a. IX uu

Transcription

a. IX uu

�
(])
a.
IX
u
::J
c-
·-
E
·-
..c
u
' 0
'(])
\9
.....,
(])
�
(])
RAPPORT
D'ACTIVITÉ
::J
c-
·-
..c
o.
ru
!.....
�
0
!.....
.....,
2004
-
2007
'(])
a..
�
(])
..c
u
!.....
(])
..c
u
(])
0:::
(])
-c
(])
!.....
.....,
c
(])
u
CENTRE NATIONAL
DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE
Ce doc u ment est la version définitive du rapport d'activité d u
CRPG à l a fin 2007. Imprimé a u CRPG en juillet 2008 avec une
prise en compte des remarques du Comité d'experts de l'AERES
qui s'est réuni fin janvier 2008.
janvier 2008
Bernard MARTY
directe ur lors du quadriennal 2005-2008
janvier 2008
Christian FRANCE-LANORD
porteur du projet pour le q uadriennal à venir
SOMMAIRE
3
LE BILAN
21
COSMOCHIMIE ET PLANÉTOLOGIE
37
GÉODYNAMIQUE :COUPLAGES ENTRE PROCESSUS
55
RELIEF - EROSION - CLIMAT
67
ACTIVITÉS ANTHROPIQUES ET VALORISATION
SUPERFI.CIELS PROFONDS
75
L'ORGANISATION INTERNE DU CRPG
81
LES IMPLICATIONS DES AGENTS
83
DANS LES INSTANCES INTERNATIONALES
85
DANS LES INSTANCES NATIONALES
87
DANS LES INSTANCES LOCALES
91
101
LA PROSPECTIVE
LES THÈMES DE RECHERCHE 2009 - 2012
103
COSMOCHIMIE, PLANÉTES ET TERRE PRIMITIVE
117
MAGMAS ET FLUIDES PROFONDS
127
SURFACE DE NOTRE PLANÈTE
137
ACTIVITÉ S DE VALORISATION
141
LES ACTIVITÉS DES CHERCHEURS, ENSEIGNANTS-CHERCHEURS ET
INGÉNIEURS DE RECHERCHE
143
LES FICHES INDIVIDUELLES
209
LES CONFÉRENCIERS INVITÉS
213
LES ACTIVITÉS DES ITA
235
LES DOCTORANTS, LES THÈSES SOUTENUES ET LES CHERCHEURS
VISITEURS
251
LES PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS
253
À
CONGRÈS
RANG At
262
RANG A2
262
RANG A3
264
RANG 8
266
LIVRES ET CHAPITRES DE LIVRES
267
COMMUNICATIONS
À
CONGRÈS
277
LES CONTRATS DE RECHERCHE
283
LES SERVICES
285
LE SARM
293
GEOSTANDARDS GEOANALYSIS RESEARCH
295
LES SONDES IONIQUES ET LE SERVICE NATIONAL
305
LE BILAN HYGIÈNE ET SÉCURITÉ
311
LE BILAN POUR LA FORMATION PERMANENTE
317
L'OUVERTURE VERS LE GRAND PUBLIC
323
LA REVUE DE PRESSE
LE CD
L E S P U B L I CAT I O N S I N T É G R A L E S E N F O R M AT . P D F
L E S R A PP O R T S A N N U E L S S O N D E S I O N I Q U E S 2004-2005-2006
LE P R OJ E T D É TA I L L É P O U R LA N O U V E L L E S O N D E I O N I Q U E JMS 1280
LA V E R S I O N . P DF D U P R É S E N T R A PP O R T D'ACT I V I T É
"
0
0
N
1
LE B ILA N DU CRPG
2004 - 2007
P R É S E N TAT I O N G É N É RA L E D U LABO RATO I R E
Le Centre de Recherches Pétrograph iques et Géoch imiques -CRPG- est u n e u n ité P ropre d u C N R S
U P R 2300, conventionnée avec l ' I nstitut National Polytech nique de Lorraine -I N P L- e t l' U n iversité Henri
Poinca ré . Le CRPG a pou r vocation l'étude de la Terre et de son environ nement à toutes les échelles de
temps et d'espace . Ses actions de recherche concernent : la formation d u système solai re, l'évol ution pré
coce de la Terre , la dyna mique du manteau et de la lithosphère, le cycle a ltération-érosion et son contrôle a u
long terme s u r le climat, l e s ressources, e t l'im pact d e l'activité h u maine sur l'enviro n nement.
Le CRPG (Directe ur : Bernard MARTY, Professeur à l' Ecole Nationale S upérieure de Géologie) a un
effectif d'une centaine de personnes, se répartissant comme suit :
Cherche u rs C N R S :
Enseigna nts-chercheurs :
Cherch e u r I R D :
ITAs C N R S :
IATOS :
ITA contrctuels :
Cherch e u rs non permanents :
Doctora nts :
1 0 (+ 1 à venir à partir de janvier 2008)
15
1
39 ( + 1 à venir à partir de déce m b re 2007)
2
3
8
33 (au 3 août 2007)
Le C R P G relève d u Département scientifique du C N RS M P PU (ST et S I C ) , des sections du Comité
National du C N R S 1 8 et 20, et des sections 35 et 36 du Conseil National des U n iversités.
L' histoire de ce laboratoi re est liée à celle de l'Ecole Nationale Su périeure d e Géolog ie, qui avait été
créé au début du XXè me siècle pour former les cadres de l'industrie minière lorra i n e . Le C R P G a été créé en
1 953 à l' initiative du professeur M a rcel Roubault, par convention entre le C N R S et l'Académie de Nancy,
avec pour but de fou rnir u n support moderne à l'exploration minière rég ionale, nationale et i nternationale.
Pour cel a , des équipes de recherche en géochimie et en pétrologie ont été formées et dotées des meilleurs
équipements analytiq ues d u moment. Cette ca ractéristique s'est maintenue et le C R P G est l' u n des centres
internationaux les mieux é q uipés pour la caractérisation pétrologique et géoch i m i q u e des roches, fl uides
naturels , et m inéraux. Le décli n de la mine dans les années 60 a conduit le CRPG à d iversifier ses recher
ches, vers l'étude de la croûte terrestre et de ses déformations, puis du mantea u , vers la géomodélisation
dans les a n n ées 80, puis vers la cosmochimie et les environnements passés et actuels dans les a n nées
90.
Dans le quadriennal qui s'achève , le CRPG a pérénisé son organ isation e n trois équ ipes d e recherche ,
gérant l e s moyens h u m a i n s e t matériels :
- Géochimie (resp. Etienne Deloule, Directeur de Recherche C N RS)
- Pétrolog ie : (resp . Gaston Giuliani, Directeur de Recherche I R D)
- Géodynamique (responsable, Mary Ford , Professeur des U niversités I N P L- E N SG)
Le centre a fonctionné selon 4 axes de recherche :
- Cosmochimie et Terre Primitive (resp. M . Chaussidon DR C N R S et G . Libourel Pr E N SG)
- Géodynamique (resp. M. Ford Pr E N S G , G . Caumon M C E N S G et L. Reisberg D R C N RS)
- Relief-Erosion-C l i m at (resp. R . P i k CR C N RS et N . Vigier CR C N RS)
- Activités anthropiques (resp. G. G i uliani DR IRD et J . Carignan IR C N RS)
Le CRPG héberge deux services nationaux du C N RS :
- Le service d'analyse des roches et des mi néra ux (SARM , Dir. J. Carig n a n , I R C N RS) . Le SARM est
u ne facil ité nationale qui perm et sur une base de prestation paya nte et dégressive en fonction de l'affil iation
l'analyse des éléments majeurs et traces dans des roches, minéraux, et fl uides. Le SARM fournit également
des sta ndards de roches et de minéraux pour lesquelles les compositions sont certifiées.
5
- Le service national de la sonde ionique de l' I N S U (resp. M . Chaussidon, DR C N R S , et E. Deloule, DR
C N RS) , q u i permet l'accès de la communauté nationale à ce grand i nstrument s u r u n certai n pourcentage
du temps d'analyse, la sélection des projets étant effectuée par u n e com mission indépendante .
Depuis 1 99 1 , le C R P G est membre fondateur de l'I nstitut Lorra i n des Géosciences (ILG) q u i se tra ns
formera e n FR-C N R S I LG , puis en 1 999, en Fédération EST (Eau-Sol-Te rre) .
T H È M E S S C I E N T I FI Q U E S D E R EC H E RC H E
C O S M O C H I M I E- P L A N É T O L O G I E
6
Ce thème a été particulièrement fructueux
dans cet exercice . Les recherches effectuées au
CRPG ont en effet contribué à proposer une vision
orig inale de la formation d u système solaire , dans
laquelle les rôles d e l'irradiation précoce par le
soleil jeune, les intéractions solide-gaz lors de la
condensation d e la nébuleuse proto-solaire, et la
formatio n de planètes très précoces sont essen
tiels. Le C R P G a également participé pleinement
à la ca ractérisation de matière extraterrestre
ra menée par les deux premières missions spatia
les depuis Apollo d e retours d'échantillons.
- analyse isotopique du german i u m dans les
météorites, qui permet de préciser les processus
de différentiation des n oyaux pla néta i res;
- déterm ination expéri mentale d u fraction ne
ment isotopique du Fe lors de la différenciation
noyau-manteau
- mise en évidence d'une convection très forte
à l'Archéen grâce aux isotopes des gaz rares.
- développement de la géochimie isotopique
de Fer dans les cherts a nciens,
- mise en évidence d'une température élevée
pour les océans de la Terre ancienne.
L' i m p lication des chercheurs du CRPG dans
ce thème a con d u it à plusieurs premières mon
diales, dont :
- condensatio n a nhydre de carbonates à
partir d ' u n gaz cha u d , qui pe rmet d'expliquer la
présence de cette phase dans les enveloppes
d'étoiles jeunes;
- découverte d e 78e q u i a une demi-vie de 53
jours, dans le système solaire naissant, démon
trant le rôle de l ' i rrad iation pour créer des radioac
tivités éteintes,
- découverte d'oxygène isotopiquement très
a normal «caché » dans la matière organique des
météorites, dont la p résence traduit un nouveau
type de silicates extraterrestres, formés par des
processus d'irrad iation dans le gaz nébulaire ;
- formation des premiers solides p a r conden
sation et i ntéraction g rain-gaz en milieu ouvert;
- d étermination de la com position isotopique
d e l'oxygène dans le solei l , g râce à l'analyse de
g rains d e métal d e sols l u n a i res i rradiés par le
vent solaire ,
- déterm ination d e la com position isotopique
d e l'azote d u vent solaire dans les cibles de la
m ission spatiale G enesis,
- détermination d e la com position isotopique
des gaz rares légers dans d u matériel cométa ire
(mission Stard u st) ;
- découverte des planètes «oubliées» formées
très tôt puis com p lètement broyées, dont les
résidus ont nou rri les objets considérés jusque là
com m e étant parmi les plus primitifs du systèmes
solaire ;
L'expertise analytique du CRPG a permis au
centre d'être i ntégré dans les équ i pes scientifi
ques en charge de l'ana lyse des deux premières
missions spatiales de retour d'échantillons depuis
Apollo. Genesis a ramené des cibles i rradiées par
le vent solaire , et Stardust a ramené des g rains
cométai res. Fort d u soutien d u C N E S , du C N RS ,
de la Région Lorraine, et des com m u nautés loca
les, le C R P G a mis en service une facilité desti
née à manipuler des échanti llons extraterrestres
micrométriques (3 nouvelles salles dont une salle
blanche classe 1 000) , et une plate-forme analyti
que gaz rares (laser UV et deux nouveaux spec
tromètres de masse m ulti-collection) .
Le CRPG est également le porteur d'une
«plate-forme nationale d'analyse de la matière
extraterrestre», mise en réseau de facil ités ana
lytiques à I' I P G P, a u M uséum National d'Histoire
Natu relle, à l ' E N S Lyon et au C R P G .
Du point de v u e personnel, le recrutement de
Jérôme Aléon en CR2 ne s'est pas concrétisé
puisqu e ce chercheur a demandé sa mutation au
CSNSM à Orsay au retour d'une année sabbati
que aux USA. Le g roupe s'est enrichi du rattache
ment de François M a ri n i , MC à I ' E N S G , pétrole
gue de m icro-objets terrestres et extraterrestres.
Guillaume Caro vient d'être recruté comme CR2
au C N R S , avec des projets de recherche concer
nant la Terre ancienn e .
R E L I EF - E R O S I O N - C L I M AT
Ce thème explore les processus modelant la
surface de notre pla nète et pouvant contrôler les
variations climatiques et les g rands cycles géochi
miques. Les chercheurs d u CRPG ont travaillé en
particulier dans deux zones ateliers, le système
himalayen d'une part , et le point chaud éthiopien
d'autre part. Ces deux systèmes représentent
sans doute les meilleurs objets pour étudier les
i ntéractions relief-érosion-cli mat dans deux con
textes contrastés, collision crustale d'une part, et
altération de trapps basaltiques d'autre part. Des
enjeux sociéta ux importants sous-tendent ces
études, tels q u e l'origine des éléments dans les
eaux souterraines au Bengladesh, ou la ca ractéri
sation de l'intensification de l'activité anthropique
et de la désertification .
Les chercheurs d u thème o n t réalisé d e s pre
mières dans les domaines suivants :
- Déterm ination des flux et méca n ismes de
transfe rt croûte - océan-atmosphère dans le cas
de l'érosion hi malayenne, avec notamment la
mise en évide nce par les isotopes de l'osmium du
rôle des eaux souterra i nes d'une part, et d u rôle
des man ifestations hydrothermales népalaises
comme source majeure de C0 2 atmosphérique
d'a utre part,
- Bilan complet et global de la séquestration
du co2 par l'enfou issement de matière organique
délivrée par le système Gange- B rahmapoutre,
- Quantification d u flux particulaire dans le
Gange grâce à une expérience o rig inale. Les
chercheurs ont démontré q u e , dans le cas du
Gange, l'érosion chimique n'est pas à l'état sta
tionnaire , le déséquilibre étant induit par l'activité
anthropique récente ,
- Datation du rifti ng en Ethiopie par thermo
ch ronologie U +Th/H e ; mettant en évide nce le
découplage entre a rrivée d u point cha u d , bom be
ment crustal et rifting périphériqu e ,
- Quantification de l'érosion d u platea u éthio
pien par couplage isotopes cosmogén iques
modélisation,
- Développement d ' u n nouveau palée-altimè
tre couplant les isotopes cosmogéniques et la
datation absol ue d e laves,
- Quantification des fractionnements isotopi
ques du lithium et d u magnésiu m en laborato i re ou
sur des systèmes naturels types , com m e trace u rs
de l'érosion et de variations climatiques passées,
- Développement de l'analyse in situ des iso
topes de Li et de Ca par sonde ionique dans des
coraux pour déterminer les rôles respectifs de
l'environnement et de la biominéralisation lors de
la croissance,
- Développement de nouveaux trace u rs iso
topiques des variations cli matiq ues passées, tels
que l'analyse moléculaire d u rapport isotopique
D/H , le couplage avec la datation 1 4 C , et l'util isa
tion de 3He cosmogénique pour établir la chrono
logie de déglaciation depuis le LGM , en H i m alaya
et dans le Pacifique central. C ette dern ière étude
suggère u n systèm e océa n-atmosphère connecté
entre Pacifique et Atlantique nord d u rant l ' Holo
cène.
