11 janvier 2011

Evolution actuelle de la couverture sédimentaire superficielle du plateau interne aquitain et ses relations avec la dynamique littorale

Cofinancement DGA-BRGM obtenu

Laboratoire d'accueil : UMR 5805 – EPOC, Université Bordeaux 1

 

Cadre : Améliorer la connaissance fondamentale des processus sédimentaires côtiers permet de répondre de façon très concrète à des questions de gestion du littoral, en particulier pour l’Aquitaine où des études stratégiques sont en cours (analyse coût/bénéfice portée par le GIP Littoral Aquitain, cartographie des aléas côtiers menés par l’Observatoire de la Côte Aquitain).

Objectifs : Les objectifs de cette étude sont de définir les budgets, les flux et les processus sédimentaires se produisant entre le littoral et le proche plateau continental interne, suivant des échelles de temps allant de la saison à plusieurs années. Cette étude se concentre sur deux zones complémentaires : (1) le littoral et le plateau interne de la Salie à Biscarosse au sud du Bassin d’Arcachon (0 à 50 m de prof.) et (2) les abords de la tête du canyon de Capbreton (0 à 150 m). Nous disposons sur ces zones, de jeux de données acquis à intervalle de temps régulier (10 ans). Ces jeux de données regroupent de la bathymétrie/imagerie multifaisceaux, du sonar latéral, de la sismique THR et des prélèvements. Au cours de l'étude, ces données pourront être complétées par des levés à intervalle de temps beaucoup plus court (saisonniers), en particulier sur la tête du canyon de Capbreton.
La thèse sera basée (1) sur une analyse descriptive et comparative de ces données; (2) les évolutions mises en évidences seront confrontées à la modélisation numérique des processus hydro-sédimentaires sur ces zones (modélisation des courants dus aux marées, houles, et tempêtes).

Connaissances et compétences requises: Titulaire d'un Master 2, le candidat devra posséder une solide formation de base en géologie avec une connaissance particulière des domaines suivants de géologie marine : sédimentologie, hydrodynamique des environnements de plate-forme. Parmi les compétences souhaitées : traitement et interprétation des données de bathymétrie et imagerie multifaisceaux, de sonar latéral, de sismique réflexion THR; modélisation hydrodynamique; analyse sédimentologique de prélèvements sédimentaires; maîtrise de SIG.

Candidature : Le dossier de candidature complet comprend : (1) un CV condensé, (2) une copie du diplôme de Master 2, (3) les notes de Master 1 et 2, et (4) une lettre de motivation.
Il est à renvoyer à Hervé Gillet (h.gillet@epoc.u-bordeaux1.fr) avant le 21 Janvier 2011.

 

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PhD position, Zurich

 

Responsibilities
Research within the SNF project "Carbon isotope fractionation during respiration: Mechanisms and environmental drivers" with focus on compound-specific isotope analysis using isotope ratio mass spectrometry (IRMS) and laser spectroscopy. Tasks include design and maintenance of experiments with plant seedlings in climate chambers, sample collection and preparation, isolation of plant compounds, ^13 C analysis with HPLC and GC coupled to IRMS, CO_2 flux measurements (photosynthesis and respiration), data analysis and interpretation, presentation of results nationally and internationally. Participation in further development of new methods for compound isolation as well as maintenance of instrumentation is expected. 

Requirements
Dynamic, reliable and motivated student with M.Sc./Diplom in plant ecophysiology, (bio)chemistry, ecology, environmental sciences or related disciplines. Strong interest in process-oriented research, particularly in plant physiology and isotope fractionating mechanisms.

Lab experiences and skills in working with HPLC/GC are beneficial.

English and German language skills are required. It is expected that the candidate will also collaborate with external institutes.

Additional benefits
The research will be carried out within a 3-year project, starting as soon as possible. We offer an interesting position in an international, interdisciplinary research group (www.gl.ethz.ch) at a lively university environment in Zurich as well as international working experiences. Measurements will be performed in cooperation with the PSI in Villigen (http://isotope.web.psi.ch). Salary and social benefits are provided according to ETH Zurich rules.

Application
Please send your complete application to Mr. Rolf Oertli, Human Resources, ETH Zurich, TUR C24, 8092 Zürich, mentioning "*IPAS-Isotope Biochemistry*". Evaluation procedure will start November 1^st , applications will be reviewed until the position is filled. Further information can be obtained from Mrs. C. Hostettler.

 

 

 

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PhD opportunities at University of Wollongong (Australia)

 

Contact: Dr Anthony Dosseto (tonyd@uow.edu.au), GeoQuEST Research Centre, School of Earth and Environmental Sciences, University of Wollongong

(NSW, Australia)

There are currently 2 PhD opportunities at University of Wollongong in the field of isotope geochemistry applied to landscape evolution, paleoclimate and soil processes.

