Header
Accueil du site > Actualités / News > Séminaires - Thèses > Seminaires externes 2020 - 2021

Seminaires externes 2020 - 2021

Les séminaires externes ont lieu dans l’amphithéâtre du CRPG, en général le jeudi de 13h30 à 14h30 tous les 15 jours. Contact : Johan Villeneuve (johan.villeneuve@univ-lorraine.fr)


Jeudi 22 Octobre 2020 à 13h30 : Charlotte Prud’homme, Max Planck Institute

Caractérisation des variations climatiques dans les dépôts éoliens : une approche combinée géochimie-datation des carbonates continentaux

La mise en évidence de la réponse des environnements continentaux aux variations climatiques à différentes échelle de temps constitue un objectif de recherche majeur. En domaine continental, les dépôts éoliens constituent l’archive sédimentaire la plus étendue sur le continent Eurasiatique. Ces dépôts enregistrent les variations climatiques abruptes de la dernière période glaciaire sous la forme de séquences de loess-paléosols, et également sur des échelles de temps plus longues au cours de la transition Plio-pléistocène sous la forme de séquences sédimentaires. Une démarche de géochimie isotopique basée sur les isotope stables (18O et 13C) a été développée sur différents types de carbonates extraits de séquences loessiques typiques des milieux périglaciaires de l’Europe de l’Ouest (granules de vers de terre, Vallée du Rhin, Allemagne) et arides d’Asie Centrale (concrétions pédologiques, Kazakhstan). Ces travaux débouchent sur 1) la quantification des paléotempératures et paléoprécipitations au cours des interstades de Dansgaard-Oeschger en domaine continental et 2) sur une meilleure compréhension de la dynamique du système climatique en Asie Centrale au cours des cinq derniers millions d’année avec la mise en évidence d’une aridification associée à une intensification des processus éoliens, modulée par l’interaction entre les systèmes climatiques de moyennes (vent d’ouest) et hautes latitudes (anticyclone sibérien).

Jeudi 12 Novembre 2020 à 13h30 : Marine Paquet, IPG Paris

Highly siderophile elements in shergottite sulfides and the sulfur content of the martian mantle

Shergottite meteorites are ultramafic to mafic igneous rocks derived from partial melting of distinct regions of the martian mantle. As such, they trace magmatic processes, including fractional crystallization and mixing processes in Mars. New chalcophile (Cu, Se, Zn, Pb), siderophile (Ni, Co, W), and highly siderophile element (HSE : Au, Re, Pd, Rh, Pt, Ru, Ir, Os) abundance data are reported for sulfide assemblages in a suite of thirteen incompatible trace element depleted, intermediate and enriched shergottites, along with new whole-rock HSE abundance and 187Os/188Os data for seven shergottites. Sulfide grains in depleted and intermediate shergottites typically have the highest absolute abundances of the HSE, with broadly flat CI-chondrite normalized patterns. Enriched shergottite sulfide grains typically have highly variable Au, elevated Pd and Rh and are relatively depleted in Zn, Ir and Os. The new HSE whole-rock data for enriched (Northwest Africa [NWA] 7397, NWA 7755, NWA 11043), and intermediate shergottites (NWA 10961, NWA 11065, NWA 12241, and NWA 12536) are generally consistent with existing 187Os/188Os and HSE abundance data for these geochemical groupings. Enriched shergottites with > 1 ppb Os have measured 187Os/188Os ranging between 0.1296 and 0.1471, with variable Pd and Pt contents. Intermediate shergottites with > 1 ppb Os have chondrite-relative proportions of the HSE at 0.01 to 0.001 × CI chondrites and 187Os/188Os from 0.1284 and 0.1295. Sulfides are the major host of the HSE, and they control the behavior of the HSE during petrogenetic processes in shergottite magmas, enabling the determination of HSE compatibility for martian magmatism in the order : Os > Ir ≥ Ru ≥≥ Rh ≥ Pd ≥ Re ≥ Pt ≥ Au. Fractionation models of removal of an olivine-dominated cumulate recreate HSE patterns for the whole-rock shergottites. Enriched shergottites are best reproduced by 25 to 30% of fractionation from a degassed parent melt (250 ± 50 ppm of S), whereas depleted and intermediate shergottites can be explained by slightly lower fractionation (10 to 15%) from higher S content parent melts (350 ± 100 ppm of S). Sulfur contents in the melt 50% higher than these estimates yield earlier S-saturation during fractional crystallization, leading to an abrupt decrease of the more compatible HSE (Ru, Ir, Os), which is not observed. These results indicate that the martian mantle and partial melts from it, are probably not anomalously enriched in S, and instead are similar to slightly higher than those of the terrestrial mantle and its partial melts.