Les actions ont bénéficié d e plusieurs soutiens
ANR, Région Lorraine, et, pro-parte, de la m ise en
service de la plate forme gaz rares pour le dosage
d'isotopes cosmogéniques .
GÉO D Y N A M I Q U E : C O U P LAG E S E N T R E P R O C E S S U S
S U P E RF I C I E L S E T P R OFO N D S
C e thème très interdisciplinaire était focalisé
sur les interactions entre défo rmation/therm icité
de la croûte et dynamique profonde. Il com portait
4 volets : initiation du riftin g , m odélisation nu méri
que des objets géologiques, s u bduction-exhuma
tion et processus magmatiques. Ce thème a, en
particulier, bénéficié d'une nouvelle synergie entre
l'éq uipe développant le modeleur gOcad et les
autres com m u nautés du thème. Cette approche
expéri mentale, de terrain et de modélisation a
permis les avancées suivantes.
Des avancées importantes ont été effectuées
par l'équipe développant gOcad dans la modéli
sation de la fracturation , la prise en compte de la
chronologie dans les modèles stratig raphiques
et la gestion des incertitudes. U n ingénieur de
recherche, malheureusement sur le départ, a joué
un rôle clé dans l'application de gOcad à la m odé-
lisation des struct u res et des gisements.
L'étude géodynamique d e la zone la plus
sismogénique d ' E u rope, le golfe de Corinth e , a
permis de préciser la chronologie et l'évolution
du rifting. Soute n u e par plusie u rs p rogrammes
nationaux et européens, les struct u res ont été
modélisées en 3D sous gOcad .
Un chercheur du centre a p articipé à l'étude
tomog raphique de la dorsale Pacifi q u e Est par u ne
équipe américa i n e , q u i a permis de montrer le rôle
actif du manteau d u rant le rifting, et d e préciser les
relations entre cha mbres magmatiques, rifti n g , et
hyd rothermalisme ;
Une activité no uvelle visant à étudier les rela
tions entre fl uides et séismes à l'échelle rég ionale
(séisme de Remiremont) a été i n itiée avec u n sou
tien de la Région Lorraine.
7
Les relations entre morphologie magmatique
et processus d e croissance cristalline ont été
explorées dans le cas de l'olivine, permettant de
m ieux com pren d re l'origine de la structu re spinifex
des olivines.
L'étude de complexes lités a perm is de mettre
en évidence l'inte raction entre processus pétro lo
giques et méca n iq ues (séd imentation , mélanges
de magmas, rôle de la d iffusion des cations) .
Le com portement des éléments volatils,
n otamment des gaz rares, dans la genèse et
l'évolution du mag matisme carbonatitique a été
étudié expérimentalement (partage de He et Ar
e ntre silicates liqu ides et carbonates) et analyti
q u ement (échantillonnage de gaz lors d'une érup
tion de carbonatite au volca n 01 Donya Lengai en
J u illet 2005) .
L'origine des concentrations métallifères d' in
térêt économique (Bushveld en Afrique du Sud,
gjsement d'argent d ' I m iter a u M a roc, magmatisme
adakitique de Q u é rétaro au M exique) et la ch ro-
lonogie de minéralisations ont été explorées en
utilisant notamment la datation U-Pb par sonde
ionique et le traçage isotopique R e-Os. Les
données de terrain et de laboratoire ont permis
de constru ire u n modèle métallogénique original
comme aide à l'exploration, que vient compléter la
modélisation gOcad .
Le rôle du méta morphisme et des transferts
lors de la subduction et de l'exhumation a été
exploré g râce au développement de nouveaux
trace u rs chimiques et isotopiques : fractionnement
de Li et B enregistré dans les éclogites de Dabie
Shan, identification des contri butions respectives
du manteau et de la croûte par les isotopes sta
bles analysés par sonde ionique dans la cas du
magmatisme antillais, calage chronologique de
l'exhumation de roches métamorphiques à Naxos,
G rèce . Cette dernière étude a nécessité le déve
loppement d'une nouvelle approche thermoch ro
nolog ique pour les m inéraux métarmorphiques
avec les systèmes U-Pb, Lu-Hf et Sm-Nd.
ACT I V I TÉ S A N T H R O P I Q U E S E T VA LO R I S AT I O N
C e thème avait pour a mbition d'être l'interface
e ntre reche rche amont et valorisation sociéta le,
économique et ind ustrielle. L' idée était de fai re
profiter la société de nos avancées dans la carac
térisation des o bjets naturels et l' analyse isotopi
que. Trois actions phare ont été accomplies.
- Le traçage isotopique d e la dispersion des
pollua nts dans la géosphère et l'atmosphère a
été abordé , nota mment en développant la géochi
mie isotopique d u mercure. les fractionnements
dépendant, et ne dépendant pas, de la masse
ont été mesurés lors d'expériences de volatilisa
tion-condensation. Le C R P G a également étud ié
expéri mentalement l'altération des matrices de
stockage, et le traçage géochimique des circu
lations dans la zone du laboratoi re souterrai n de
l'AN D RA à B u re .
- N o u s avon s contribué p a r notre approche
isotopique à la zone atelier M oselle (ZAM) , pro
g ramme i nterd isciplinaire visant à mieux com-
prendre le fonctionnement d'une rivière majeure et
rég ionalement vitale. N os action , s ont consisté en
la caractérisation ch imique des fonctions entran
tes, les variations d u système en réponse aue
conditions climatiques, et le développement de
nouveaux traceu rs d'origine et d'altération comme
les isotopes du Mg, du Li et du Hf.
- Dans le domaine de la gemnologie, les cher
che u rs ont conti nué à développer leur expertise
dans la caractérisation pétrologique, physico
ch imique, et isotopique de l'origine des fluides et
des processus de formation des corindons (rubis
et saphirs Asie du Sud-Est, M adagasca r) et des
émeraudes (Colombie et Brésil). Ces études,
menées en partenariat avec des ind ustriels et le
ministère des Affa i res É trangères, ont permis de
développer des nouvelles méthodes de caracté
risation basées sur la composition isotopique de
0 et sur la mesure couplée Raman-microscopie
infra rouge.
PU B L I CAT I O N S
Entre Janvier 2004 et Septembre 2007, les chercheurs d u CRPG ont publié 300 articles, 208 de ra ng
A 1 , 11 de ra ng A2 , 42 de ra ng A3, 20 de ra ng B et 1 9 chapitres d'ouvrages selon le système des quartiles
utilisé par la section 1 8 d u com ité national du CNRS (indice de citation > 1 ,6 pour A 1 , entre 1 et 1 ,6 pour
A2 ; entre 0,6 et 1 pour A3 et i nférieur à 0,6 pour B). I l est à noter que1 8 contributions ont été publiées dans
les revues Sci e n ce et N ature. Le taux de publication moyen par équivalent temps plein (ETP, chercheur = 1
ETP, Enseignant chercheur et I R = 0,5 ETP) est de 3 , 06 publ./a n . ETP. Pour comparaison , durant le précé
dent quadrien n a l , le nombre de Nature-Science était de 9 et le taux de publication de 2 , 1 publ/a n . ETP.
8
4%
4%
9%
9%
14%
NATU R E ( 1 1), S C I E N C E (7 ) , G E O LOGY (4 )
2
GÉOC HIMIE ( 1 12 ) :
A N A L. B I OA N A L. C H E M . (2 ), A N A L. C H I M. ACTA ( 1 ), A P P L. G E O C H E M . (2 ) , C H E M . D E R
E R D E ( 1 ) , C H E M . G EO L (20 ) , EA R T H P LA N ET. Sel. L E TT. (35 ), G E OC H E M . J. (3 ), G E O
C H I M . C O S M OC H I M . ACTA (30 ), G E O S TA N D. G EO A N A L. R E S. ( 1 1 ), M E T E O R I T I C S
P L A N E T. Sel. (7 ).
3
&
PÉT RO LOGIE (37 ) :
A M E R. M I N E R A L. (5 ), C A N . M I N E RA L. (5 ), C O N T R I B. M I N E RA L. P E T R O L. ( 6 ), E U R. J.
M I N E RA L. ( 1 ), G EOC H E M . G EO P HY S. G E O SY S T. G3 ( 8 ) , J. M E T A M . G E O L. ( 1 ), J. NO N
C R I S T. S O L I D S (2 ), J. P E T R O L. (3 ), J. VO LC. G E O T H E R M . R E S. (2 ), L I T H O S (3 ), M I N E RA L.
M AG. ( 1 )
4
GÉOLOGIE S T RU C TU R A LE ET GÉOLOGIE É CONOMIQUE (24 ) :
A P P L. S P E C T R. ( 1 ), BAS I N R E S. (2 ), ECON. G E O L. (3 ), G E O D I N . ACTA (2 ) , G EO L. S OC.
LO N DO N S P E. P U B. ( 1 ), J. P E T R O L. S C. E N G. ( 1 ), J. S T R U C T. G E O L. ( 1 ),
M I N E R.
D E POS. (6 ), O R E G E O L. R E V. (2 ), P E T R O L. G E O S C. (1 ), T E CTO N O P HY S I C S(4 ) .
5
GÉOLOGIE GÉNÉ R A LE, GÉO P H Y SIQUE ET MODÉ LI S ATION (44 ) :
B U L L. S OC. G É O L. F R. (3 ), C A N . J. E A R TH S C. ( 1 ), C H I N E S E S C. BU L L. (3 ) , C O M P U T E R
G É O S C I . (2 ), C . R. G É O S C. ( 12 ), G E O P HYS. R E S. L E TT.(2 ),
I N T. J . EA R T H S C. (5 ) , J.
A F R. E A R T H S C. (9), J. G E O P HYS. R E S. (2), MAT H . G E O L. (2 ), P R E C A M B R I A N R E S. (3 ).
6
ENVI R ONNE M ENT ( 1 1 ) :
A T M OS. E N V. (2 ) , B I OG E O S C I . ( 1 ), E N V I R O N . S C I. T E C H N O L. (6 ),
G E O F L U I D ( 1 ), G LO B A L
B I OG E OC H . CYC L E ( 1 ) .
7
DIVE R S (1 1 ) :
A S T R O P H Y S. J. (2 ), E U R. J. S O I L S C. (2 ) , G EO C H R O N. ( 1 ), I CA R U S ( 1 ), J. A N A L. ATO M .
S P E C T R O. ( 1 ), P HYTOC H E M I ST RY ( 1 ), Q U AT E R N G EOC H R O N . (2 ), Q U A T E R N . S C. R E V ( 1 ).
Répartition des publications A1, A2, A3 du CRPG pour la période 2004- 1012007
(261 au total référencées par /SI Web of Science). Le nombre, entre parenthèses
suivant le titre des revues, indique la quantité d'articles parus.
9
P R I X E T D I S T I N CT I O N S
2004
Jean-Laurent Mallet :
M athematical Geology, B est Paper Award .
G rand P rix Dolomieu de l'Académie des Sciences
2005
Nicolas Dau phas :
P rix Alfred O'Nier décerné par la M eteoritica l Society pour ses travaux de
thèse .
P rix Marcel Roubault de l ' U n ion Françaises des Géologues.
2006
Christian France-Lanord :
Tobias
Prix Georges M illot de l'Académie des Sciences.
AAPG D istinguished Lecturer.
:
P rix N i colaus-Joachim Lehmann attribué par la Saxonian Confederation of
I nformation Technologies pour ses trava ux de doctorat.
Frank
2007
Marc Chaussidon :
G eochemistry Fellow de la Geochemica l Society.
G eochemistry Fellow de l'European Association for Geochem istry
Valier Galy : P rix de thèse de I ' I N P L
Gilles Levresse : P rix S G A (Society for Geology Applied t o M i neral D eposits) - Ba rrick Young Scien
tist Awa rd pour ces travaux de thèse effectuée a u CRPG dans le domaine d e la métallogé
nie.
Bernard Marty : Fellow 2007 de I'American Geophysical U n ion .
Alice Toppani : prix du meilleur article écrit par un étudiant en 2006 , décerné conjointement par la
M eteoritical Society and the Geological Society of America , D ivision of Planetary Geology.
L E BU D G E T D U C RPG
Répartition d e la d otati o n C N RS/I N S U
57 5 k€
608 k€
523 k€
649 k€
SARM
SI M S
Equipes d e Recherche
Infrastructure
2004
10
2005
2006
2007
Les contrats d e rech e rc he du CRPG
268 k€
285 k€
2004
480 k€
358,25 k€
20B7
2905
Contrats CEE
Contrats privés
Prog rammes INSUnN2P3
.
.
.
Contrats publics
.
LA V I E I N T E R N E D U LABO R ATO I R E
ORGANISATION
Le Conseil de Laboratoire , réu n i en m oyenne tous les deux mois, est info rm é , d iscute et vote , le cas
échéant, les décisions d u centre sur des sujets aussi variés que l'équipement o u la politi q u e de recrutement.
Il donne son avis sur tous les sujets définis dans le statut de cette instance .
Le directeur s'appuie sur un comité de direction composé des chefs d'équipe, des responsables des
service SARM et Sonde Ionique, du responsable du service général et d e la secrétai re de directio n . Ce
com ité qui se réunit toutes les semaines ouvrables et hors congrès conseille le d i recteu r dans les domaines
concernant la gestion d u centre , l'animation et les actions prospectives . Cette façon de fonctionner permet
de fai re passer les informations dans les deux sens sans délai et d'agir rapidement.
ANIMATION SCIENTIFIQUE
Locale
Le CRPG a deux cycles de séminaires ouverts à toute la communauté scientifique de N a n cy. La liste des
intervena nts est donnée pour 2006-07 sur le site :
http ://www.crog.cnrs-nancy.fr/N EWS/Seminaires/se minaires.html
Séminaires i nternes : U n e présentation informelle (30 - 40 minutes) sur la recherche , la bibliographie, ou
la technique le lundi entre 1 3h et 1 4h . Les i ntervenants sont les chercheurs , les post-docs et les étudiants
du C R P G ,
Séminaires externes : Conférence présentée le Jeudi entre 1 4h e t 1 5h par u n cherch e u r i nvité, un post
doc, un visiteur. . .