Scholarships cover tuition fees and living allowance for the duration of the project (3 years).

The School of Earth and Environmental Sciences has a strong international reputation in several fields including Quaternary Science and Geochemistry. Facilities include a brand new isotope geochemistry laboratory, sedimentary and environmental labs, XRF, XRD, quadrupole ICP-MS, stable isotope mass spectrometer.

Wollongong is located 80km (50mi) south of Sydney, right on the coast. It benefits from a great weather all year round, the proximity of great hiking trails and some of the best surf spots in the country (the university is located 10min from the beach)! With 26,000 students at the University of Wollongong (of which almost ½ of it are international students), i.e.  ~10% of the town population, Wollongong also has the exciting nightlife of a surf/student town.

Project name:

The response of erosion and chemical weathering to past climate change

Project description:
In a world where climate is changing rapidly, it is important to understand how climate variability impacts our soil and water resources. A possible approach is to look how in the past, sediments have recorded this variability. The project will use uranium-series and lithium isotopes in sedimentary records to quantify how physical erosion and chemical weathering have adapted to past changes in climatic conditions.  Study sites are in the Himalayas (India), northern and southern Australia, Tasmania and New Zealand. Amazing fieldwork in India, Australia and New Zealand is to be expected!!!

Project name:
The role of climate and time on soil formation in Hawai’i

Project description:
Civilizations rely (partly) on their ability to sustain soil resources. Thus, it is important to be able to quantify how fast soil is produced and what controls rates of soil production. This project will investigate the role of climate and time on soil formation in Hawai’i by studying profiles developed on lava flows on varying age and under a wide range of annual
rainfall. Uranium-series isotopes will be used along with other geochemical data to infer rates of soil development, assess how these rates change with the maturity of the profile (i.e. varying substratum age) and with varying annual rainfalls.
Expect some awesome fieldwork in Hawai’i!!!

   

 

 

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3 Bourses de Thèse - Modélisation Numérique

 

Boris Kaus (ETH Zurich) vient de voir son projet européen MODEL accepté.

Dans ce cadre, 3 bourses de thèses en Modélisation Numérique sont disponibles à l'ETH Zurich. Les candidatures sont ouvertes pour commencer en novembre/décembre prochain.

Vous pouvez le contacter à : kaus@erdw.ethz.ch et consulter le projet MODEL plus en détail.

 

 

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Proposition de thèse - Crétacé inférieur

 

 

DESCRIPTIF DU SUJET

Laboratoire : IDES
Equipe d’accueil : Biocristallisation, Paléoclimats et Dynamique Sédimentaire
Directeur(s) de thèse titulaire(s) de l'HDR : Christophe Colin
Encadrant de thèse (si non HDR) : Stéphanie Duchamp-Alphonse
Téléphone : 01. 69.15.67.57
E-mail : stephanie.duchamp@u-psud.fr; christophe.colin@u-psud.fr;

 

Titre : Reconstitution paléocéanographique, paléoenvironnementale et paléoclimatique au Crétacé inférieur

Description du sujet :

 

Le Crétacé inférieur est ponctué par des perturbations majeures du cycle du carbone (shifts positifs du d13C), contemporaines de changements paléoenvironnements globaux, qui se caractérisent plus particulièrement dans les environnements marins, par une crise de la biodiversité et une eutrophisation des eaux. La mise en place de provinces magmatiques de grande ampleur (Parana Etendeka, Ontong-Java, …) associée à un dégazage important de gaz à effet de serre dans le système océan-atmosphère serait à l’origine de tels changements paléoenvironnementaux.

 

L’objectif de cette thèse est de mieux contraindre les schémas de causalités des crises sédimentaires majeures et des changements climatiques associés qui ponctuent le Crétacé inférieur. Les modalités des interactions existantes entre le volcanisme, le climat, les changements paléocéanographiques, et la productivité primaire marine seront alors abordées sur la base d’une approche multidisciplinaire couplant la minéralogie des sédiments, la micropaléontologie (nannofossiles calcaires) et la géochimie (d18O et d13C, Mg/Ca).

