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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)

Thesis defense of David DELLONG

Active rifts and deep structure of the Eastern Sicilian margin

The Ionian basin in the central Mediterranean is exposed to several destructive earthquakes, sometimes accompanied by tsunamis, which were recorded in the past (Catania in 1693, Messina in 1908). However, the identification of faults and the tectonic regime related to these events is still debated in the scientific community. Moreover, from a geodynamic point of view, the importance of this basin lies in the fact that it shelters a subduction undergoing a “withdrawal of the diving plate” towards the Southeast since the last 35 Ma. This phenomenon is designated as responsible for the movements of large continental Mediterranean blocks such as the Corso-Sardinians (Corsica and Sardinia) and Calabro-Péloritain (Sicily and southern Italy). Mechanisms related to these large movements (over 700 km) are not fully understood and are the subject of much scientific debate. My thesis aims to identify some major flaws and improve the understanding of this subduction system and the East-Sicilian margin.

The DIONYSUS campaign, which took place in October 2014 aboard the German ship R / V Meteor, was a project led by four European institutes: Ifremer and CNRS-UBO (in France), Geomar (Germany) and INGV Rome (Italy) . This campaign collected wide-angle seismic data with 153 deployments of OBS (for Ocean Bottom Seismometer or Sea-bottom Seismometers), multitrace seismic reflection and bathymetry, along five profiles in the basin (see map). This type of data will make it possible to study the deep structure of the Ionian basin and the eastern Sicilian margin (up to 30 km deep). Two theses are currently in progress and model the OBS data of three profiles at Geomar and two in France between Ifremer and CNRS-UBO.

The velocity models obtained by modeling the two profiles (named DYP1 and DYP3) make it possible to identify several major structures. First of all, the probable position of a great fault called STEP (for Transform Edge Propagator) which is a great lithospheric tear fault, and which is related to the withdrawal of the diving plate. These models also allow us to image the deep structure of the oceanic cost of the basin as well as the Maltese Escarpment which is interpreted as an old transforming margin. This results are important for understanding the geodynamics of the basin.

Keywords

Active rifts, earthquakes, Seismic Wide-angle, Mediterranean, Italy, Sicily, Calabria, Eastern-Sicilian Margin, Geodynamics, Deep Structure, Crustal

Thesis Director (s): Frauke Klingelhoefer (Ifremer) & M-A Gutscher (LGO)