Des séminaires i nformels sont également org anisés par les chercheurs n ota m m e nt d u thème R E C et
dans une moindre mesure du thème Cosmochimie-Pianétologie.
Lors des réu n ions bimensuelles, ouvertes au plus large public, organisées par le g ro u pe 'sondes ioni-
11
q ues' sont présentés l'avancement des projets de recherche des étud iants et des chercheurs ainsi que les
développements tech niques en cours.
Nationale
Le C R P G a organisé q u atre réunions nationales :
La Commission S pécial isée des Sciences de la Terre (CSST) s'est réu n i dans le centre en octobre
2005.
Le colloque q uadrien n a l d u Programme National de Planétologie (PNP) a réuni à Nancy du 1 0 au 1 2
Septembre 2006 , 1 80 person nes représentant l'ensemble d e l a communauté d e Géosciences , d'astronomie
et d'astrophysique trava illant sur le système solaire.
http ://www.crpg.cnrs-nancy.fr/N EWS/PN P20061i n dex. html
Un atelier intitulé « Les inclusions magmatiques » , initié par l'équipe Pétrologie, ayant impliqué une
soixanta ine de spécialistes français en décembre 2006 .
U n atelier intitulé «le Rift de Corinthe» en forme de bila n/prospective d u programme I N S U en Juin
2007.
FO R M AT I O N
Le C R P G est conventionné avec I ' U H P depuis 2003 et avec I' I N P L depuis 2001 . I l héberge 1 5 ensei
gnants chercheurs , dont 4 de l ' U niversité Henri Poinca ré ( U H P) et 11 de l ' I nstitut National Polytechnique de
Lorraine (I N P L) . A I' I N PL, 1 enseignant chercheur est rattaché à L' Ecole des M ines de Nancy et 1 0 le sont
à l' Ecole Nationale S u périeure de Géologie. En outre, le personnel du CRPG hors enseignant chercheur
(chercheu rs , ingénieurs de recherche , moniteurs, thésitifs) effectue l'équivalent de 3 services com plets d'
enseig nant chercheur, contri buant de façon significative à la formation des élèves de I ' E N S G . Le CRPG, par
son intégration à l' Ecole Doctorale R P E (Ressources , Produits, Procédés et Environnement) est le labora
toire de rattachement d'environ 30 thésitifs et il accueille en moyenne 25-30 élèves ingénieurs de I' ENSG
pour des stages d e 2éme a nnée et de 3ème année.
Le centre a a ccueilli envi ron 10 étudia nts par an i nscrits a u D EA «Physique et Chimie de la Terre» et
accueille m a i ntenant en moyenne 8 par an étudiants i nscrits au Master 2 «Géosciences et Génie Civil»
Dans le cad re du Master Cosmochimie Nantes-Nancy, le CRPG accueille la semaine «Planétologie»
consistant e n un cycle d e conférences données par d'emminents spécialistes à l'i ntention des étudiants
i nscrits à cette formation mais également pou r les agents du C R P G .
Le C R P G accueille systématiquement l e s étudiants de 1ère a n n é e de I ' E N S G e t de l' Ecole d e s M ines
pour u n e présentatio n g lobale d u laboratoire ainsi que pour une visite des instruments remarq uables. Les
étudiants de troisième a n née de licence de I ' U H P-Nancy 1 , dans le cad re d'un module intitulé «acquisition et
traitement des don nées isotopiques» , visitent les laboratoires équipés d'i nstruments de géochimie tels que
sondes ioniques, spectromètres de masse ou MC-ICP-MS.
Chaque année, le CRPG accueille 5 ou 6 collégiens de 4eme ou de 3eme pour leur stage de découverte de
la vie en e ntreprise.
ATT RACT I VI T É D U CRPG
D e p a r s a politique de communication vers le public l e plus large, se traduisant par des expositions et de
fréquents a rticles dans la presse quotidienne régionale, à la radio ou sur les chaines de télévison locales,
le C R P G est considéré com m e une des vitrines de la recherche de pointe sur Nancy. C'est ainsi que nous
avons souvent des demandes de visites émanant d'organismes divers voulant montrer à leurs personnels
une facette d e ce qui se fa it en recherche fondamentale avancée . D u rant le dernier quadrien nal, nous avons
organisé sur des demie-jo u rnées des visites pour le personnel de la Délégation Centre-Est, qui depuis 2004
est notre voisin d i rect, pour I'ADUAN (Agence de Développement et d ' U rbanisme de l'Agglomération Nan
céienne) et chaq u e a n née pour les nouveaux entrants de l' I N PL.
Lors d e la ven u e à N a n cy de personnalités im portantes au niveau nationa l , le service de direction de la
Délégation Régionale Centre Est nous propose d'orga niser des visites orientées sur les dern ières découver
tes rem a rq u a bles issues du centre. C'est ainsi que nous avons eu l'honneur d'accueillir :
Bernard Larrouturou (Di recteur Général du C N RS),
Arnold Migus (Directeur G énéral du C N RS) ,
Alain Resplandy-Bernard (Sécrétaire Général du C N RS) ,
Arnaud Benedetti (Directeur de la Communication du CN RS) et
Jacqueline Lecourtier (Directrice de I'ANR).
12
R E SSOURCE S H U MA I N E S
Le C R P G compte 26 chercheurs et enseignants-chercheurs pour 42 ITA. Le rapport !TA/chercheur
appa raît très élevé mais doit être corrigé des services nationaux. Il est de 1 si l'on considère uniquement
la partie recherche du centre et se justifie en particulier par l'im portance du parc instrumenta l . Les flux de
chercheurs et ITA durant le précédent quadriennal sont présentés sur les tableaux suivants .
MOUVEMENTS DES
CHERCHEURS AU CRPG
PÉRIODE 2004- 2007
ARRIVÉES
Guillaume CAUMON
(2004, MC ENSG/INPL, Géodynamique)
Sylvain BOURLANGE
Fabien PALHOL
(2005, MC ENSG/INPL, Géochimie)
François FAURE
(2005,MC UHP Nancy1, Pétrologie)
Pauline COLLON-DROUAILLET
Jérôme LAVÉ
(2007, CR1, M utation LGCA, Géodynamique)
Guillaume CARO
(2008, CR2 CNRS, Géochimie)
DÉPARTS
Mike TOP LIS·
(Mutation, 2004, CR1 CNRS, Pétrologie)
Alain PLOQUIN
(Retraite, 2005, CR1 CNRS, Pétrologie)
Jérôme ALÉON
(Mutation 2006, CR2 CNRS, Géochimie)
Jean-Laurent MALLET
(Retraite, 2006,PR1 ENSG/INPL, Géodynamique)
8 Femmes
22 Hom mes
Répartition des âges pour
les Chercheu rs,
Enseignants-Chercheurs
et les IR
Effectif des Chercheurs, Enseignants-Chercheurs e t des
32
36
32
33
36
36
32
IR
30
30
31
32°
Evolution de l'effectif des Chercheurs,
Enseignants-Chercheurs et les IR entre
1987 et 2007
-4
13
MOUVEMENTS DES
PERSONNELS ITA AU CRPG
PÉRIODE 2004- 2007
ARRIVÉES
DÉPARTS
Laurent TISSANDIER
(2004, I E2, Expéri mentation)
Julien MEYER
(2004, TCN, SARM)
Julien DUBOIS
(2005, Al, Electronique)
Aurélie DIDOT
(2005, T-CDD puis 2006 T-CNRS, Secrétariat)
Nordine BOUDEN
(2005, TCN, Service Général)
Pierre-Yves MARTIN
(2006, Al, SARM)
Odile ANDRÉ
(2006, de COD CNRS à AJT-CNRS,
Comptabilité)
Nathalie PA VES/0
Jean-Claude DEMANGE
(Retraite, 2004, l E, Service Général)
Marie-Thérèse NOËL
(Mutation, 2005, T, SARM)
Christiane RAIGUÉ
(Retraite, 2005, T, SARM)
Pascal ROBERT
(Mutation, 2005, IE2, Electronique)
Valérie SOURLIER
(Mutation, 2005, TCN, Secrétariat)
Danièle DOLE
(Retraite, 2006, Al, SARM)
Jacques MOREL
(Retraite, 2006,.1E1, SARM)
Jean-Marie PORTAL
(Retraite, 2006, IR, SARM)
Christian Le CARLIER de VESLUD
(Mutation, 2007, IR, Géodynamique)
Raphaëlle LECLERC
(Mutation, 2007, T, SARM)
(2007, COD INPL, Secrétariat)
Christophe CLOQUET
(2007, COD CNRS, SARM)
effe tif
Répartition des âges pour les ITA autres que IR
,----;;:�---;:::=====;
19 Femmes
18 Hommes
Moyenne d'âge: 41,6 ans
Evolution de l'effectif des ITA entre 1 987 et 2007
F E ST I V I T É S
C haque année, les nouvea ux entrants sont présentés à l'ensemble du personnel du laboratoire lors d'une
cérémonie organ isée autour d' u n buffet festif. Depuis deux ans et à l'occasion de cette cérémonie, est reprise
l'idée d ' u n e présentation tou ristico-géolog ique des missions exotiques menées dans l'année par les chercheurs
du centre.
Chaque printem ps voit se dérouler le tournoi de pétanque du CRPG qui reg roupe environ 1 20 participa nts
répartis en triplettes tirées au sort. La finale qui se déroule systématiq uement un vendredi soir de la fi n j u i n est
suivie d ' u n méchoui auquel participe généralement une centa ine de person nes.
14
EQUI P EM E N T
G AZ RAR E S
L e laboratoire d'analyse des gaz rares a con n u
un développement i mporta nt lors de ces derniers
quatre ans. L'installation dans de nouveaux
locaux, celle de nouveaux spectromètres de
masse a i nsi que la réorgan isation d e la recherche
autour d'une équipe étendue a permis de donner
une di mension nouvelle à la géochimie des gaz
rares a u CRPG. Les domaines d'application sont
la cosmochimie, la géodynamique à I'H adéen , le
traçage des sources mantelliques et des flux man
tea u-surface, la qua ntification des taux d'érosion
et d'exhumation des orogènes, et les change
ments a nthropiques récents de l'environnement.
L'opération phare a été l'insta llation d'un spec
tromètre de masse penta-collection (Helix, GV ins
truments) , le premier d u genre , ca pable de mesu
rer en mu lticollectio n , et avec une résolution de
masse > 1 600, la plupart des gaz rares et l'azote.
Cette ava ncée technologique, basée sur la mise
au point de collecteurs dou bles mobiles (cage +
multipl icateur d'électron sur le même support) par
la firme GV instruments est en cou rs de validation
dans n otre laboratoire . Le but est d'atteindre u n e
précision analytique de l'ordre d u p o u r m i l l e s u r
l e s ra pports isotopiques de g a z rares, c e qui per
mettra d'aborder de nouveaux cham ps d isciplinai
res comme cela a été fait il y a q uelques a n nées
pour d'a utres types d'analyseurs en g éochimie
isotopique. En parallèle, le laboratoire a déve
loppé un laser UV (1 96 nm) pour ablater les ci bles
irradiées par le vent solaire dura nt 28 mois lors
de la mission Genesis, ainsi qu'une nouvelle ligne
automatisée dédiée à l'analyse des micro-q uanti
tés de g az dans des conditions de blanc extrêmes,
de façon à pouvoir mesurer les com positions iso
topiques des échantillons extra-terrestres reven us
à l'issue des m issions «Genesis» et «Stardust» .
Grâce à ces équipements co-fin ancés par le
CNRS, le CNES et la région lorra i n e , notre la bo
ratoire , sélectionné pour ces analyses historiques,
a analysé pour la première fois la com position des
gaz rares dans de la matière cométaire, ainsi la
composition isotopique de l'azote d u vent solaire .
En parallèle de ces développem ents pionniers
nous avons aussi voulu conforter u n des piliers de
la géochimie des gaz rares q u i est l a mesure des
rapports isotopiques d e l'hélium. Ces isotopes
étant des traceu rs indispensables pour les études
portant sur les sources mantelliques et crustales,
ainsi que pour la chronologie de s u rafce basée
sur les isotopes produ its par les rayons cosmi
ques, nous avons développe avec l a fi rme GV u n
nouvea u type de spectromètre de masse à double
collection et fonctionnant e n mode statique, d es
tiné à la mesure du ra pport 3 He/4 H e . Le laboratoire
a reçu le tu be de vol , l'aimant et la source , et a
procédé au montage de ce prototype (collectio n ,
électronique, chassis, acquisition et traitement
des données) . L'a n a lyseu r est opération nel et
utilisé en routine pour la mesure d e 3 H e cosma
génique, dans le cad re d ' u n progra m m e e u ropéen
de quantification des isotopes cosmogéniques.
Les développements e n cou rs de réalisatio n sur
ce spectromètre concernent l'analyse des micro
variations du ra pport 3 He/4 H e de l'air, de façon
à tracer l'augmentation de la contribution a nth
ropique via la combustion d'énergies fossiles et
vont constituer u n e des action phare du prochain
quadriennal.
L'activité autour des équipements plus anciens
du laboratoire a été condu ite dans le cadre de
plusieurs travaux doctora ux et post-doctoraux
du CRPG, ou en collabo ration avec d'autres
laboratoire , notamment dans les domaines de : la
thermochronologie (U-Th)/H e , des i sotopes cos
mogéniques, ou enco re des traceu rs isotopiques
pour contraindre l'évol ution d u système solaire et
du manteau terrestre .
L'équipe originale des gaz ra res (Pr, C R 1 ,
l E) a bénéficié de l'arrivée de Peter B u rnard ( I R 1
CN RS) e t de Bouch aïb Ti bari (Tech n i cien I N P L)
qui sont venus en co mplément de l'éq uipe pré
cédente en Septembre 2003. Cet a pport essen
tiel a ainsi permis de réaliser l'implantation des
nouvea ux équipements et l'élargissement d e nos
champs d'investigation à tous les domaines des
géosciences et des sciences d e l'environnement.
I S O P R O B E - T I MS
Pendant la période 2004 à 2007, une jouvence
importa nte d u spectromètre de masse à thermo
ionisation Finnigan MAT 262 a été réalisée. La
première phase (2004) , financée à 50% par le pro
gramme équipements mi-lourds de l ' I N S U , com
prenait l'achat de nouvea u matériel informatique
et du logiciel de pilotage «Run lt» de la société
Spectromat. L' i nstallation de ce logiciel a large
ment amélioré la sou plesse d u contrôle de l' ins
trument et permis la sauvegarde a utomatique des
données. La deuxième phase (2007), co-financée
par la Région Lorra i n e et l' Etat, a permis le rem
placement des cages d e Faraday vieillissa ntes et
la remise à n iveau de la source du spectromètre.