Jeudi 26 Novembre 2020 à 13h30 : Thorsten Kleine, Universität Münster

How did the terrestrial planets form ?

Understanding the origin of Earth is a fundamental but still unsolved question. Currently, two different modes of terrestrial planet formation are known. In the classic, "Wetherill-type" model, the terrestrial planets formed by accretion of Moon- to Mars-sized planetary embryos over a timescale of 100 million years (Ma). The embryos themselves formed in the inner solar system, so the terrestrial planets predominantly formed from ‘local’ material, with only little contamination from outer solar system bodies. More recently, an alternative model has been proposed, in which planets grew by accreting "pebbles" that drifted sunwards through the disk. Pebble accretion requires the presence of gas, so in this scenario Earth grew to near completion within the 5 Ma lifetime of the gaseous protoplanetary disk. In this talk I will show how isotope anomalies in meteorites can be used to distinguish between these two fundamentally modes of rocky planet formation.

Jeudi 03 Décembre 2020 à 13h00 : Pierre-Yves Arnould, OTELo

OTELo accompagne ses laboratoires aux enjeux de la science ouverte

Mercredi 9 Décembre 2020 à 13h30 : Sune Nielsen, Woods Hole Oceanographic Institution

Planetary core formation and the lunar giant impact : evidence from vanadium isotopes

Planetary differentiation processes and the conditions under which these take place are an integral part of understanding the early evolution of our solar system. Metal stable isotopes (e.g. Fe, Mo, Cr) have in the last few decades emerged as potential tools to further elucidate such processes due to small but significant isotope fractionation factors between metal and silicate. I will present the first vanadium isotope data set for Martian meteorites that reveal values slightly heavier than chondrites. Combined with the recently deduced heavy composition measured for bulk silicate Earth relative to chondrites, it is most likely that the silicate portion of both planets are consistent with cores that are isotopically light. I will also present new vanadium isotope data for lunar rocks that reveal these to be significantly lighter than bulk silicate Earth. The difference in vanadium isotope compositions between the Earth and Moon will be discussed in terms of different models of lunar formation.

Jeudi 10 Décembre 2020 à 13h30 : Véronique Le Roux, Woods Hole Oceanographic Institution

Water in the Earth’s mantle : story from the oceans abyss

Water is one of the most important constituents of the Earth’s mantle. Small variations in water concentrations affect the viscosity, electrical conductivity, and seismic velocity of mantle rocks, and influence the melting behavior of the mantle. However, our understanding of the processes that control H2O distribution in upper mantle rocks (peridotites) remains strikingly poor, especially in oceanic environments. Here, we present new secondary ion mass spectrometry (SIMS) data on the H2O contents of peridotite minerals recovered from the mid-Atlantic ridge. We report unique correlations between H2O contents, crustal ages, and mineral chemistry, allowing us to unravel a potentially widespread process of water enrichment in the oceanic lithosphere.