 

L’un des enjeux majeur de cette thèse sera plus particulièrement d’obtenir une meilleure compréhension des processus biogéochimiques mis en jeu dans les climats mésozoïques, par une meilleure résolution temporelle des séquences sédimentaires existantes et par une meilleures prise en compte des changements hydrologiques et des variations de températures des océans de surface. Les paléotempératures des eaux de surface océaniques seront déterminées à travers une approche multidisciplinaire basée i) sur l’étude des paléothermomètres géochimiques classiques (d18O et Mg/Ca) ; et ii) sur le développement du d16;47 (?)(nouveau paléothermomètre géochimique, qui permet de s’affranchir des effets de salinité locaux qui affectent le traceur d18O classiquement utilisé pour de telles études). Les ré-organisations paléohydrologiques des océans, associées à ces crises, seront abordées à partir du potentiel que peut apporter l’isotopie du Nd.

 

Un volet modélisation est fortement envisagé.

 

L’étude reposera sur des affleurements du domaine téthysien (bassin du SE de la France) ainsi que des sites ODP et DSDP.

 

 

 

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Proposition de thèse - Dynamique des estuaires

Bourse de thèse/PhD studenship (3 years)

Dynamique des estuaires et couplages bio-geomorphologiques en contexte de changement climatique

Dynamics of estuaries and bio-geomorphological couplings in the context of climate change

Laboratoire/Department:

Observatoire des Sciences de l’Univers de Rennes

Géosciences RENNES, UMR 6118 CNRS, Université Rennes 1

Equipe Recherche Interdisciplinaire sur les Systèmes Complexes en Environnement

Encadrement/ Supervisors :

Directeur : Dimitri Lague. Co-directeurs : Philippe Davy, Bruno Goffe

Date limite de candidature / Deadline of application :

30 avril 2010

Date de prise de poste / Starting date :

1^er Octobre 2010

Les estuaires sont des interfaces complexes entre le domaine continental et marin, où les interactions entre végétation, sédimentation et érosion jouent un rôle clef. De nombreux estuaires français (Baie du Mont Saint-Michel et Baie de la Somme par exemple) sont actuellement en cours de comblement rapide conduisant à une extension des surfaces végétalisées et modifiant fortement le potentiel écologique, touristique et économique de ces zones. L’activité anthropique (digues, canaux, polderisation) a très souvent accéléré ce phénomène naturel. L’augmentation du niveau marin, et les modifications potentielles du climat dans le siècle à venir (précipitations, tempêtes) vont impacter l’évolution des estuaires d’une manière encore mal comprise et très peu quantifiée. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments de réponse à ces questions en étudiant les facteurs d’ordre 1 gouvernant les temps caractéristiques d’évolution d’un estuaire, les morphologies d’équilibre (chenaux, surfaces végétalisées) et la réponse à des perturbations naturelles (changement climatique) ou anthropique (canalisation de l’embouchure de la rivière).

L’étude sera basée sur 3 sites différents : La Baie du Mont Saint-Michel (dans le cadre des opérations de restauration du caractère maritime du Mont : http://www.projetmontsaintmichel.fr/ ) pour laquelle l’équipe possède déjà plus d’un an de suivi de migration du chenal principal, la Baie de Somme et l’estuaire de l’Avon (Nouvelle-Zelande). Sur ce dernier site, l’étudiant passera une partie de l’année 2011 en Nouvelle-Zélande pour effectuer un suivi à très haute résolution de la dynamique estuarienne. Sur ces différents sites, les techniques mises en œuvre associeront mesure de terrain et modélisation numérique:

Mesure de terrain : Un suivi événementiel sera effectué par l’étudiant en utilisant le Lidar Terrestre (Terrestrial Laser Scanner) de l’Observatoire de Rennes pour mesurer à très haute résolution et précision spatiale (< 1 cm) les variations de densité de végétation et les bilans sédimentation/érosion durant différentes périodes clef de l’évolution d’un estuaire (grandes marées, périodes de croissance végétale…). Ces mesures viseront à quantifier la croissance de la végétation au niveau des zones pionnières et son impact sur la sédimentation, ainsi que la migration des chenaux et son impact sur l’érosion des zones végétalisées. L’imagerie satellitaire viendra compléter les mesures pour étudier la dynamique à l’échelle décennale.

Développement d’un nouveau modèle numérique 2D : L’étudiant améliorera le code €ros de morphodynamique fluviale 2D (Davy and Lague, 2009) pour lui adjoindre un module de dynamique tidale et un module de dynamique de la végétation. Ces nouveaux éléments seront construits et calibrés à partir des mesures de terrain. L’originalité du modèle sera de prendre en compte spécifiquement le rôle des événements extrêmes et migration latérale des chenaux.