Cette jouvence a permis u n e n ette a mélioration à
la fois de l'efficacité et de la reproducti bilité des
analyses.
L'a utre développement significatif réa lisé
pendant cette période concerne l a préparation
ch imique des échantillons avant leur ana lyse iso-
15
topique. I l s'agit de l'achat d ' u n minéralisateur à
ha ute pression (I' H PA-S de la société Anton Paar) ,
financé e n grande partie par le CRPG mais égale
ment par nos collaborateurs au G2R de Nancy et
au M N H N de Paris. Cet a ppareil permet la mise
en solution d'échantillons à haute température
Ousqu'à 300 oc) et, en conséquence , une dissolu
tion plus complète , plus rapide, et plus propre. Cet
a ppareillage moderne permet d e réaliser les mises
en solution dans des conditions de sécurité nette
ment meilleures q u ' avec n otre ancien ne méthode
de digestion (dissolution en tu bes de verre boro
silicaté scellés) . Depuis son installation en mars
2007 cet a ppareil a fonctionné en quasi-contin uité,
et a notam ment permis le développement d'une
tech nique pour l'analyse isotopique d'osmium des
eaux souterraines, jusqu'à alors impossible.
D urant cette période 2004-2007, de nouveaux
développements analytiques ont été entrepris
sur le M C-ICP M S (lsoprobe, GV Instruments) ,
notamment les mesures isotopiques du Fer sur
des projets cosmoch imie-expérimentation et
Terre pri m itive , avec l' utilisatio n du système «soft
extraction» pour s'affranch i r des interférences
d'ArO H , les mesures isotopiq ues de l'Hf pour
l'étude des déséq uilibres isotopiques de l'Hf lors
du méta morphisme éclog iti q u e , les mesures iso
topiques du Zn et du Cd appliquées au traçage de
la pollution par les métaux ainsi q ue les mesures
isotopiques d u M g , appliq uées au traçage du
cycle de l'érosion continentale et du rôle de la
végétation (projet ZAM ) . Après 2 ans d'absence,
les mesures isotopiques du sélénium cou plés à un
système de génération d' hydrures ont été de nou
veau effectuées sur des projets de colla boration
France-Chine portant sur l'étude du Se et d'autres
métaux dans les shales noirs. Nous démarrons
actuellement le développement de l'analyse des
isotopes stables du molybdène.
Deux pannes majeures concernant des problè
mes de surchauffe au n iveau de l'interface cônes
-hexapôle (novembre 2004- mars 2005 ), et le
générateur de puissance (septembre 2006 - Mars
2007) ont provoquées plusieurs mois d'arrêt de
l'appare i l , et un retard dans l'acquisition des don
nées et l'avancement des projets. Une dema nde
de crédits m i-lourds I N S U et région Lorraine pour
une mise à n iveau de l'appareil concernant l'instal
lation d'une pompe de grande ca pacité au n iveau
de l'interface (pompe S) associé à u n e nouvelle
configuration de cônes, ainsi qu'un remplacement
du boîtier source maintenant très corrodé après
8 ans d ' util isation, a été accepté à la hauteur de
39 K€ ( 1 8 K€ de l' I N S U et 21 K€ de la Région
Lorra ine). Cette opération devrait être effectuée
ava nt la fin de l'année 2007. Ces amél iorations
permettront d'obtenir un meilleur vide a u n iveau
de l'interface, et donc une meilleure tra nsmission
des ions et stabilité des mesures isotopiques.
Cette opération sera transitoire, mais nécessaire,
avant la jouvence complète de notre M C- I C P-MS
d' ici quelques a nnées.
LES SONDES I O N I Q U ES
Les développements relatifs aux deux sondes
ioniques sont déta illés plus loin dans ce rapport
dans le cha pitre ' S ervices' .
La sonde I M S 3f a nécessité un remplacement
q uasi total de la partie ' Ha ute tension primaire'.
Cette opération s'est avérée compliquée de par
la vétusté des ca rtes de contrôle de l'instrument
(elles datent de 1 984 !) qui ne sont guère compati
bles avec la plupart des com posants actuellement
d isponibles sur le marché . Cette machine nous
permet néanmoins de traiter un certa in nombre
d'analyses en routine com m e les compositions en
Terres Rares de minéraux ou de verres sil icatés,
les conce ntrations ou compositions isotopiques
d'éléments légers (Li , Be, B) dans certa ines matri
ces silicatées ainsi q u e les concentrations en U ,
T h , Pb d e minéraux uran ifères en vue de datation
des gisements.
La sonde I M S 1 270 a bénéficié de quelques
aménagements physiques concernant la colonne
primaire et le porte-écha ntillon dans la chambre
d'a nalyse et aussi informatiques comme une nou
velle version d u logiciel d e commande i ntégra nt
l'acq u isiti o n d'i mages en m ulti-collection . La so
ciété Caméca a complété l'installation de la lentille
L 1 de la source à oxygène (duoplasmatron) , cela
permet le contrôle de cette lentille depuis le pu
pitre de commande en i ntégrant son alimentation
16
aux châssis électroniques. Après q uelques aléas
dus à des pièces in itialement défectueuses qui
entraîna ient des disjonctions de certaines ali
mentations, le mouvement en z associé au porte
échantillon a enfi n été installé pour nous permettre
de com penser les défa uts de planéité et polissage
des échantillons.
Les développements analytiq ues ont porté sur
l'enrich issement de la collection de sta ndards, ce
qui nous permet de mesurer de nouveaux élé
ments et/ou isotopes dans des matrices encore
non exploitées par notre groupe de recherche .
Les résultats scientifiques marq uants d urant
ces q uatre dernières a n nées ont concernés prin
cipalement la cosmochimie et les environnements
anciens et récents. Le retour de la mission Star
dust de la Nasa a permis d'analyser les premiers
gra ins cométaires, . En parallèle aux analyses du
vent solaire collecté par la mission Genesis, les
sols lunaires , récoltés par la dern ière mission
Apollo, ont livré sous le faisceau de la sonde
1 270 la composition isotopique d u vent solaire
implanté à la surface des grains qui le constituent.
Les développements récents s'i ntéressent éga
lement aux radioactivité éteintes (1B e , 10Be, 26AI,
6°Fe). Pour ce qui concerne la caractérisation des
environnements, i l est important de défi n i r de nou
veaux marqueurs des m ilieux considérés qui font
intervenir systématiquement des processus biogé
niques (isotopes du Li dans les tests de foramini
fères, a ltération bactérienne de la pyrite, matière
carbonée biogénique des cherts archéens, . . . )
Toutes ces études ont abouties à la production
de 45 publications (36 A 1 , 1 A3 et 8 chapitres
d'ouvrage) dont 4 dans la revue Nature et 1 dans
la revue Science .
L a p a rt de fonctionnement de la sonde I M S
1 270 en service national atteint en moyenne 2 1 %
du temps total de mesures. Les projets abordés
dans le cad re du service national peuvent être
répartis sur plusieurs domaines scientifiques : 1 )
l a dynamique de l a croûte continentale (55% des
projets dont 40% pour la géochronologie) , 2) les
processus secondaires en domaine sédimentaire
(1 6%) , 3) paléoenvironnements et biomarqueurs
(1 5%) , 4) la cosmoch imie et la Terre primitive
(1 4%) . Pour la première fois nous produisons une
liste des publications issues des projets déposés
dans le cadre du service national, cela représente
depuis 200 1 , 1 6 articles (1 3 A 1 et 3 A3) dont 1
dans la revue Nature.
.
Chaque année le g roupe 'Sondes I o n i q u es'
prod uit un rapport d'activité présenté en ja nvier
devant la com m ission des G rands I n stru m ents
N ationaux de l' I N S U . Les rapports 2004, 2005,
2006 sont consultables pro parte sur le site Web
du CRPG et sont en i ntégralité dans le CD joint à
ce rapport.
Les développements ana lytiq ues m ajeurs
prévus dans les quatre prochai nes a n n ées con
cernent principalement l'analyse des micro-par
ticules, les mesures de compositions isotopiq ues
de Ca, Mg et Sr, et la mesure des métaux d e tran
sitions et des métaux lourds en trace. Devant la
pression imposée par les chercheurs et étudiants
du CRPG ainsi que par la com m u n auté scientifi
q ue française dans le cad re du service national, il
a été décidé de constituer u n dossier d e demande
d'une sonde ionique de nouvelle génération à très
haute résolution de masse. Ce projet est détaillé
dans le chapitre ' P rospectives' d e ce rapport d'ac
tivité et est donné en i ntégralité dans le C D joint
au ra pport.
EX P E R I M E N TAT I O N
Les platines chauffantes
L'étude des mécanismes de crista llisation et/ou
de dissolution nécessite la réalisation de nom
breuses expériences coûteuses en temps. Pour
y reméd ier, deux plati nes chauffantes sont désor
mais disponibles au laboratoire d'expérimentation
du C R P G . Le grand intérêt de ces appareils est
la possibil ité de les placer d i rectement sous un
microscope et d' observer et d e photographier et/
ou filmer le déroulement des expériences. La pre
mière de tech nologie russe , mise en service voici
une q uinzaine d'an nées par A. G u renko , a été
remise en fonctionnement récemment. Elle permet
des montées en température Ousqu'à 1 600°C) et
des trempes très rapides, mais est de maniement
assez mala isé. La seconde, achetée en 2006 sur
crédit PNP (porteur du projet F. Faure) et I N P L
(projet à risques G . Libourel) , de marque Linkam,
permet d'attei ndre 1 500° C , mais avec des ra mpes
plus limitées (max 1 30°C/min). Elle possède toute
fois un vol ume pour l'échantillon plus vaste et est
assez simple d' utilisation.
L'utilisation de ces deux appareils couplée à celle
des fours classiques déjà disponibles a u CRPG
devrait nous apporter de nombreux enseig ne
ments q u a nt à la ci nétique et aux méca nismes
régissant divers processus géologiques com m e la
cristallisation, la d issolution ou encore la carbona
tation de divers matériaux.
Les nébulotrons
Deux dispositifs de ce type sont actuellement en
fonctionnement a u C R P G . Dédiés à la simulation
des conditions d e la nébuleuse protosolaire, ces
appareils permettent de chauffer ponctuellement
à très haute température (>2500°C) et de conden
ser les espèces volatilisées. Ces expériences se
font en contrôlant les différents paramètres expé
rimentaux (f02 , Température de con densatio n ,
pression totale, . . . ) . Dans le nébulotro n 4 , u n laser
N d-Yag prod uit le gaz à partir d'une cible vitreuse
de composition con n u e . Il est particulière ment
utilisé pour déterm iner la m i néralogie des phases
condensées. Le nébulotro n 5, e n verre et sil ice ,
est lui plutôt d é d i é à l'étude des fractionnements
isotopiques pouvant avo i r lieu lors de réactions
entre différentes espèces gazeuses. Ces dern iè
res sont produites par cha uffage d ' u n e ci ble par
un four à induction . Ces deux a ppareillages sont
donc particulièrement adaptés à l'étude des pre
mières étapes d e formati o n du système solaire.
I S OTO P E S S TA B L E S
Le laboratoire s'est développé sur les trois der
nières a n nées a utour du nouveau spectromètre
de masse GV-Isoprime et des couplages chroma
tog raphie en phase gazeuse (GC-MS) et analy-
seur élémentaire (EA-M S). Ces équipe ments ont
introduit de nouvelles m éthodes d'ana lyses ta nt
en termes d'éléments et de phases analysés que
de nombre d' éch a ntillons a nalysés . Ceci touche
17
e n particulier les systèmes suivants :
- ô 18 0-ô34 S des s u lfates dissous des eaux con
tinentales pour déterm iner l'origine natu relle et/ou
a nthropiques des sulp hates. Ces méthodes sont
en particu lier appliquées sur les programmes ZAM
(Brenot et al. sous presse) , ECCO «Eaux urbai
nes» ou Reliefs (Calmels et al. sous presse) .
- ôD de l'ea u . Le couplage EA-MS pour l'ana
lyse de l'eau permet mainten a nt de réaliser en
routi ne 40 à 50 analyses isotopiques{jour et donc
d'entreprendre des études sur des séries tempo
relles lourdes. Cette approche a été appliquée sur
des eaux de rivières sur différents systèmes : en
H imalaya (Evans et al. 2004; G ajurel et al. 2006) ,
s u r la M oselle (thèses B renot, Angéli et Bureau).
Une méthode parallèle pou r l'analyse isotopique
d e l' oxygène de l'eau est e n cours de validation .
- ô 1 3C e t [C] de la matière o rga nique. L'accent
a été mis sur l'analyse de la matière organique
particu laire en faible conce ntration des sédiments
de rivières (Galy et al. , sous presse a) . Les
applications portent s u r l'exportation de carbone
organique par des grands fle uves dans le cadre
d u prog ramme Reliefs sur le système Gange
B rahmapoutre (Galy et al. sous presse a, b, c) et
maintenant sur l'Amazone (thèse Bouchez).
- ôD et ô 13C sur molécules organiques par cou
plage GC-M S . Ces d éveloppements ont permis
l'analyse isotopique d e molécules isolées par ch ro
matographie en phase gazeuse que ce soit pour
leurs compositions isotopiques d'hydrogène ou de
ca rbone. La prem ière application sur l' hyd rogène
a permis de docu menter les modes de synthèse
de la matière organique de météorites (Remusat
et al. 2006) . Le ô 1 3 C a été utilisé sur des n-alkanes
extraits de sédi ments détritiques pour caractériser
la provena nce (marine ou continentale) de la
matière organique ou son type photosynthétique
(C3 ou C4) (Galy et al. sous presse) .
Le laboratoire a également été com plètement
réaménagé dans de nouveaux locaux en 2006.
Cette étape très utile a permis de progresser en
matière de propreté et de stabilité en température
du laboratoire ainsi que pour la sécu rité et le con
fort des conditions de travai l .
Les perspectives de développements à court
terme portent sur la mise au point de l'analyse
isotopique en flux continu de l' hydrogène et de la
concentration en eau des silicates. L'o bjectif est la
production rapide de données pour ca ractériser le
degré d'altération des séd iments de rivières. En
parallèle, l'analyse isotopique d'oxygène des sili
cates qui n'est plus opérationnelle depuis plusieurs
années sera remise en service. A plus long terme,
le projet de mettre en place l'analyse isotopique
des isotopologues rares des carbonates (ô47) à
des fins de palée-thermométrie a été engagé avec
l'acq u isition d'un nouveau spectromètre de masse
dans le cadre du C P E R «Piateforme Géochimi
que» de la FR-EST.