Jeudi 4 Février 2021 à 14h00 : Rejanne Le Bivic, University of Maryland

Potentiel de la télédétection pour la quantification des processus d’érosion

La télédétection, par la pluralité des plateformes et des technologies impliquées (Lidar, imagerie, Radar…), est un outil aujourd’hui indispensable dans la quantification des processus érosifs. L’obtention de modèles topographiques précis, à très haute résolution temporelle et spatiale est une des clefs de la compréhension de la dynamique spatiale des processus érosifs, notamment de versant et fluviatiles. Je présenterai durant ce séminaire deux cas d’utilisation de données de télédétection dans le but de (1) valoriser des images aériennes d’archive pour la caractérisation de la remobilisation de sédiments dans une rivière en contexte tropical volcanique et (2) développer un modèle de quantification de l’érosion de berges dans un bassin versant médio-atlantique. Sur l’île tropicale volcanique de La Réunion, des processus d’érosion et de transport sédimentaire intenses se produisent. L’intensité de ces processus est liée à la fois au relief prononcé et aux évènements météorologiques extrêmes, tels les cyclones qui entraînent des crues aux débits records à l’échelle mondiale. L’intensité de ces crues ne permet pas une mesure précise des volumes sédimentaires transportés par les rivières durant les cyclones, les appareils de mesures classiques ne résistant pas à ces évènements très énergétiques. La télédétection, grâce à l’acquisition de la topographie avant et après ces évènements intenses, permet de combler ce manque et de quantifier les volumes sédimentaires en jeu. Un évènement érosif majeur, une avalanche de débris, s’est produite en 1966 en amont de la rivière des remparts, sur le flanc du Piton de la Fournaise. La restitution topographique du tablier d’éboulis pré- et post-évènement par photogrammétrie montre la temporalité de la remobilisation des sédiments par la rivière, leur stockage et leur transport relativement lent vers l’aval. Dans un contexte climatique différent, nous nous intéresserons au potentiel de la télédétection pour la quantification de l’érosion des berges d’un bassin versant en région médio-atlantique de taille moyenne. L’objectif est de modéliser l’érosion des berges d’une rivière alluviale en se basant sur un jeu de données Lidar existant, des images aériennes et une calibration grâce à des mesures de terrain. Les berges en érosion sont caractérisées par leur géométrie (hauteur et pente), et les volumes érodés sont modélisés à partir de paramètres de forçages locaux déduits des données de télédétection. Sont pris en compte le confinement des rivières, qu’il soit entropique ou géologique et la présence de végétation. Après validation statistique de la méthode, l’enjeu est de pouvoir prédire les volumes érodés dans ces types de bassins versants à partir de données déjà disponibles.

Jeudi 11 Février 2021 à 13h00 : Fabien Albino, Bristol University

How active volcanism changes topography : satellite InSAR measurements of deformation and elevation change during the recent eruptions at Agung (Indonesia) and Fuego (Guatemala)

Over the past three decades, satellite radar interferometry (InSAR) has shown its ability to detect ground deformation and topographic changes associated with volcanic activity. Although InSAR has a much better spatial resolution than ground instrumentation, most of the InSAR ground deformation signals are still detected a-posteriori due to delays for acquiring and processing the data. Thanks to the Sentinel-1 mission, the near real-time monitoring of volcanic ground deformation is now achievable with InSAR, as data are freely available only 1-2 hours after acquisitions. Using the automated InSAR processing chain LïCSAR, we are able to produce time series of ground deformation to response rapidly to ongoing volcanic crisis such as the 2017 seismic crisis at Agung volcano (Albino et al., 2019). For this tropical volcano, we first show that the corrections of atmospheric signals in the interferograms are crucial to extract ground deformation signals (Albino et al., 2020a). We then detect a persistent 5 km radius uplift signal of 8-10 cm on the north flank of Agung volcano prior to the 2017 November eruption. Numerical inversion of InSAR data using 3D FEM models indicates that the ground deformation signal is consistent with a deep sub-vertical magma intrusion located at midway between Agung and its neighbor, Batur caldera.

Bi-static missions such as TanDEM-X are designed for the production of high-resolution Digital Elevation Model (DEM), as phase changes are only dependent on terrain. Although TanDEM-X DEMs have been widely used to quantify the thicknesses of lava flows, until now, the method had not been applied to pyroclastic flows, because the thin deposits are often emplaced in steep-sided valleys where DEM accuracy is expected to be low. Here, we demonstrate the benefit of TanDEM-X DEMs to characterize the spatial distribution of the topographic changes associated with the emplacement of the Pyroclastic Density Currents (PDC) during the 2018 Fuego eruption (Albino et al., 2020b). Erosion and collapses of 30 m occurred close to the summit whereas the deposits (up to 25 meters) mainly accumulated inside the main channel of the SE flank. Analysis of the volume budget indicates that a large proportion of the PDC volume originated from the summit collapse, which confirms that bulking increases the run-out distance of pyroclastic flows and explains why the 2018 eruption was particularly destructive.

References

Albino, F., Biggs, J., & Syahbana, D. K. (2019). Dyke intrusion between neighbouring arc volcanoes responsible for 2017 pre-eruptive seismic swarm at Agung. Nature communications, 10(1), 1-11.

Albino, F., Biggs, J., Yu, C., & Li, Z. (2020a). Automated Methods for Detecting Volcanic Deformation Using Sentinel‐1 InSAR Time Series Illustrated by the 2017–2018 Unrest at Agung, Indonesia. Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 125(2), e2019JB017908.