Project summary :

Estuaries are complex interfaces under the influence of fluvial and marine conditions. Their evolution is expected to strongly depend on the coupling between vegetation growth and erosion/sedimentation processes. Many estuaries in the north-western part of France are currently trapping sediment rapidly leading to a very rapid extension of vegetated area. This natural dynamics is sometimes enhanced by human constructions which have stabilized the course of the main river during the last century. Sedimentation and vegetation extension alters the ecological and economical value of these environments and major projects are currently undertaken to mitigate these effects (in the Mont Saint-Michel for instance : http://www.projetmontsaintmichel.fr/). Within the context of sea-level rise and climate change (which may affect the frequency of extreme events such as storms), it is critical to come with quantitative scenarios of estuary evolution. These are still lacking because of a poor understanding of how estuaries behaves under changing boundary conditions. This PhD project aims at filling in gaps in our current understanding of estuarine dynamics by measuring in the field the rates of key elementary processes and integrating these in a 2D numerical model of estuary evolution. This numerical model will be used to explore the various steady-state configurations of an estuary as well-as the transient response to natural (e.g., sea-level rise) or human-induced perturbations.

The study will be mainly based on the Mont Saint-Michel Bay (France) in which the team has already collected over a year of daily to monthly measurements of topographic change. Two other sites will be used to study different tidal regimes or vegetation types: Baie de Somme (France) and the Avon Estuary (Christchurch, New-Zealand). The student will spend part of its first year of PhD in New-Zealand with D. Lague.

Field measurements with Terrestrial Laser Scanner: the student will conduct high resolution measurements (<1 cm) of topographic and vegetation changes at various timescales (from one large tide to yearly evolution) using the scanner own by the Rennes Observatory. Targeted processes include bank erosion rates, vegetation growth rates in the pioneering zones and sedimentation rates in relation to vegetation density and pattern.

Numerical model development: the student will improve an existing model of 2D fluvial dynamics (code €ros, Davy and Lague, 2009) by adding a tidal and vegetation dynamics module. These new elements will be constructed and tested using field measurements. The main originality of the model will be to specifically treat extreme events (i.e. stochastic simulation) as well as lateral channel migration.

Profil du Candidat / Candidate background :

Very strong quantitative background, coming from Geophysics, Earth Sciences or Physics

Advanced Quantitative data analysis (statistics, mathematical modeling).

Numerical modeling in earth sciences (including coding).

General background on fluvial or coastal hydraulics.

Interest in coastal or fluvial environments (previous experience not necessary).

Interest in field work.

Foreign students are welcomed as long as they are fluent in English or French.

Salaire Brut/ Gross Salary :

1757 €/month.

Dossier à remplir / Application file :

https://www2.cnrs.fr/DRH/doctorants-10/medias/tpl/pdf/commun/dos-candidat.pdf

see also https://www2.cnrs.fr/DRH/doctorants-10/

Funded by the CNRS Institut National des Sciences de l’Univers and Institut Nationale de l’Ecologie et de l’Environnement :

Contact :

Dimitri Lague : Dimitri.Lague@univ-rennes1.fr

Tel : +33 2 23 23 56 53

Géosciences Rennes

Université de Rennes 1

Campus de Beaulieu

35042 Rennes Cedex France

 

Références :

Davy, P. and Lague, D., The erosion/transport equation of landscape evolution models revisited, JGR, 114, F03007, 10.1029/2008JF001146, 2009

 

 

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Proposition de thèse - latérites 

 

École doctorale n° 173 - Sciences de l’Univers, de l’Eau et de l’Environnement (SDU2E)

 

Sujet de thèse 2010 – Allocation CNRS cofinancée

 

Laboratoire : Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie,

                        UMR CNRS 5563, Université Paul Sabatier

 

Localisation : LMTG, Observatoire Midi-Pyrénées, 14 avenue Edouard Belin, 31400 Toulouse

 

Directeur de thèse :  CHARDON Dominique, Professeur, Université Paul Sabatier

 

Contact scientifique : Chardon@lmtg.obs-mip.fr; tel : 05 61 33 25 70

 

 

Titre de la thèse :

 

Les latérites, marqueurs de la dynamique de surface du continent africain 

au cours du Cénozoïque :

 

Spatialisation, paléo-topographies,

influence des forçages climatiques et des mouvements verticaux

 

 

Description du projet

 

Introduction

Cette thèse est une contribution à la compréhension de la dynamique à long terme (10⁶ – 10⁷ ans) de la surface des continents réputés stables, loin de les influences des limites de plaques. Puisque les mouvements verticaux sont faibles et/ou lents dans ces contextes, le climat est l’agent principal du façonnement de la surface, notamment par le développement de surfaces d’érosion d’ampleur continentale. Dans la ceinture tropicale, ces surfaces sont systématiquement associées à des latérites, roches résiduelles développées par lessivage des roches dans les sols. Les formes et les altitudes des latérites aujourd’hui abandonnées au-dessus des niveaux des cours d’eau sont donc des jauges topographiques de l’époque où les latérites se sont formées. Grâce à leur diversité sédimentologique et pétro-géochimique, les latérites relictuelles gardent également l’empreinte des climats qui ont contrôlé le façonnement des paléosurfaces latéritiques.