L E RÉS E A U I N FO R M AT I Q U E
Au C R P G n otre parc i nformatique consiste
en une centaine de micro-ordi nateurs, envi ron
50% Wi ndows, 50% M acintosh , et six stations
de trava il S u n . Toutes les machines, sauf quel
q ues-unes dédiées au pilotage des appareils de
mesure , sont con nectées en réseau . Deux sta
tions de travail sont utilisées pour des services
I nternet (web, messagerie) , les autres pour des
appl ications scientifiques (pilotage de la sonde
ionique I M S 1 270, a n a lyse d'i mages, systèmes
d'info rmations géogra p h iq ues) . Nous avons donc
à peu près un o rd i n ateur par personne dans un
parc i nformatiqu e qui a rajeuni pendant les quatre
dern ières a nnées ; a ujourd' h u i , une machine sur
deux est u n portable.
Les machines sont reliées par un réseau
câblé, entièrement com muté à 1 OOM b/s, avec
con nexion par fibre optiq u e (1 000Mb/s) à Stan Net
(le réseau métropolita i n de l'enseignement et de la
recherche) et à R E NAT E R (le réseau national) .
Nous avons un site web C R P G qui a double
rôle ; de présenter le centre à l'extérieur (thèmes
de recherche, équi pes d e recherche , résultats
scientifiques récents , m issions, publications) et
18
d'offrir accès aux i nformations pratiques (annuaire ,
séminaires, annonces de soutenances de thèses ,
informations et inscri ption pour des colloques) .
Aussi, nous hébergeons les sites web de la Fédé
ration de Recherche Eau-Sol-Terre et de ECO R D ,
le consortium européen de forage océanique.
Le CRPG a u n système automatique et cen
tralisé de sauvegarde de données. Ce système,
équipé d'un auto-changeur de bandes, peut arch i
ver 1 ,4 te ra octets de données. Il est particuliè
rement adapté à la situation des ordi nateurs por
tables, et a fait ses preuves à plusieurs reprises ,
allant du remplacement d'un fich ier perdu jusqu'à
la récu pération de toutes les données d'un cher
cheur suite à une panne de disque .
Parmi les évolutions récentes à sig naler dans
les services réseau du C R P G sont l'installation
d'un système de webmail, l'amélioration des dis
positifs anti-spam et a nti-virus, et la centralisation
des serveurs dans une salle équipée d'un ondu
leur et d'un cl imatiseur. U n système wifi , en phase
de développement, facilitera l'accès au réseau,
nota mment pour des étudiants et des visiteurs.
B ÂT I M E N T
Des opérations i m mobilières importantes ont été effectuées durant le dernier q uadriennal. Le laboratoire
d'isotope stable a été rénové entièrement et ceci sur les fonds propres du centre . Le deuxième étage côté
laboratoire a été e ntièrement rénové sur les fonds propres du centre. L'aménagement d ' u n nouvea u la bo
ratoire a été réalisé dans le bâti ment sonde avec une salle «hors poussière » , u n e salle dite « p ropre» et
une salle de préparation des échantillons pour le traitement de matières extra-terrestre et cofina ncée par la
région et le C R P G .
L e C R P G a financé d e s fenêtres avec stores d a n s le cadre de rénovation d e laboratoires o u d e bureaux.
La délégation a financé u n e autre partie.
Afin de parer à des éventuelles cou p u res de courant et à palier au démarrage d u g roupe électrogène (qu i
a été changé durant ce quadriennal) , le C R P G s'est doté de 7 onduleurs sur d e s appareillages scientifi
ques sensibles. Un escalier de seco u rs a été fabriqué. Il est en prévision un local de stockage pour les
prod uits dangereux. La centrale incendie et a nti-intrusion ont été changé pou r une meilleure sécurité du
centre. Des plans d'évacuation o nt été i nstallés. Afi n d'éviter l'entrée de poussière dans le bâtim e nt sond e ,
n o u s avons fait isoler la cage d'escalier de secours .
T RAVA U X RÉA L I S É S E N T R E 2004 ET 2007
T R AVA U X RÉA L I S É S E T F I N A N CÉ S PA R L E C N R S
Rénovation ascenseur en 2005 pour un coût de
Pose de nouvelles fenêtres dans certains laboratoi res, stores et des portes de
secours coté sud e n 2005
Pose de nouvelles fenêtres dans certains laboratoi res en 2006
Pose d'une ligne de vie sur la toiture
Changement du g roupe électrogène coût en 2006
Pose d ' u n escalier de secours coté Nord en 2007
Fabrication d'un local de stockage pour produits chimiques : prévisionnel d e
Déviation des l i g n e s haute tension 2006
Rénovation des tuyaux d'évacuation des sanitaires
1 5 79 1 , 00
16 563,06
5 292,00
5 100,00
3 1 349 , 0 0
150 684,45
180 0 0 0 , 0 0
3 556 , 1 0
6 527,40
T RAVA U X RÉA L I S É S S U R L E S FO N D S P R O P R E S DU C E N T R E
Réalisation d u laboratoire I sotope stable
Onduleurs en 2006
Réaménagement des locaux du 2 ° étage
(préparation échantillons, couloir, bureaux, soufflage de verre)
Passerelle pour l'installation des pom pes du laboratoire des gaz rares
Installation des bouteil les de gaz à l' extérieur du la boratoi re
Réalisation de l'atelier électronique
Changement des blocs d'éclairage de secours.
Rénovation local polissage échantillons
Rénovation salle de réunion
Remplacement centrales incendie et i ntrusion
1 7 500,00
23 652,00
8 342 , 0 0
800 , 0 0
1 000,00
8 000,00
2 200,00
6 000,00
7 000,00
19 030,00
T RAVA U X F I N A N CÉ S S U R FO N D S C R PG , F R - E . S . T . E T
RÉG I O N LO R RA I N E
Aménagement d u nouveau bâti ment
98 2 0 5 , 0 0
19
T R AVA U X
À
P R É VO I R
Des travaux de rénovation du centre ont été réalisés durant ces q uatre années, mais toutefois, il reste
encore quelq ues points à améliorer ou à continuer dans la lancée.
Nous avons éliminé une partie de la distribution d u gaz de ville dans la partie Nord (côtés bureaux) du
bâti ment ca r l'installation n'était plus aux normes et inutile dans cette zone. Il faudrait remettre aux normes
l'autre partie où le gaz de ville est encore utilisé dans les laboratoires.
La porte de sortie d e secours de l'amphithéâtre date de la construction du centre et est dépourvue de
barres a nti-pa nique. Un rem placement de celle-ci s'avère nécessaire .
Les chaises de l'amphithéâtre ne sont pas reliées entre elles mécaniquement, u n remplacement s'avère
a ussi nécessaire.
Le CRPG est situé dans u n environnement dit «vert» qui se révèle être une forte charge d'entretie n tant
en person n e l que financièrement et qu'il nous est difficile voire impossible d'assumer seul. Il faut prévoir un
entretien rég ulier e nvi ro n tous les deux ans qui se chiffre à hauteur de 4 500 euros.
Les toit u res des bâtiments a nnexes (atelier, reprographie et conditionnement sta ndards) sont en fibroci
ment. Un e ntretien rég u lier est nécessai re et ne peut être réalisé par notre équipe d'entretien . Il fa ut prévoir
l'intervention par une e ntreprise spécial isée. (Un devis est en cours de réalisation).
Seul 20% des fenêtres ont été remplacées ces deux dernières a nnées, il faut prévoir le remplacement
d u reste s u rtout dans les laboratoires pou r de meilleures conditions d'analyses et dans le reste du bâtiment
ce qui perm ettra it de fai re des économies d'énergie (Climatisations) .
U n e l i g n e de v i e a été i nsta llée dans la partie sud d u bâtiment, il fa udrait compléter cette ligne de l'autre
côté du bâti ment (Nord).
Les livraisons d e g ros appareillage, des boutei lles d e gaz et cad re sont effectuées à l'arrière d u bâtiment,
la circulation des camions s'avère difficile (plates-ban d es toujours détruites) et dangereuse. Un aménage
ment du rond point est à envisager.
Le B rF est u n gaz dangereux à la mani pulation, u n local de stockage et de manipulation , anti -déflagrant
5
est nécessaire et obligatoire .
Les normes n'arrêtant p a s de changer, d e nombreux contrôles obligatoi res doivent être faits. C e s con
trôles des blocs autonomes d'éclairage de secours, de l'installation électrique, des extincteurs représentent
un cout déjà élevé et il nous reste à mettre en place le contrôle des hottes et serbonnes, d'autres contrôles
devraient a rriver. . .
20
B I LA N D U T H È M E :
C O S M OC H I M IE E T
P LA N É T O L O G I E
Chercheu rs C N RS : 2 ( 1 D R , 1 C R et 1 C R pendant une an née)
Enseignants-che rche u rs I N P L : 3 (2 PR, 1 MC)
Doctora nts : 7
Post-doctora nts : 3 ( 1 an)
N o m bre de publicatio n s : 73 (58 A 1 , 1 A2 , 3A3 , 3 8 et 8 C h a pitres d e l ivres) dont 1 4
sont dans les revues Science et Nature, 1 7 dans la revue Geochimica et Cosmochi
mica A cta , 1 1 dans la revue Earth and Planetary Science Letters.
N o m bre d e thèses souten ues : 4
I N T R O DUCT I O N
La plupart des objectifs scientifiques fixés
dans le texte de prospective 2004-2007 du thème
«Cosmochimie et Planétologie» ont été réa lisés
(cf liste détaillée su ivante) . Certains projets ont
bien sur avancé plus lentement que d'a utres ou
ont été arrêtés. C ' est le cas pour l'essentiel de
tout ce qui touche l'étude d e l'origine et de l'évolu
tion de la matière organique dans les météorites.
Jérôme Aléon recruté C R2 au C R PG en octobre
2003 devait être le porteur de ce projet et aurait d u
fédérer, en collaboration avec le M uséum d'H is
toi re N aturelle de Paris , des travaux faits avec
la sonde ionique ims 1 270 sur la caractérisatio n
ch i m ique e t isotopique i n s i t u de la matière organi
que des météorites ainsi q u e des trava ux conduits
par spectrométrie de masse après extraction de la
matière organique. Jérôme ayant décidé de partir
pour u n a n aux USA après son e m bauche et, lors
de son retou r en 2006 , de réintégrer non pas le
CRPG mais le C S N S M d'O rsay, le CRPG a perd u
son seul chercheur récemment recruté en cosma
ch imie. Les projets touchant à l'étude par sonde
ionique de la matière organique des météorites
n'ont pas pu être développés. Le C R P G a aussi
perd u , à travers ce départ, des forces dans l'étude
des I D Ps et des échantillons de g rains cométaires
de la mission Stardust. Lié à ce départ, le recrute
ment d'un mi néralogiste-pétrographe-expérimen
tateur spécialisé dans les météorites en maître de
conférences à l ' U n iversité de N a ncy 1 a échoué .
Ce deuxième échec de recrute ment a impliqué
une ré-orientation des recherches en minérale-
gie-pétrologie expérimentale en s'orientant plus
vers l'étude des processus magmatiques au sens
large. Cette ré-orie ntation a été rendue possible
grâce au recrute ment de Laurent Tissandier ( l E)
au laboratoire d'expérimentatio n , au recrutement
de François Faure (maître de confére nces à l ' U n i
versité de Nancy 1) et au démarrage de nouveaux
projets de thèse. Nous avons aussi e u le chance
d'accueillir au cou rs de ces q u atre ans Andreas
Pack (post docto rat d e u n a n) et M a rk Va n Zuilen
(post doctorat de deux ans).
En conclusio n , si l'on met à part les problèmes
de recrutement, le bilan scientifi q u e de ce thème
nous semble très positif. Un certa i n nom bre de
premières scientifiques ont été obtenues, que ce
soit sur l'étude expéri mentale de la condensatio n ,
la cosmochimie d u M o , l'origine d e s chondres,
l'origine des radioactivités éteintes , la com position
isotopique du Sole i l , la découverte d e nouvelles
anomalies isotopiques, la géodynamique du
manteau de la Terre et d e M a rs d'après l' azote
et les gaz rares , la matière carbonée archéenne,
le fractionnement isotopi q u e m étal-silicate , ... A
ces résu ltats se raj outent bien sur l'analyse des
échantillons ramenés par les deux missions NASA
Genesis (vent solaire) et Sta rd u st (grains comé
taires) pour lesq uelles des cherche u rs d u C R P G
avait été sélectionnés d a n s le P re l i m i nary Exami
nation Team et ont pu donc con d u i re des travaux
dès le retour des échantillons sur Terre sans atten
dre l'appel d'offres i nternational.
21
B I LA N D E S T RAVA U X
R É S E R VO I R S C O S M OC H I M I Q U E S
D U M I L I E U I N T E R S T E L LA I R E A U S O L E I L J E U N E
Chercheurs impliqués : Jérôme A/éon, Peter Burnard, Marc Chaussidon, Bernard
Marty, Fabien Pa/ho/.
A N A LY S E D U V E N T SOLA I R E C O L L E C T É P A R LA M I S S I O N GEN E SIS E T
D U V E N T SOLA I R E P I ÉG É D A N S L E S S O L S L U N A I R E S
La con n aissance de la composition isotopique
d u Soleil revêt u n e i mporta nce considérable en
cosmoch i m i e , n ota m ment e n ce qui concerne la
compréhension de l'origine des volatils (H, C , N ,
0 et gaz ra res) dans le système solaire , d e leur
distribution et évol ution à l'intérieur du système
solaire et e nfin des processus d'acquisition et de
formation des atmosphère s et des hydrosphères
des planètes. Les couches externes du Soleil ,
qui sont la source d u rayonnement solaire (le
«vent» solaire) , sont isolées des zones internes
où les réactions thermonucléaires se produ isent
et ont donc à p riori prése rvé la composition ori
ginelle du gaz de la nébuleuse solaire. Depuis
plusieurs a nnées nous avons développé au
CRPG des techniques originales pour extraire
des sols l u n a i res les atomes du vent solaire soit
par analyse par profil en profondeur avec la sonde
ionique soit par analyse spectrométrique grain
par g ra i n par chauffage laser (Nature 1 999, 402,
270-274 ; Earth Planet. Sei. Lett. 1 999, 1 67. ,4760 ; Science 2000, 2 9 0 , 1 1 42- 1 1 45 ; Earth Planet.
