simulations en forme d’onde complète des ondes sismiques dans la croûte terrestre et des ondes acoustiques dans l’océan.

Le modèle analytique développé dans cette thèse décrit des ondes T qui se propagent sous forme de modes de Rayleigh ; ce modèle prédit également le spectre des ondes PN et SN, qui sont les précurseurs des ondes T dans les enregistrements d’événements de forte magnitude. Dans une configuration 2D avec un fond plat et un océan uniforme, les modes théoriques (solution analytique) et simulés (SPECFEM) d’ondes T et les spectres d’ondes PN et SN montrent un très bon accord. Le modèle numérique peut donc être appliqué avec confiance à des configurations pour lesquelles un modèle analytique ne peut pas être simplement dérivé : une interface croûte/océan avec un mont sous-marin, avec ou sans canal SOFAR dans l’océan, et un fond marin plat avec une rugosité à courte longueur d’onde. Ces simulations mettent en évidence les conditions nécessaires à la génération d’ondes T énergétiques et confirment le rôle prédominant des modes de Rayleigh dans leur propagation. Les résultats du modèle avec un fond marin rugueux sont très comparables aux données hydroacoustiques d’un séisme majeur survenu sous une plaine abyssale. La version 3D de SPECFEM permet enfin d’étudier l’importance des effets 3D dans la génération des ondes T. À distance, les amplitudes et les temps d’arrivée diffèrent selon qu’un événement sismique se produit sous un mont sous-marin ou sous une dorsale. Par conséquent, les localisations de la source à partir de temps d’arrivée peuvent être biaisées par des effets topographiques en 3D à proximité de la région de l’épicentre.

Soutenance de thèse de Ruth Fierens

Le système turbiditique du Zambèze (Canal du Mozambique, Océan Indien occidental) est l’un des plus grands systèmes turbiditiques au monde et reste encore mal compris. L’acquisition récente de données bathymétriques multifaisceaux à haute résolution, de données de sismique réflexion haute et très haute résolution et de données sédimentologiques a permis d’étudier l’évolution de l’architecture et l’organisation des dépôts depuis l’Oligocène afin de comprendre les principaux facteurs de forçage qui contrôlent la sédimentation en eau profonde dans le Canal du Mozambique. Le système turbiditique du Zambèze est composé de deux systèmes de dépôt adjacents: l’éventail du Zambèze (“Zambezi Fan) et un éventail semi confiné (“ponded fan”) dans un bassin intermédiaire face à l’embouchure du Zambèze. Les résultats et les interprétations indiquent : (1) un important contrôle tectonique depuis le Miocène responsable d’une sur-incision profonde de la vallée du Zambèze et de débordements limités des courants turbiditiques ; (2) une influence importante des courants de fond qui induisent la rareté des turbidites fines, l’érosion des flancs des vallées et l’apparition généralisée de “sediment waves” ; (3) une faible activité turbiditique au cours des 700 derniers kyr qui ne montre, en outre, aucune relation avec les changements du niveau de la mer, l’activité turbiditique s’observant indépendamment des périodes glaciaires et interglaciaires ; (4) des pics de flux terrigènes corrélés aux maxima d’ensoleillement estival local, indiquant que la mousson est le contrôle majeur des apports de sédiments vers le système de dépôt marin profond ; (5) une évolution “on-off” du l’éventail du Zambèze qui démontre un déplacement du dépocentre de la partie distale de l’éventail vers le bassin intermédiaire proximal. Ces résultats soulignent la grande complexité du système turbiditique du Zambèze en raison de l’impact de facteurs de contrôles multiples.

Mots clés : Canal du Mozambique, système turbiditique du Zambèze, Cénozoïque terminal, turbidite, paléoclimat, mousson, sismique, carottes sédimentaires

Caroline Kaub PhD defense

On Friday March 15th 2019, Caroline Kaub will defend her thesis titled “Intraplate active deformation : multi-disciplinary onshore-offshore analysis of seismic risk in Vendee (France), from the M6 1799 Vendée earthquake”.

The Vendée department is classified as a level 3 seismic risk zone because of a moderate background seismic activity and a strong historical seismicity dominated by the 1799 January 25th (M6) major event in the Marais Breton. This earthquake caused local massive damages in Bouin and around Nantes, and its perception area stretched widely in the West of France. Coastal Vendée is located on the French Atlantic coast, south of the South Armorican Shear Zone. This area is made of numerous NW-SE trending hercynian inherited structures, reactivated during Mesozoic and Cenozoic times and delimiting holocene coastal marschlands. The main goal of this thesis is to characterize the geometry of potential plio-quaternary active faults in the area by focusing on the Machecoul fault, bounding the Marais Breton and the Baie de Bourgneuf sedimentary basins and potential candidate for the 1799 earthquake.

We used a multidisciplinary onshore-offshore approach, including seismology (temporary network), marine geophysics (Chirp and Sparker seismic reflexion, high resolution bathymetry), morphotectonic, gravity, onshore drilling database and historical seismicity. Our results allowed us to analyze and characterize (1) the Machecoul normal faults system structure and geometry in depth, (2) the plio-quaternary depocenters location in Marais Breton and Baie de Bourgneuf in relation with the Machecoul fault system, reaching locally around twenty meters thick, (3) the hydrographic network perturbation and recent incision of the Machecoul fault footwall, probably pliocene aged relief, (4) the microseismic activity of the Machecoul fault. Our data suggest that the plio-quaternary sedimentation of the marine and terrestrial basins located in the south of the fault could be controlled by this inherited fault, probably dated from Eocene age.

This work confirms the importance of multi-disciplinary approach in the study of faults in low deformation context and provides a body of evidence allowing to connect the Machecoul fault to the rupture of the 1799 Vendée earthquake (M6), historic and reference event in the western part of France given its scale and so its consequences in the more and more densely populated coastal area.