L’objectif de la thèse est de quantifier et d’interpréter l’évolution topographique de l’Afrique de l’Ouest à partir de l’analyse, à l’échelle continentale, des anciennes surfaces d’érosion latéritiques et de leurs équivalents dans les bassins sédimentaires adjacents.

 

Approche, résultats escomptés

Il s’agit de définir, à partir de la spatialisation de surfaces repère (surfaces d’érosion latéritiques préservées sur les reliefs résiduels et limites de séquences sédimentaires dans les bassins) les paléotopographies successives du Nord-Ouest du continent africain depuis 65 millions d’années. Couplée à  l’étude sédimentologique et stratigraphique des bassins (basée notamment sur des synthèses géologiques), cette approche permettra de reconstituer les paléoenvironnements et drainages fluviatiles des topographies passées. Les palétopographies reconstituées seront utilisées pour estimer les volumes érodés et accumulés. Les bilans érosion – sédimentation obtenus seront comparés aux pertes de matière dissoute par l’altération estimées par les méthodes pétro-géochimiques sur les latérites de chaque paléosurface considérée. Ainsi, pour chaque période fossilisée par une paléosurface d’ampleur régionale, il sera possible de comparer les transferts de matière à l’état solide et dissout et d’évaluer, le cas échéant, l’impact relatif des périodes humides ou sèches sur les bilans d’érosion à grande échelle. Ce travail fournira des contraintes pour discriminer les contributions relatives des pulsations climatiques à long terme et des mouvements verticaux de la lithosphère à l’évolution de la topographie.

À terme, il est envisagé de combiner les résultats obtenus avec une modélisation numérique à l’échelle de la lithosphère permettant de quantifier les rétroactions entre érosion et sédimentation, mouvements verticaux et évolution topographique.

 

Justification d’un objet d’étude exceptionnel

L’enregistrement morphoclimatique de l’Afrique de l’Ouest en fait le seul exemple au monde permettant ce type d’approche. En effet, l’étude portera sur 5 paléosurfaces latéritiques d’origine climatique développées depuis la fin du Crétacé et préservé sur les reliefs résiduels de toute l’Afrique de l’Ouest. Elles constituent ainsi des surfaces repère isochrones d’échelle continentale dont les âges viennent d’être contraints par datation in situ des matériaux d’altération par la méthode Ar⁴⁰/Ar³⁹. Il s’agit de la surface bauxitique, de la surface ferrugineuse intermédiaire, et des 3 glacis ferrugineux emboîtés. Ces surfaces sont préservées sur les grands reliefs / plateaux de l’Afrique de l’Ouest. Ces reliefs ont fourni les matériaux de remplissage de plusieurs bassins intracratoniques : les bassins du Sénégal, de Taoudéni, des Iullumeden et du Tchad. Le chantier de la thèse comprend ces bassins et les reliefs qui les bordent.

L’approche retenue pour l’Afrique de l’Ouest sera appliquée au continent pour le cas de deux surfaces repère qui peuvent être cartographiées à très grande échelle.

 

Retombées scientifiques et industrielles

Ce travail permettra d’évaluer la contribution des domaines cratoniques au signal érosif global et de préciser l’impact de l’évolution de leur surface sur les grands cycles géochimiques. La tectonique des domaines cratoniques étant par définition réduite, l’approche retenue permettra de cerner au mieux la nature des forçages climatiques s’exerçant sur l’évolution des surfaces continentales, dans le cadre de l’amplification (et l’éventuelle décroissance) de perturbations topographiques de grande longueur d’onde liées à la dynamique mantellique.

Une très large part des ressources minières de la ceinture tropicale, notamment en Afrique, est due à la concentration des métaux dans les latérites par l’altération des roches et/ou à la concentration de minéraux lourds dans les sédiments fluviatiles. En définissant le cadre paléoenvironnemental et paléotopographique du transfert des matériaux à la surface du continent, ce projet vise à ouvrir un nouveau champ d’investigation en métallogénie supergène, dans une perspective continentale.

 

 

Connaissances et compétences requises

 

Le/la doctorant(e) devra posséder une solide culture générale en géologie et montrer des capacités à réaliser de grandes synthèses, en croisant des sources géologiques, géomorphologiques et altérologiques. Le sujet requiert un travail important de SIG (logiciel ArcGis) et d’analyse tridimensionnelle. Un travail de terrain est envisagé, notamment sur des transects de références en Afrique de l’Ouest intégrant géomorphologie des systèmes latéritiques et géologie des bassins sédimentaires intracratoniques.