Albino, F., Biggs, J., Escobar-Wolf, R., Naismith, A., Watson, M., Phillips, J. C., & Marroquin, G. C. (2020b). Using TanDEM-X to measure pyroclastic flow source location, thickness and volume : Application to the 3rd June 2018 eruption of Fuego volcano, Guatemala. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 107063.

Jeudi 18 Février 2021 à 13h30 : Gwénaël Caravaca, Université de Nantes

Apport de l’approche 3D/VR pour l’étude intégrée des bassins sédimentaires : Application à la Terre et à Mars

L’évolution des bassins sédimentaires est étroitement liée aux systèmes climatiques, environnementaux et géomorphologiques. Afin de caractériser leur évolution spatio-temporelle, il est donc nécessaire d’obtenir une vision d’ensemble de différents facteurs de contrôle (e.g., sédimentologiques, géochimiques, structuraux, géophysiques, etc.) qui, pris indépendamment, ne permettraient pas d’expliciter de façon satisfaisante les observations de terrain. Une approche intégrative est alors nécessaire, et peut être envisagée aussi bien sur Terre que sur Mars.

Sur Terre, nous verrons qu’une telle approche intégrée a permis de lever les incohérences observées indépendamment dans les registres sédimentologique, géochimique et paléontologique du bassin Foreland de Sonoma (Trias inférieur, Ouest USA). J’ai notamment pu y démontrer le rôle majeur au premier ordre de la lithosphère sur le fonctionnement et le partitionnement (encore visible actuellement) de ce bassin capital dans notre compréhension de la reconquête biotique après l’extinction de masse fini-Permienne.

Sur Mars, les nombreuses données orbitales et des landers/rovers à la surface nous permettent d’investiguer la géologie à différentes échelles, même si des données importantes (e.g., datations absolues, géophysique du socle, etc.) ne sont pas (encore) accessibles. Pour pallier ces lacunes, nous utilisons ces données disponibles (télédétection, imagerie orbitale et données rover au sol) afin de reconstruire en 3D et en Réalité Virtuelle (VR) les affleurements martiens. Ceci nous permet d’observer de façon tangible, et sans déformation, des affleurements tels qu’ils sont en réalité, comme si nous étions sur le terrain. Je vous montrerai comment cette approche permet de caractériser sur le trajet du rover Curiosity un environnement fluvio-lacustre il y a 3.6 Ga dans le cratère Gale.

Jeudi 11 Mars 2021 à 13h30 : Simon Daout, Oxford University / Cerege / Isterre

InSAR Monitoring of Climatic Forcing and Tectonic Deformation in North-Eastern Tibet

Until today, measuring slow deformations in mountainous areas with Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR) has been challenging, in large part due to the sporadic nature of the available acquisitions. The recent launch of the Sentinel-1 satellites from the European Space Agency (ESA) in 2014 brings a new paradigm in Earth Science using space-based geodesy to measure at a greater scale (250 km swath), and with a better temporal resolution (6/12 days revisit time), subtle ground movements in remote, vast and largely inaccessible regions. In this presentation, I illustrate the benefits of such data sets by performing a multi-temporal InSAR analysis in the North-Eastern part of the Tibetan plateau to (1) characterise the spatial and temporal dynamics of permafrost’s active layer, and (2) study the tectonic deformation. I process three Sentinel-1 tracks acquired from 2014 to 2019, as well as, the complete Envisat data archive along four tracks between 2003 and 2011, extending from the Qilian Shan, in the north, to the Qaidam Basin, in the south. (1) Regional deformation maps show that seasonal thaw and frost effects are controlled by the sediment type and local topography, with concentrations of the deformation on shallow slopes and poor-drainage areas in unconsolidated, frost-susceptible, and fine-grained sediments. Fast subsidence due to thaw settlement takes place during June/July while frost heave is intense during December/January when two-sided freezing of pore water under pressure causes prolonged ice segregation near the permafrost table. The analysis also reveals pervasive subsidence of the ground, affected by freeze and thaw cycles, of up to 2 cm/yr, and increasing by a factor of 2 to 5 from 2003 to today in some areas, as well as high-rates of widespread gravitational mass movements of non-consolidated sediments. (2) The tectonic analysis illuminates the steady-state inter-seismic creep along thrusts within the Qaidam foreland basins, as well as spatio-temporal changes of the long-term post-seismic surface displacement rates and patterns that follow the three 2003, 2008, and 2009 Mw 6.3 Qaidam earthquakes. Long-term transient uplift coincides spatially with basin deformed sequences and bedding planes and continues more than ten years after the seismic events, providing evidence of co-seismic slip translated into distributed fold buckling during the post-seismic phases. The findings show that is critical to delineate the areas affected by surface processes to avoid erroneous interpretations of the tectonic loading along faults and demonstrate that periglacial processes currently participate in relief smoothing by moving quantities of loose sediments from the high ranges to the lowland regions in this internal part of the Tibetan plateau.