Sei. Lett. 2002 , 2 0 2 , 20 1 -2 1 6) . Ces trava ux nous
ont a menés à nous intéresser de plus en plus au
vent solaire et à être sélection nés pour l'étude des
collecteu rs d e vent solaire de la mission NASA
Genesis. Au cours de ce q u adriennal, les premiè
res analyses (au monde) de la composition isoto
pique de l'azote des collecteurs de Genesis ont
été obtenues et, indépendamment, nous avons
réussi à identifier des composants solaires de C et
d'O implantés dans les sols lunaires et à mesurer
leurs com positions isotopiques.
La mission G enesis (programme Discovery
de la NASA, Pl : Don B u rn ett, coût : 270 M US$)
avait pour but de con naître la composition de la
matière i n itiale qui a formé le système solaire
pour q u elques éléments clés , dont l'azote , prio
rité de la m ission avec l'oxygène. Pour cela, un
vaisseau spatial est allé échantillonner les ions
émis par le Soleil, supposé représenter le mieux
le gaz i n itial, d u rant 27 mois dans l'espace . Cet
échantillon nage s'est fait de façon passive par
implantati o n , des ions du vent solaire dans des
matéria ux cibles u ltra-p u rs . Malgré la durée
i mportante d ' expositi o n , les quantités attendues
étaient très fa ibles, et le Pl a proposé a u CRPG
22
d'analyser l'azote dans ces cibles, du fait de notre
expérience pou r l'analyse de très faibles quantités
de N dans les éch a ntillons du manteau et dans
les sols lunaires. Lors du retour d e la mission sur
Terre le 8 Septembre 2004, le parachute de la
capsule ne s'est pas ouvert et les ci bles ont été
très endommagées et polluées notamment en
azote atmosphérique. Nous avons développé, sur
financement d u Centre National d' Etudes Spatia
les (C N ES) , du C N R S , et de la Région Lorra ine un
système pour dépolluer et extraire l'azote solaire
implanté à -50nm g râce à u n rayonnement laser
UV sous ultravide et l'analyse isotopique de N par
spectrométrie de masse statiq ue.
L'analyse d e la composition de J upiter (repré
sentant le gaz initial du système solaire) par la
sonde US Galileo, et l'analyse de sols lunaires
(représentant le vent solai re implanté a u cours
du temps) par sonde ionique a u CRPG avaient
mis en évidence dans les deux cas, par ra pport à
l'azote terrestre (1 5N/1 4 N 3.67 x 1 0-3 ) un appau
vrissement marqué en 15 N C 5N/1 4 N s 2.8 x 1 0 3) .
Cette différence était i nterprétée comme résultant
de l'injection dans la zone des pla nètes terrestres
de matière solide (organique ?) porteuse d'azote
riche en 1 5 N , la nébuleuse protosolaire in itiale
étant pauvre e n 1 5 N . Nos résultats mettent en
évidence que l'azote d u vent solaire actuel montre
une composition isotopique C 5N/1 4 N
3.7±0.2 x
1 0·3) proche de celle de la Terre et des météorites
(FigCosmo1 page suivante) et très d ifférente de
celle attribuée à la nébuleuse originelle. Les impli
cations pour l'évolution d u système sola ire sont
énormes. Il faut envisager (i) soit que les mesures
de J upiter et d u régolithe lunaire reflètent des pro
cessus spécifi q ues (dynamique atmosphérique
sur J u p iter, source cométai re pou r la Lune ?) , (ii)
soit que la composition isotopique de l'azote du
vent solaire a évolué «réce m ment» par exemple
par nucléosynthèse dans la cou ronne lors de
recombina isons magnétiques, soit par l'apport
de matériel riche e n 15N à la zone convective de
l'étoile durant le dernier milliard d'années.
L'analyse par sonde ionique de la composition
isotopique du C piégé dans les 50- 1 00 premiers
nanomètres de grains d'ilménite d ' u n sol lunaire
ramené par la mission Apollo 1 7 nous a permis de
=
·
=
"E
� ' 1 �-
0%
FigCosmo l : Composition isotopique de l 'azote dans les cibles
de Genesis, exprimées en parties pour mille par rapport a N
atnwsphérique. La fraction de N solaire dans N total est cal
culée d 'après le rapport néon/azote analysé simultanément (le
néon est d 'origine exclusivement solaire). Bien que l 'azote de
contamination est toujours majoritaire, les données définissent
une corrélation qui donne un rapport 15Nfl4N de 15N/14N
3 . 7:t0. 2 x ]0·3 pour le vent solaire actuel.
=
---�-=�--
grains de métal (donc à priori exempts d' oxygène
lunaire) et à recherche r dans ces g rains par profil
en profondeur à la sonde ionique u n composant
Fraction de ve nt so laire dans l 'azote total
solaire implanté. Nous avons pu isoler par tri
déterm iner la com position isotopique du C du vent
magnétique et binoculaire 1 99 grains de métal
solaire et donc peut être celle du C d u Soleil (Astro
et 36 su lfures, de taille com p rise entre 34 et 1 1 3
phys. J. 2004, 600, 480-484) . Il apparaît que le C
IJ m , dans notre échantillon d u sol l u n a i re 79035 .
du Soleil est pa uvre (d' e nviron 1 2% par ra pport a u
Après observation a u microscope électronique à
carbone terrestre) en isotope lourd du carbone,
balayage, 38 de ces g rains se sont révélés avoir
le 1 3 C . Cette composition isotopique représente
des surfaces assez plates pour pouvoir être ana
celle d u gaz de la nébule use solai re et implique
lysées (FigCosmo2 ci-dessous) et u n composant
soit (i) q u e des réactions particulières ont permis
solaire implanté a été détecté dans 8 d'entre eux
la synthèse de la matière organique con nue dans
(Nature 2005 , 434, 6 1 9-62 1 ) . D ' après ces résultats
les météorites, cette
le Soleil aurait une com posi
.
matière étant plus riche
tion e n rich ie en 1 60 sem
' .
en 1 3 C , soit (ii) que cette
blable à la com position des
matière organique q u i a
inclusions réfracta i res dans
pu être à la source du ri'
lesquelles l'anomalie de la
développement de la
com position isotopique de
vie sur Te rre était d'ori
l'oxygène a été découverte
gine i nterstellaire.
(FigCosmo3
ci-dessous) .
Beaucoup de nos
Des réactions, pou r l'insta nt
efforts ont aussi porté
essentiellement i n connues
sur la détermination
(e. g . self shielding de la
de la com position iso
l u mière UV, réactions de
topique de l'oxygène
type ozone) a u raient enri
du vent solaire , ce qui
ch i e n 1 70 et 1 80 le gaz à
constitue une question '
partir d uquel l'essentiel des
'.
centrale en cosmochi
solides et des planètes tellu
FigCosmo2 : photo d 'un grain de métal du sol
mie-géoch imie. Depuis
riq u es d u système solaire se
lunaire Apollo 1 7 79035. Les cratères d 'impact à la
plus de trente ans
sont formés.
surface de ce grain démontrent qu 'il a été exposé à
la présence de très
, ..
"'
314
...
6%
7%
6%
...
1 0%
la surface de la Lune.
anomalies
grandes
5
isotopiques (variations
isotopiques non dépendantes de la masse) est
0
connue pour l'oxygène à l'échelle m icrométrique
-5
rn
dans les différents constituants des météorites
0
ainsi qu'a l'échelle planétaire entre la Terre, Mars
� -1 0
et les corps parents des météorites différenciées.
0::
.!::2 -1 5
L'origine de ces variations reste à ce jour inconnue
0..
et u n e contrainte très i mportante serait de con naî
0 -20
.....
0
tre la composition isotopique moyenne du gaz d e
!/) -25
la nébuleuse protosolaire. C e l a était e t reste l'ob
jectif principal de la mission Genesis. Nos travaux
ont consisté à isoler dans les sols lunaires des
FigCosmo3 : Profil en profondeur avec la sonde ionique des compo
sitions isotopiques de l 'oxygène dans un grain de métal du sol lunaire
Apollo 1 7 79035. Un composant solaire implanté ayant un enrichisse
ment en 160 de 20%o est présent en profondeur
�r-�--�r-��
-o- .,"o
-o·· &"o
-e- :.1 70
600
800
1 000 1 200 1 400 1 600
Depth (nm)
23
ÉT U D E D E S É C H A N T I L LO N S CO M É TA I R E S R A M E N É S PAR LA M I S S I O N S T A R D U S T
Le 1 5 janvier 2006, la capsule de la mission
NASA Stardust ra m e nait sur Terre environ 10 000
grains de taille com p rise entre ::::: 1 et ==300 IJm
collectés dans la q u e u e de la comète 8 1 P!Wild
2. Cette comète est une comète de la famille de
J u p iter, c'est à dire q u e son orbite actuelle l'appro
che de J upiter et de Mars , mais elle s'est formée
il y a 4,57 milliards d'an nées aux confins du sys
tème solaire au delà de l'orbite actuelle de Nep
tune. C ' est un corps de 4 , 5 km de diamètre dont
d'innombrables éq u ivalents se trouvent encore
a ujourd ' h u i dans la ceinture de Kuiper. Les objec
tifs de la mission Stardust éta ient d'échantillonner
des poussières dans la queue de la comète afin
d'en analyser les com positions m i néralogiques ,
chimiq ues et isotopiques. L'échantillonnage s'est
fait lorsque la sonde Stardust est passée dans
la queue de la comète Wild 2 à une dista nce de
236 k m d u noyau cométa i re . Les grains se sont
implantés à une vitesse de 6 , 1 km/sec dans les
collecteurs faits d'alvéoles d'aérogel , un matériau
formé d'une émulsion de silice d'une densité mille
fois plus faible que le verre. Les g rains ont été
ralentis tout en se fra g mentant dans l'aérogel. Le
C R P G faisant partie du « P reliminary Exami nation
Tea m (P ET)» a reçu d u rant le premier semestre
2007, plusieurs fragments d'aérogel contenant
des traces bulleuses fa ites d e fragments de grains
et de leurs produ its de réaction avec l'aérogel
ainsi q u ' u n e particule term i nale (un fragment de
g ra i n) de == 251Jm d e diamètre . Les observations
et les analyses faites lors d u P ET (Science 2006 ,
3 1 4 , 1 7 1 1 - 1 7 1 6 ; Science 2006 , 314, 1 724-1 728)
ont montré q u e des g rains formés à ha ute tem
pératu re (silicates réfractai res, olivi ne, pyroxène)
étaient présents dans le n oyau de la comète Wild
2 ce qui implique des processus de transport à très
grande échelle dans le disque d'accrétion solaire .
U n e première série d'analyses faites au CRPG
(conce ntrations en He, N e et Ar et composition
isotopique d u N e) démontre le piégeage dans l'aé
rogel d e volatils com étaires : les concentrations en
gaz rares et les rapports 2 0 N ef22 Ne supérieurs à la
valeur atmosphéri q u e terrestre indiquent que lors
de leur décélération dans l'aérogel une partie des
volatils des g rains cométai res se sont dégazés et
ont été piégés sous forme de bulles. La compo
sition isotopique du néon s'a pparente à celle de
la matière organique contenue dans les chondri
tes. Cependant, l'abondance estimée de néon
dans la particule originale est plusieurs ordres
de grandeur supérieure à celles des chondrites,
suggéra nt le piégeage très efficace des gaz rares
lors de la synthèse de cette M O , et également le
caractère très primitif de la matière échantillon
née par Stard ust. La composition isotopique de
l'hélium est i nterméd iaire entre la valeur de la
nébuleuse originelle et celle du Soleil résu ltant de
la destruction précoce du deuterium (FigCosmo4
ci-dessous) . Ces données, u n iques pour l'instant,
1
2
5
a
b
Solar Wlnd Ne
Solar Wlnd He
Cil
z
11
�
Cil
�
4
f'"
0
0
:ê
51
� 3
z
:<;:
1
Cil
:c
0
'aï
.f 2
Air Ne
9 '---�---'----"-"--�--"-.____,
0.024
0.027
0.030
0.033
•
i
9
'
D.t>uming
51
?
s2
Jupiter
Q.
He.Q
FigCosmo4 : Composition isotopique de Ne et He dans
Stardust. Le rapport 3He/4He est intermédiaire entre la
valeur de la nébuleuse proto-solaire et celle du Soleil
après la combustion du deuterium. La composition isoto
pique de Ne s 'apparente à celle de la matière macromo
léculaire des chondrites, mais pourrait également définir
une nouvelle composante (appauvrissement en 21Ne).
démontrent des mélanges de matière dans le
système solaire naissant à très grande échelle et
à plusieurs époques. Une deuxième série d'ana
lyses (trois isotopes de l'oxygène) sur la particule
terminale qui éta it un pyroxène a démontré que ce
grain avait une composition isotopique qui pourra it
l'apparenter aux chondrites carbonées, renforçant
ainsi l'idée d ' u n transport très i ntense dans le
disque d'accrétion de matériel des zones i nternes
aux zones externes.