 

 

Méthodes / mots clefs - Système d’information géographique (SIG), modèle numérique de terrain (MNT), analyse d’images satellites, cartographie et calage de terrain, bilans d’érosion, géologie des bassins, synthèse géologique.

 

 

Contexte scientifique et institutionnel du projet, aspects structurants

 

Le projet fait partie de l’ANR « TOPOAFRICA » portée par Géosciences-Rennes et le LMTG et financé pour quatre années à partir de 2009. La thèse s’inscrit également dans le cadre du projet WAXI (West African eXploration Initiative) du consortium minier AMIRA, qui fédère les opérateurs miniers présents en Afrique de l’Ouest et les institutions dont le LMTG via l’IRD. Les travaux en Afrique de l’Ouest sont menés en lien étroit avec les institutions des pays partenaires, notamment sur les cibles de première importance dans au moins 3 pays : Niger, Mali, Burkina Faso.

Au LMTG, cette thèse vient compléter un pôle multidisciplinaire d’étude des mécanismes d’érosion et des transferts de surface à toutes les échelles de temps et d’espace dans la ceinture tropicale, sur trois grands laboratoires naturels que sont l’Amérique du sud, l’Afrique et l’Inde.

 

 

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  Proposition de thèse - Paléogéographie et modélisation

 

 

 

Paléogéographie et modélisation paléotidale du Burdigalien péri-alpin

Ecole Doctorale 398 Géosciences et Ressources Naturelles

ISTEP, équipe bassins sédimentaires, UPMC, Paris

 

Directeurs : Jean-Yves Reynaud (ISTEP), Peter Allison (Imperial College London)

 

Contexte :

La formation et la propagation des marées peut se modéliser d'un point de vue hydrodynamique. L'essentiel du signal hydrodynamique, dans l'espace et dans le temps, répond au forçage principal qui est la distorsion de l'onde de marée au contact du fond et des bordures du bassin marin. Cette distorsion est exacerbée en domaine de plate-forme continentale et dans les bassins marins intracontinentaux. D'autre part, l'amplification de la marée est directement dépendante du niveau de la mer dans le bassin. La stratigraphie fine des dépôts de marée donne donc accès, via des modélisations, à un nouveau type de reconstruction paléogéographique venant compléter le corpus des outils paléontologiques et cartographiques classiques. C'est dans ce développement méthodologique que la thèse s'inscrit. D'autre part, et au-delà du côté méthodologique, le but de la thèse est de comprendre pourquoi et comment la Méditerranée naissante et ses dépendances péri-alpines ont brutalement et brièvement été le siège de marées très puissantes à la fin du Miocène inférieur.

 

La thèse consistera en deux parties :

- Synthèse paléogéographique du Burdigalien péri-alpin, reposant sur l'ensemble des métadonnées disponibles dans différents laboratoires européens, et intégrées dans la base de données développée à l'UPMC suite aux programmes Tethys, Péritethys, Mebe et Jason.

- Modélisation paléotidale (=des courants de marée) dans cette paléogéographie, à partir du code développé par l'Imperial College London (ICOM).

L'objectif est de montrer l'intérêt de la modélisation paléotidale pour le dimensionnement et la chronologie des passages marins à travers le continent. L'enjeu est de :

- caler les variations d'accommodation stratigraphique dans tout le domaine affecté par la tectonique alpine,

- valider les hypothèses de convergence et de divergence des faunes marines d'obédience atlantique, paratéthysienne et indo-pacifique.

La thèse se fera dans le cadre d'une collaboration avec l'Imperial College (Londres), impliquant des Masters et un post-doc (projet en cours de rédaction, une première réunion avec Peter Allison s'est avérée prometteuse). A l'occasion d'un workshop tenu à l'UPMC le 18/01/10, les sociétés TOTAL et AREVA se sont également montrées intéressées. Un soutien sera également demandé à l'INSU.

Le candidat devra avoir de solides connaissances en géologie de bassin et en stratigraphie séquentielle. Il recevra un complément de formation en sédimentologie tidale. Il devra se montrer autonome avec le maniement et l'implémentation de bases de données SIG (ARCINFO) et avoir de l'appétence pour la modélisation numérique. Il devra toutefois montrer également des qualités de géologue de terrain, plusieures missions de terrain étant prévues au cours de la thèse. Enfin, il devra avoir un très bon niveau d'anglais et sera prêt à passer plusieurs mois en temps cumulé à Londres pour la phase de modélisation.