Jeudi 18 Mars 2021 à 15h : Christelle Wauthier, The Pennsylvania State University

Caractérisation des mouvements de failles, processus magmatiques, et leurs interactions, avec la télédétection radar

Les zones volcaniques et tectoniques actives génèrent de nombreux aléas naturels qui posent des risques significatifs aux infrastructures et populations avoisinantes. Il est important de comprendre les processus générant ces aléas, leur origine et potentiels précurseurs. La télédétection radar et en particulier, l’interférométrie radar (InSAR), est un moyen puissant pour caractériser les déformations du sol avec une couverture spatiale étendue et ne nécessitant pas d’instruments au sol. La modélisation des données InSAR révèle les sources de déformation sous la surface du sol afin de caractériser par exemple la structure et dynamique des conduits et réservoirs magmatiques et failles actives. L’InSAR a ainsi révélé des épisodes majeurs d’extension continentale et intrusions dans des zones immatures du rift East Africain, permettant de confirmer l’importance des processus magmatiques pour accommoder l’extension. Au Kilauea (Hawaii), une utilisation combinée de données sismiques et de déformation permet de contraindre les sources de contraintes et leurs interactions et démontre l’importance de la pressurisation de réservoir magmatiques comme cause de séismes volcano-tectoniques distaux via transfert de contraintes. De nouveaux jeux de données InSAR temporellement denses ont permis de calculer des séries temporelles précises de la déformation du sol en Amérique Centrale sur plusieurs années menant à deux découvertes scientifiques récentes : un réservoir magmatique majeur sous la caldera basaltique du Masaya (Nicaragua) et un glissement de terrain lent affectant un flanc du volcan Pacaya (Guatemala).

Jeudi 25 Mars 2021 à 13h30 : Tim Lichtenberg, Oxford University

Bifurcation of planetary building blocks during Solar System formation

Geochemical and astronomical evidence demonstrate that planet formation occurred in two spatially and temporally separated reservoirs. In this talk I will discuss our recent work that investigated how the evolution of the solar protoplanetary disk influenced the timing of protoplanet formation and their internal evolution. Using an astrophysical model of the solar protoplanetary disk, we show that the migration of the water snow line during the Class I and Class II disk stage can generate two distinct bursts of planetesimal formation that sample different source regions of interstellar materials. Due to their difference in formation time and orbital spacing, these planetary reservoirs evolve in divergent geophysical modes and develop distinct volatile contents, consistent with constraints from accretion chronology, thermochemistry, and the mass divergence of inner and outer Solar System. Our simulations suggest that the compositional fractionation and isotopic dichotomy of the Solar System was initiated by the interplay between disk dynamics, heterogeneous accretion, and internal evolution of forming protoplanets.

Jeudi 15 Avril 2021 à 13h30 : Max Collinet, German Aerospace Center

Achondrites as witnesses of partial melting processes in planetesimals and planetary embryos : experimental constraints and new meteorite discoveries

Achondrite meteorites are highly variable in composition : some are ultramafic (primitive achondrites) while others are basaltic (e.g. eucrites and angrites), to trachy-andesitic (e.g. GRA 06128, Erg Chech 002). Those different groups correspond to the mantle and crust of planetary building blocks, respectively. They represent a unique opportunity to constrain the early melting processes that affected planetesimals and proto-planets, and influenced the final composition of planets.

I will describe two sets of low pressure (20-120 bars) melting experiments on chondritic compositions, simulating batch and fractional melting. They are the first experiments in which the alkali elements were retained successfully during melting. By comparing the experimental results with the meteorite record, I will argue that the melting processes, and the efficiency of melt extraction, varied greatly but that all planetesimals were initial rich in alkali elements.




publié mardi 11 août 2015