É T U D E DE LA M AT I È R E O R G A N I Q U E M É T É O R I T I Q U E : O R I G I N E DE LA M AT I È R E O R G A N I Q U E E T
D É CO U V E R T E D ' U N E N O U V E L L E FA M I L L E D E S I L I CAT E S E X T R A -T E R R E S T R E S
L'étude de la répartition du deutérium au
n iveau moléculaire dans la matière organique
insoluble des chondrites carbonées (MOl) a été
entreprise par GC-irM S . La M O l est caractérisée
par un e n richissement très i m portant en deutérium
comparé aux éch a ntillons o rganiques terrestres
(avec u n ôD supérieur à 1 OOO%o) . Cet enrich is-
24
sement était classiquement interprété comme la
sig nature de précurseurs o rganiques d'origine
i nterstellaire préservés dans la M O l . Comme il
avait été montré que le deutérium était distri bué de
manière hétérogène, nous vou l ions vérifier si cette
distribution était liée à la structure molécu laire de
la M O l . En mesu rant le 0/H de fragments o btenus
par pyrolyse et oxydation de la M O l , nous avons
restre (FigCosmo5 ci-dessous) . Aucu n processus
de nucléosynthèse stellaire classique ne semble
été ca pables d'associer un ra pport isotopique à
plusieurs types de liaison C-H présentes dans
pouvoir expliquer ces compositions isotopi ques.
la macromolécule, liaisons qui
Ces compositions n'ont pour
ont des énergies d ifférentes.
l'insta nt été observées q u ' u ne
seule fois dans d u gaz autour
La co rrélation entre ces para
d'une géa nte rouge particul ière
mètres a permis de pro poser u n
(H R4049) . Le g rand nombre de
nouveau modèle p o u r expliquer
g rains trouvés dans l'échantillon
l'enrichissement en deutérium
de matière o rganique, leur s i m i
observé dans la MOl (Earth
litude d e com position isotopique
and Planetary Science Letters
et leur «gra n de» taille (plusieurs
2006, 243 1 5-25) . Ce modèle
IJ m) vont à l'encontre des carac
se démarque des précédents
téristiques typiques des g rains
car il implique u n processus de
présalaires «classiq ues». Nous
synthèse de la MOl à partir de
avons proposé que ces g rains
précu rseurs, dont la signature
se seraient formés par conden
isotopique a été effacée, suivie
sation à l'i ntérieur d u système
d'un e n richissement isotopique
solaire dans des rég ions où une
lors des phases précoces d e
i rradiation i ntense d u gaz par les
l'histoi re du système solaire .
particules é mises par le Soleil
Lors de l'étude par image
jeune (protons et particules alpha)
rie isotopique avec la sonde
a u raient pu prod uire par réactions
ionique ims 1 270 d'un échan
tillon de matière organique de FigCosmo5 : Grains de silice observés n ucléai res des e n richissements
la m étéorite M u rchiso n , nous au microscope électronique à balayage. a normaux en 1 70 et 1 80 . Ces
résu ltats ont bien s u r des impli
avons découvert, dans cette
Les fausses couleurs surimposées à
matière organique, des g rains l 'image traduisent l 'intensité de l 'ano cations im porta ntes sur les pro
cessus de formation des premiers
d'oxyde de silici u m portant des
malie isotopique (excès de 180 ) .
solides dans le disque d'accrétion
anomalies de leur composition
mais ils remettent aussi en q u estion l' idée classi
isotopique de l'oxygène de très g rande ampleur
quement admise que tous les grains porta nt des
(Nature 2005 , 437 , 385-388) . Ces g rains sont enri
anomalies isotopique sont d' o rigine présalaire .
chis d ' u n facteur :::: 1 00 en 1 70 et en 1 80 par ra pport
à la composition solaire ou à la composition ter-
L E S P R OC E S S U S N É B U LA I R E S
Chercheurs impliqués : Marc Chaussidon, Guy Liboure/, Lauren t Tissandier
Etudiants - Post-doctorants : Yves Marrocchi, Andréas Pack, A lice Toppani
LES R A D I OACT I V I T É S É T E I N T E S e s E, 1 0 B E ,
• • •
) E T LA N É B U L E U S E P R OTO S O LA I R E
Les observations astrophysiques récentes du
Nous avons pu m ettre en évidence (Geo
rayonnement X émis par les étoiles jeunes indi
chim. Cosmochim. A cta 2006 , 7 0 , 224-245)
quent q u e le Soleil lors de sa formation , a u cours
dans le même échantillon de grandes variations
de sa période T-Tauri , a du émettre un flux de pro
de la compositio n isotopique d u Li (FigCosmo6
tons d'environ 5 ordres de g randeur plus i ntense
ci-dessous) , variations q u i sont le résultat de la
que le vent solaire actuel. Dans une telle situation
o melilite
une i rradiation par ce rayonnement énergétique
c fassaite
<> anorthite
d'une partie d u disque d'accrétion solaire est inévitable. Nos travaux de ces dernières a nnées ont
13
consisté à chercher dans les i ncl usions réfractai7Bei9Be
0.006 1 ±0 .001 3
res des météorites primitives des traces
FigCosmo6
dia- :::J
12
de cette i rradiation. Nous avions déjà mis
gramme
isochrone
en évidence dans u n e inclusion réfracmontrant que lors ""
taire de le météorite Allende la présence ,
de s a cristallisation,
'2
11 '
lors de la formation de l'i nclusio n , de
cette CAl d 'Allende a
,. 1
. "'-. 7Ui6Lio
r
1 1 .4 9 ± 0. 1 3
l'isotope radioactif à courte période 1 0Be
incorporé du 7Be avec
,.
(Science 2000, 289 , 1 334- 1 337) .
un rapport 7Bef9Be de
: EJ
+ !. +f
=
'3
! 1..5
=
o
l 'ordre de 0,006.
m
�
�
�
�
1 0 ��
500
0
1 00
200
300
400
9 Be/6 Li
25
décroissance radioactive in situ du 7 B e , un isotope
radioactif du Be à très courte période (demi-vie de
53 jours) . De par sa demi-vie très courte, le le 7Be
a obligatoirement une origine i nterne a u système
solaire . Il n e peut être produit que par irradiation et
son incorporation dans les inclusions réfractaires
i mplique qu'il a été produit en même temps que
ces inclusions se formaient, très probablement
autour d u Soleil en formation . Ces résu ltats sont
importants parce q u ' i ls font le lien entre les obser
vations astrophysiques des êtoiles en formation
et certa ins fragments des météorites et qu'ainsi
ils permettent de rattacher la formation des pre
miers solides dans le système solaire à l'évolution
précoce d u Soleil et aux processus d'irradiation
associés.
C O N D E N S AT I O N E X P É R I M E N T A L E DA N S LA N É B U L E U S E P R OTOSOLA I R E
Depuis U rey ( 1 952) , l a variabilité des com
positions des corps planéta i res de notre sys
tème solaire est i nterprétée comme le résultat
d ' u n processus de condensation (nucléation et
croissan ce de g rains à partir d'un gaz) généra
lisé du gaz nébulaire primordial au sein de la
nébuleuse protosolaire. Malgré son succès, ce
modèle d e condensatio n est u n iquement fondé
sur une approche théorique à partir de calculs
thermodynamiques. P o u r pallier ce manque, nous
avons mis au point a u C R PG (Nancy) un dispositif
expéri mental (Thèses Tissandier, 200 1 ; Toppani,
2004) , le "Nébu lotron", comportant u n bombarde
ment laser d'une cible de composition déterm inée
et un fou r q u i homogénéise en phase vapeur les
produits résultants d u bombardement laser avant
de les condenser sur des plaques métalliques. Ce
d ispositif expéri m enta l , dans lequel
nous contrôlons la températu re de
condensation et la pression totale,
est unique et nous a permis pour
la première fois de reprod uire une
partie d e la séq uence de conden
sation o bservée dans les météorites
prim itives (Geochim. Cosmochim.
A cta 2006, 7 0 , 5035-5060) et n otam
ment d e mettre en évidence les
d
effets cinétiq ues par rapport aux pré
d ictions thermodynamiq ues dans le
cas d ' u n e condensatio n à l'équilibre.
A partir d ' u n gaz riche e n Mg et Si (et
ayant des rapports de concentration
solaire pour Ca, Al, Mg et Si) nous
avons o bten u la formation d' oxydes
Corundum
et de silicates cristallins (corindon ,
1 50 nm
spinelle, anorthite, mélilite, diopside
- ---
alumineux, forstérite et e nstatite , FigCosmo7 ci
dessous) . Ces résultats expérimentaux démon
trent que les inclusions réfractaires des météorites
primitives, ou en tous cas leurs précurseurs , ont
bien pu se former par condensation dans le gaz
chaud de la nébuleuse protosolaire .
De nom breux a utres développements de cette
expérience sont envisageables pour· étudier les
processus de condensation que ce soit dans le
système solaire ou les enveloppes stellaires.
Les résu ltats les plus récents dans ce domaine
concernent la démonstration de la possibilité de
former des carbonates (minéraux normalement
considérés comme préci pitant à partir d'une solu
tion fl uide) par condensation dans des envelop pes
d'étoiles (Nature 2005 437, 1 1 2 1 -1 1 24).
b
Spinel
1 50 nm
-
c
1 00 nm
-
FigCosmo 7 : Exemples de condensats produits dans les expériences
I N T E RACT I O N G A Z - L I Q U I D E E T F O R M AT I O N D E S C H O N D R E S
Malgré l'importan ce des travaux entrepris
depuis plusieurs décades sur les météorites primi
tives (les chond rites) , l a formation des chondres
demeure toujours énig matique. Pour essayer de
répondre à cette q uestion , et préciser leurs con
ditions de formation, nous étud ions expérimenta
lement depuis plusieurs a n nées (MAPS 2000, 35,
1 1 83-1 1 88 ; MAPS 2002, 37, 1 377-1 389; MAPS
2004, 3 9 , 1 93 1 - 1 955) les m odes d'interaction
d ' u n gaz nébulaire plus o u moins différencié (K< >
'
Si0 <9> , N a <9) avec des liqu ides silicatés, simula � t
26
les chondres. G râce à cette approche, nous avons
nota mment montré (Earth Planet. Sei. Lett. 2006,
2 5 1 , 232-240) que certa ines caractéristiques
minéralog iques et chimiques des chondres ne
pouvaient résulter que d'une formation des chon
dres en système o uvert avec une forte i nteraction
avec un gaz nébulaire enrichi en SiO > " Une
<
récente étude (GCA 2007, subm itted) sur ra com
position isotopique de l'oxygène des principales
phases présentes dans les chondres confirme ce
modèle en montrant nota mment que les olivines et
les pyroxènes au sein des chondres ne peuvent
être co-magmatiques et que les pyroxènes se sont
formés au détri ment des olivines par interaction
avec la phase vape u r e n richie en SiO en accord
avec u n e réaction du type :
Mg 2 S i 0 <o Q + SiO < + 1 /2 0 2 < l Mg 2 Si p (pyxr
g
gl
4
6
Par ailleurs, la nature relique des olivines
(déséq uili bre isotopique dans les chondres) ainsi
que la reconnaissance d'agrégats d'olivine et de
métal avec des textures g ranoblastiq ues d'éq u i l i
bre (Earth Planet. Sei. Lett. 2007, 254 1 -8) laisse à
penser que ces olivines pu issent être issues d'ob
jets différenciés (FigCosmo8 ci-contre) . Dans ces
conditions, les chondres doivent être consi
dérés com m e des objets complexes , dont
une partie est héritée de corps astéroïdaux
différenciées (olivines ± m étal) et l'autre en
éq uilibre avec le gaz nébulaire ( pyroxène,
mesostase) . Ces résultats , e n cou rs de
confi rmation par une étude de chronologie
fine (radioactivités éteintes 2 6AI et 6°Fe) , sont
très important ca r ils pourraient d'une part
donner des informations sur les premiers
planétisaux, ou e m b ryons formés dans notre
système solaire , et d'autre part suggérer q ue
les chond rites ne sont pas aussi pri mitives
qu'on ne le pensait.
=
FigCosmo8 : Agrégats d 'olivine et de Fe-Ni
métal dans un chondre de Vigarano (CV) mon
trant des joints triples attestant d 'une texture
granoblastique d'équilibre de recuit.
O R I G I N E D E S GAZ R A R E S D E S M É TÉ O R I T E S P R I M I T I V E S
Les météorites prim itives formées lors d e
l'évolution de l a nébuleuse protosolaire présen
tent des concentrations en gaz rares très impor
tantes. Ils sont essentiellement retenus dans u n
résidu o rganique insoluble qui résu lte de l'attaque
acide H F/H CI de la météorite de départ (Lewis et
al. , 1 975). Cette découverte a permis l'identifica
tion de g rains ca rbonés, d'origines présalaires et
porteu rs d'anomalies isotopiques très importantes
en gaz rares : nanodiamants, graph ite et ca rbure
de silici u m (Lewis et al. , 1 987; Bernatowicz et
al. , 1 98 7 , Amari et al. , 1 990) . Ces g rains présa
laires sont situés dans la fraction non oxydable
du résidu organique insoluble mais ne peuvent
rendre com pte de la très forte concentration en
gaz ra res mesurés dans ce résidu . La majorité
des gaz rares, référencés sous le nom de P 1 ,
sont piégés dans une énig matique phase, a ppe
lée phase Q, située dans la fraction oxydable du
résidu orga nique insoluble. La nature et l'origine
de cette phase ainsi q ue le mécanisme de pié
geage des gaz rares P1 sont très mal compris et
restent s ujet à débat.
Afi n de mieux comprendre la localisation et
l'origine des gaz ra res P1 dans les météorites
primitives, nous avons effectué u n e série d'expériences et d'analyses au sein du CRPG mais
également en collaboration avec le Laboratoire
Environnement et métallurgie (LE M , Nancy) :
(i) Adsorption physique basse pression (Mar
rocchi et al. , 2005a) . Ces expériences ont permis
de reproduire les abondances et le fractionnement
élémenta i re des gaz ra res P 1 pour u n i ntervalle
de température de 80- 1 00 K. Cependant , elles
ne rendent pas compte de la très forte rétention
thermique des gaz rares P1 et n ' i n d u isent pas de
fractionnement isotopique mesurable (Marrocch i
& Marty, 2004) .
(ii) Une expérience de solvatation a égale
ment été effectuée afin d e faire gonfler le réseau
de la matière organique insoluble d ' O rg ueil (C l).
Elle a permis de démontrer q u e les gaz rares P1
sont piégés dans le volume d u rés idu organique
insoluble (FigCosmo9 ci-dessous, M arrocchi et
al. , 2005b) . Ces résultats suggèrent u n piégeage
FigCosmo 9 :
(a) Vue sché
matique de la
matière orga
nique insoluble
des météorites
primitives. La
pyridine,
le
solvant utilisé
lors de cette
expérience, est
repré
aussi
senté.
L ' intro
(b)
_::_
__..:.
.....:>..._
duction de la
pyridine dans le résidu acide induit un processus de sol
vatation et change considérablement la structure réseau
macromoléculaire. L 'interaction pyridine/residu induit le
gonflement du réseau par un facteur 2 et ainsi, la relâche
des gaz rares P 1 piégés entre les couches de la matière
organique insoluble.
...__
_
_
_
_
__
27
d'origine mécanique pour les gaz rares P 1 , pro
bablement entre les couches o rganiques aromati
q ues o bservées par microscopie à transmission.
A la su ite de ces résultats , nous avons entre
pris deux expériences afin de reproduire les
caractéristiques des gaz ra res P1 dans la matière
organique insoluble. Ainsi u n e expérience subli
mation-dépôt de matière organique sous atmos
phère de xénon ionisé a permis de reproduire le
fractionnement isotopique de 1 %/uma observé
pour le xénon P1 (Marrocch i et al. , 2005c) . Ces
rés ultats démontrent la possibilité d'une origine
sola ire des gaz ra res P 1 .
U n autre mécanisme a été étudié : le chan
gement de phase na nodiama nts/oignons de car
bone. Les nanodiamants représentent une impor
tante qua ntité d u carbone i nterstellai re et peuvent
subir u n e transformation en oignons de carbone
sous des conditions thermiques ou d'irradiations
intenses. Des expériences de chauffage de nana
diamants sous u n e atmosphère de xénon ont été
réalisées. Elles révèlent la très grande rétention
thermique d u xénon piégé dans la nouvelle struc
ture avec une température maximale de relâche
située à 800° C . Outre leur très grande stabilité
thermique, les oignons de ca rbone ont été obser
vés dans les météorites et leur lien génétique avec
les nanodiamants en font un des candidats les
plus sérieux au titre de porteur des gaz rares P 1 .