 

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la nouvelle thématique « modélisation stratigraphique » lancée à l'ISTEP par l'Equipe Bassins sédimentaires, et destinée à des interactions fortes avec l'équipe de géologie structurale. Elle s'appuie sur un savoir-faire reconnu de l'ISTEP en paléogéographie et lance une collaboration avec un établissement pair étranger de renommée mondiale.

Pour l'instant, ce sujet ne fait l'objet d'aucun soutien de programme.

 

Contact :

Jean-Yves Reynaud

Muséum National d'Histoire Naturelle

Département Histoire de la Terre - UMR 7193 ISTeP

Bâtiment de Géologie - CP 48

43, rue Buffon

F-75005 Paris

tél. +33 (0)1 40 79 34 74

mobile. +33 (0)6 86 78 65 70

http://www.mnhn.fr/mnhn/geo/JYR.html

Secrétaire-adjoint du Comité national Français de la Géologie

http://www.univ-brest.fr/geosciences/CNFG/

 

 

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  Proposition de thèse - traçage eau

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cadre général et enjeux scientifiques

 

Il est reconnu maintenant que dans de nombreuses régions du globe, le réchauffement climatique s’accompagne d’une intensification du cycle hydrologique. Cela se traduit à la fois par une augmentation de l’intensité des précipitations et par une augmentation de l’évapotranspiration des continents (Brutsaert 2006). Ces changements se manifestent toutefois avec de grandes disparités spatiales, en particulier dans les régions méditerranéennes, pour lesquelles la disponibilité de l’eau de surface pour l’évapotranspiration présente une répartition spatiale contrastée. Dans ces régions, on s’attend à une augmentation de la fréquence et de la durée des périodes de sécheresse, et il est important de pouvoir bien comprendre comment les différents compartiments hydrologiques se comportent pour définir des mesures d’adaptation. Le secteur Crau-Camargue est exemplaire à cet égard, du fait de l’imbrication entre des surfaces très arides (le Coussoul en Crau, la Sansouïre en Camargue), des zones humides et surfaces irriguées. Cette région présente une grande diversité de milieux, souvent uniques, et qui pourraient être particulièrement affectés par les diverses pressions futures dues aux évolutions du climat, à l’utilisation des ressources en eau et à des modifications de l’utilisation agricole des terres. En particulier, les cultures irriguées (foin de Crau, rizières de Camargue) y prennent une place importante, et la perspective de future restriction de l’utilisation de la ressource en eau peut considérablement modifier l’équilibre actuel.

 

Cette thèse permettra d’acquérir et de développer une expertise spécifique sur l’utilisation des isotopes stables comme traceurs des flux de vapeur atmosphérique. La composition isotopique de la vapeur atmosphérique est un traceur efficace et prometteur du cycle de l’eau, car elle permet d’identifier les sources de vapeur atmosphérique, et notamment de discriminer les sources locales (flux d’évaporation et flux de transpiration), et les sources régionales (vapeur advectée). Lorsque l’on combine les mesures isotopiques dans la vapeur d’eau et dans les précipitations, on peut détecter et quantifier les phénomènes de recyclage locaux ou régionaux de vapeur continentale, aidant ainsi à boucler les bilans hydrologiques à différentes échelles (Vallet-Coulomb et al., 2008).

Par ailleurs, l’intérêt grandissant que représente le traçage isotopique de la vapeur atmosphérique comme outil de quantification du cycle hydrologique à l’échelle régionale se traduit par l’intégration de ce paramètre dans de nombreux modèles climatiques, hydrologiques, et de fonctionnement de la surface (Sturm et al., 2005; Fekete et al., 2006; Henderson-Sellers 2006).

 

Caractère novateur

La mise au point très récente des techniques de mesure de la composition isotopique de l’eau (δ¹⁸O, δ²H) par spectrométrie laser permet maintenant d’obtenir des précisions comparables à celles obtenues par spectrométrie de masse. En 2010, peu de laboratoires de recherche en France sont équipés avec ce type d’instrument, mais le potentiel de cette technique, robuste, transportable, et nettement moins coûteuse que la spectrométrie de masse, est très prometteur.

 

Ce projet s’appuie sur une des facilités qu’offre la spectrométrie laser: la mesure in situ et en continu de la composition isotopique de la vapeur atmosphérique. Cela représente un progrès considérable, car jusqu’à présent la mesure de la composition isotopique de la vapeur d’eau impliquait un échantillonnage de la vapeur par piégeage cryogénique, technique assez lourde à mettre en œuvre sur le terrain. A la différence de l’échantillonnage de la vapeur d’eau, la résolution temporelle des mesures obtenues par spectrométrie laser permet de suivre des cycles journaliers, tandis que sa relative simplicité de mise en œuvre permet d’envisager un suivi à long terme, englobant les variations saisonnières.

Les études focalisées sur le traçage isotopique de la vapeur d’eau connaissent actuellement un nouvel essor (Lee et al., 2005, 2006, Worden et al., 2007, Wen et al 2008, Welp et al., 2008), et c’est une compétence que nous souhaitons développer régionalement, et qui viendra compléter l’expertise des équipes de recherche de la région PACA dans le domaine de l’hydrologie isotopique. 

 

 

 

Plan et déroulement du travail de thèse

 

Le déroulement de la thèse s’appuiera sur des dispositifs de terrain mis en place dans le cadre du programme HYDROCCAM (financement EC2CO). Des expériences in situ sont en cours à partir de bacs d’évaporation installés en Camargue, afin de mesurer le fractionnement isotopique de l’évaporation en conditions contrôlées. Les premiers résultats (Vallet-Coulomb et al., 2010) montrent l’aptitude des expériences sur bac à produire des séries temporelles moyennées de la composition isotopique de la vapeur atmosphérique (δ_A) par l’application du modèle de Craig et Gordon (1965) combiné à un bilan de masse.

 

Une première étape de la thèse consistera à mettre en route le spectromètre laser, établir des protocoles analytiques en laboratoire et sur le terrain. Il s’agira d’établir une méthodologie d’acquisition de mesures qui tienne compte des conditions microenvironnementales. Le suivi temporel à haute résolution réalisé par spectrométrie laser sera comparé aux mesures réalisées sur bacs, et permettra ainsi d’analyser la question de la variabilité spatiale et temporelle de la composition isotopique de la vapeur atmosphérique, et de la représentativité des valeurs dérivées des bacs. Ces différents outils seront combinés afin d’avoir une couverture spatio-temporelle qui permettra de travailler à l’échelle de l’écosystème, sur un suivi saisonnier.

 

 

Références

Brutsaert W. (2006) Indications of increasing land surface evaporation during the second half of the 20th century. Geophysical Research Letters 33, L20403.

Craig H. and Gordon L. I. (1965) Deuterium and oxygen 18 variations in the ocean and marine atmosphere. In Stable isotopes in oceanographic studies and paleotemperatures (ed. E. T. (Ed.)), pp. 9-130. Lab. Geoligia Nucleare, Pisa.

Fekete B. M., Gibson J. J., Aggarwal P. and Vorosmarty C. J. (2006) Application of isotope tracers in continental scale hydrological modeling. J. Hydrol. 330, 444–456

Henderson-Sellers A. (2006) Improving land-surface parameterization schemes using stable water isotopes: introducing the ‘iPILPS’ initiative. Global Planet. Change 51, 3–4.

Lee X., Sargent S., Smith R., and Tanner B. (2005) In situ measurement of the water vapor 18O/16O isotope ratio for atmospheric and ecological applications. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 22, 555-565.

Lee X., Smith R., Williams J. (2006) Water vapour 18O/16O isotope ratio in surface air in New England, USA. Tellus 58B, 293-304.

Rahn T. (2007) Tropical rain recycling. Nature 445, 495-496.

Sturm K., Hoffmann G., Langmann B. and Stichler W. (2005) Simulation of delta O-18 in precipitation by the regional circulation model REMOiso. Hydrol. Process. 19, 3425–3444

Vallet-Coulomb C., Gasse F., Sonzogni C. (2008) Seasonal evolution of the isotopic composition of atmospheric water vapour above a tropical lake: deuterium excess and implication for water recycling. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, p. 4661-4674.

Vallet-Coulomb C., Cartapanis O., Radakovitch O., Sonzogni C., Pichaud M. (2010) Pan-derived isotopic composition of atmospheric vapour in a Mediterranean wetland (Rhône River delta, France). Isotopes in Environment and Health Studies, Vol. 46, No. 1, March 2010, 37–48.

Welp L.R., Lee X., Kim K., Griffis T.J., Billmark K.A., Baker J.M. (2008). Delta O-18 of water vapour, evapotranspiration and the sites of leaf water evaporation in a soybean canopy. Plant Cell and Environment 31, 1214-1228.

Wen X.F., Sun X.M., Zhang S.C., Yu G.R., Sargent S.D., Lee X. (2008) Continuous measurement of water vapor D/H and O-18/O-16 isotope ratios in the atmosphere. Journal of Hydrology 349, 489-500.

Worden J., Noone D., Bowman K., and contributors T. T. E. S. s. t. a. d. (2007) Importance of rain evaporation and continental convection in the tropical water cycle. Nature 445, 528-532.