Les travaux effectués ces 4 dernières an nées
au CRPG ont permis d'apporter de nouvelles infor
mations sur un des problèmes fondamentaux de
la cos ni och imie. Ainsi, il est de plus en plus pro
bable q u e les gaz rares P 1 aient été piégés dans
la phase Q pendant l'évolution de la nébuleuse
protosolaire et lors de phénomènes thermiques et
d'irradiations i ntenses.
Y. Marrocchi & B . Marty (2004), lnvestigating Xenon Isotopie Frac
tionation During Rayleigh-type D istillation. Lunar and P/anetary Science
Conference XXXV ( C D-ROM), Abstract #1984.
Y. Marrocchi, A. Razafitianamaharavo, L. J. Micho! & B . Marty (2005a).
Law pressure adsorption of Ar. Kr and Xe on carbonaceous m ateriels (kero
gen and carbon blacks). ferrihydrite and montmorillonite: Im plications for the
trapping of noble gases onto meteoritic matter. Geochimica and Comsochi·
mica Acta, vol 69, Issue 9, p 241 9-2430.
Y. Marrocchi, S. Derenne, B. Marty & F. Robert (2005b). lnterlayer
trapping of noble gases in insoluble organic matter of prim itive meteorites.
Earth and Planetary Science Letters, 236, p 569-578.
Y. Marrocchi, S. F. Robert, L. Binet & B. Marty (2005c), Trapping
of xenon upon evaporation-<:andensation of organic m atter under W
irradiation: Isotopie fractionation and electron paramagnetic resonance
analysis. Lunar and Planetary Science Conference XXXVI ( C D-ROM),
Abstract # 1 792
E VO L U T I O N P LA N ÉTA I R E P RÉCOC E
Chercheurs impliqués : Jérôme A/éon, Marc Chaussidon, Etienne De/oule,
Béatrice L uais, B ernard Marty.
Etudiants - Post-doctorants : Andréas Pack, Céline Pisapia, Mark van Zuilen,
Reika Yokochi.
Collabora tions principales : Mathieu Roskosz, Mike Toplis.
F R A CT I O N N E M E N T D E S I SOTO P E S D U G E LO R S D E LA D I F F É R E N C I AT I O N
M ÉTAL-S I L I CA T E D E S P L A N É T É S I M A U X
L e germa n i u m , de part s o n caractère sidé
rophile et volati l , est un des éléments potentiels
pour tester les processus et les conditions de la
différenciation métal-s i licate des pla nétésimaux.
Les travaux s u r le fractionnement isotopique d u
Ge dans les m étéorites de fer a été accompagné
d'un volet expéri mental sur le fraction nement iso
topique d u fer entre phase métal et phase silicate .
Ces études ont permis de faire des ava ncées
2.5
2.0
1.5
Q)
(.!)
;!
<.0
0
"#.
1 .0
0.5
0.0
.0.5
·1 .0
IIIAB
PaJ
.\
�
�
1
ne
2 ne
�------t
G.,L
--.u.
!
IlE
earty� condensate
28
: u ttA
· �l
• lUI/.
· �
GeiN!
� tate
G
(Cl): 0.00295
e/N i
b'"Ge "
1
IAB ""r
1 .n :t 0.22 �
h�
significatives sur la compréhension des processus
de formation des noyaux des planétésimaux.
Le développement analytique des mesures
isotopiques du germanium par spectrométrie de
masse à source plasma (lsoprobe , GV Instru
ments) effectué durant la période 2000-2003, ainsi
que les premiers résultats acquis durant cette
période ont permis d'obtenir un nombre signifi
catif de données isotopiques sur les météorites
de fer de d ifférents groupes, que ce soit le type
magmatique (représenta nt un noyau de planété
simal) ou le type non-magmatique (représentant
FigCosmol O : Compositions isotopiques du germanium
dans les météorites de fer des groupes magmatiques et
non-magmatiques. L ' homogénéité des compositions iso
topiques du germaniwn des groupes magmatiques (liA,
IIC, ll/AB) quelque soit leur état redox et le degré de
condensation de phase métal primitive (variations de Gel
Ni) contraste avec les variations isotopiques du groupe
IlE (non-magmatique) ayant subi plusieurs évènements
successifs d 'impacts (perte de Ge volatil).
la phase métallique formée lors d'impacts à la
mené une étude expéri mentale du fractionnement
surface d e corps chondritiques durant les stades
isotopique du fer e ntre phase m étallique et phase
d'accrétion) . Les compositions isotopiques du
silicatée en fonction de la f02 et d u temps. Les
G e ont montré q u ' i l n'y a pas d'anomalies isoto
analyses isotopiques d u fer (ch i m i e et mesures
piques pour cet élément dans les météorites de
par MC-ICPMS, l soprobe , N a ncy) ont été déve lop
fer mais uniquement des variations co rrespondant
pées au C R P G . Un fractionnement cinétique avec
à u n fractionnement isotopiq ue (de l'ordre de
la f02 a été mis e n évidence (Earth Planet. Sei.
0, 375o/oo/amu) su ivant la loi de fractionnement de
Lett. 2006 248, 8 5 1 -867) : il con d u it à la formation
d'un métal appauvri e n isotopes lourds (ô56Fe 0
masse des roches terrestres. Les deux résultats
à -2 %a) et d'un silicate e n richi e n isotopes lourds
importants sont les suivants (Earth Planet. Sei.
(ô56Fe= 0 à 4.8%o) . Cependant, ce fractionnement
Lett. 2007 sous presse) (FigCosmo 1 0 page pré
isotopique est tra nsito i re , et un ré-équilibrage iso
cédente) . (i) Les météorites de fer magmatiques
topiq ue se produ it avec le temps, ce qui cond u it
ont une signature isotopique de Ge très similaire ,
à une inversion des compositions isotopiques des
quelque soit l e u r n iveau d'oxydo-réduction. Ceci
phases métalliques et silicatées (ô56Fe métal >
montre soit que les isotopes du Ge fractionnent
0,2±0, 1 5%o 1 ô56Fe silicate) (FigCosm o 1 1 ci-des
très peu durant la ségrégation noya u-manteau
sous) . Ces résultats sont cohérents avec les frac
en conditions réductrices , soit qu'il y a eu un
tionnements observés dans les roches naturelles
fractionnement isotopiq ue sign ificatif, puis u n e
et constituent u n e référence pour la compréhen
ré-équilibration entre la phase silicatée e t la phase
sion des sig natures isotopiques d u fer dans les
métallique, vers des valeurs approchant celles du
corps parent non d ifférencié. (ii) Les météorites
météorites de fer et les pallasites.
de fer non-magmatiques présentent des
valeurs de ô74 G e plus faibles que celles des
klg/ 0, 5
+
2
météorites mag matiques q u i sont négativement corrélées à la concentration en G e . Les
isotopes du Ge sont donc un outil potentiel
_.._
pour le traçage de processus d' éva poration l 0 l u.
• -to-----,--�----:
�---�
---__-�·w
._--l
H�-+oo
40
soo
soo
1 ooo
1 2oo
1 40o
.f
durant l'im pact.
Time Cminl
�
Ce projet prévoyait aussi de tester expé- �"" .1
rimentalement le fraction nement élémentaire
�
-2
et isotopique d u Ge en fonction de la f02
afin de retracer certa ins des paramètres
3
• silicate
thermodynamiques de la ségrégation noyauO platl num
• bulk
mantea u . Cette partie d u projet a été abordée
4 L------�
de façon préli m i n a i re dans le cadre de stage
FigCosmo l l : Fractionnement isotopique expérimental
d'étudiants 2éme année de I ' E N S G-Na ncy et a
du Fer entre phase métal et silicate, à /02 constante et en
montré des potentialités réelles. Nous avons aussi
fonction du temps
=
7f
+
= ·
+
·
O R I G I N E D E S V O L AT I L S ( H 2 0 , N, GAZ R A R E S ) , ÉVOL U T I O N P R É C O C E
D E LA T E R R E ET D E MA R S , G É ODY N A M I Q U E DU M A N T E A U.
12
�
11.z
�
10
a
0.2
0.4
0.8
0.8
" l===
===;==��
Solar Ne
13
�
11.
�
1 2 _r---
11
10
0.02
0.06
0.04
" Nef" Ne
0.1
Parmi les nombreuses q uestion s
fonda m e ntales q u i se posent concer
nant les volatiles terrestres deux sont
FigCosmol 2 : Composi
essentielles:
(i) quelle est l'origi ne des
tions isotopiques du néon
éléments
volatils
q u i vont former l' at
dans les gaz magmatiques
mosphère de la Terre et (ii) quelle est
riches en co2. Les varia
la distri bution de ces éléments dans
tions de compositions
la
Terre il y a 4 , 5 milliards d'années
isotopiques peuvent s 'ex
et l e u r distri bution actuelle. I l existe
pliquer par un mélange
entre trois composants, l'un plusieurs manières de trace r l'origi n e
des éléments volati ls : u n traceur de
de ces composants étant
choix
est constitué par les gaz rares
du néon solaire présent
qui par d éfi n ition ont u n e très faible
dans le manteau terrestre
affi n ité ch imique pour les a utres élé
aujourd 'hui et qui aurait
ments ch imiques et q u i donc ont des
pu être amené il y a 4,5
com
positions isotopiques q u i ne sont
milliards d'années lors de
pas (ou peu) modifiées par les pro
l 'accrétion de la Terre par
cessus géologiques terrestres. Les
des minéraux irradiés par
com positions isotopiques des gaz
le rayonnement solaire.
rares qui sont actuellement émis par
le m a nteau terrestre reflètent donc
29
les com positions isotopiques de ces éléments
lors de la formation de la Terre par accrétion. Une
étude de la composition isotopique du Néon asso
cié au gaz carbonique é m i s par des pu its profonds
(ces gaz proviennent en g rande partie du manteau
terre stre) a montré des compositions isotopiques
spécifiques (FigCosmo 1 2 page précédente) qui
ne peuvent s'expl iquer que si les planétésimaux
qui ont formé la Terre par accrétion (la Terre s'est
probablement formée par des collisions entre au
moins u n e d izaine de petites planètes de la taille
de Mars) contenaient bea ucoup de gaz rares qui
a u raient été impla ntés par u n e irradiation intense
à proximité du Soleil j e u n e (Nature 2004, 433 ,
33-38) .
L'analyse isotopique des gaz rares piégés dans
des i nclusions fluides de minéraux provenant de la
province plutonique de Kola (Russie) associée à
un panache mantellique ont montré la présence
d' isotopes d u xénon produ its par des radioactivités
étei ntes , en proportions comparables à celles des
M O R B . Ces résultats traduisent l'activité i ntense
d u manteau d u rant le premier milliard d'années et
indiq uent que : (i) tout le manteau de la Terre jeune
a eu une dynamique g lobale et (ii) la convection a
été intense , permettant à la Terre jeune d'évacuer
efficacement sa chaleur (Earth Planet Sei. Lett.
2005 , 2 3 8 , 1 7-30) . Le flux de chaleur aya nt été un
ordre de g randeur plus important durant les 600
premiers M a , et, avec un tel fl ux la fusion partielle
d u manteau se produ isait à des profondeurs de
plusieurs centa ines de km .
I S O TO P E S D U C ET O R I G I N E B I OG É N I Q U E OU N O N D E LA M AT I È R E O R G A N I Q U E P R É C A M B R I E N N E
L ' O R I G I N E A B I OT I Q U E D E LA M A T I È R E CA R B O N É E A S S OC I É E A U X
G I S E M E N TS D'U R A N I U M D ' ATH A B A S CA
La recherche des traces de vie les plus ancien
nes sur Terre est une des q u êtes des géologues
et des résultats très d iscutés ont été obtenus ces
dern ières a n nées sur la matière carbonée conte
n ue dans les sédiments a rchéens. La composition
isotopique d u carbone (ô1 3 C) est sans doute un
des traceurs les plus utilisés et les plus discu
tés. L'idée de ce projet était d'essayer d'utiliser
la sonde ionique pour analyser in-situ la matière
carbonée des roches a rchéen nes pou r pouvoir
(i) associer à l'échelle m i crométrique les i nforma
tions isotopiques et les info rmations ch imiques et
structurales obtenues par exemple par spectros
copies Raman ou infra-rouge et (ii) rechercher à
l'échelle m i crométrique des zonations isotopiques
qui pourraient être caractéristiques des processus
de formation de la matière carbonée. Nous avons
pour cela d éveloppé l'analyse isotopique du car
bone dans la matière o rganique en calibrant très
précisément les effets de matrice sur la discrimi
nation d e masse (Chem Geol. 2005, 2 2 3 , 1 791 95). G râce à ce développement, nous avons pu
mettre en évidence de très g ra ndes variations de
ô 13C dans de la matière ca rbonée associée à des
gisements d'ura n i u m protérozoiques d'Athabasca
au Canada. L'origine de cette matière carbonée
était controversée et ses compositions isotopi
ques du ca rbone très particulières. Les variations
de ô1 3 C mesurée à la sonde ionique sont corrélées
à l'échelle micrométrique aux rapports de concen
tration aliphatiq ue/aromatiq ue (détermi nés par
micro-FTIR) d'une manière qui implique u ne syn
thèse de cette matière carbonée par des réactions
de type Fischer-Tropsch (Earth Planet. Sei. Lett.
2007, sous presse) . Ces résultats seraient donc
les premières évidences fortes pour la formation
par des processus abiotiq ues de quantités signifi
catives de matière carbonée dans la croûte terres
tre . A l'i nverse nos résu ltats concernant la matière
carbonée des cherts archéens (3, 2 Ga) de Ba rber
ton semblent bien démontrer une orig ine biogéni
que. Dans cette matière organique nous avons pu
montrer grâce aux analyses de sonde ionique que
les ô1 3 C les plus négatifs étaient associés à des
rapports de concentration N/C élevés , ce q u i sug
gère fortement que cette matière organique est
bien d'origine biogénique (Geochim. Cosmochim.
Acta. 2007, 7 1 , 655-669) .
C O M PO S I T I O N I S OTO P I Q U E D U F E R D A N S L E S R OC H E S A R C H É E N N E S :
U N T R AC E U R D E L ' O R I G I N E S É D I M E N TA I R E D E S BI F S ET D E L'ACT I V I T É M I C R O B I E N N E .
D'une manière très générale les questions
fondamentales q u i se posent en ce qui concerne
l'étude des roches a rchéennes (les roches ter
restres les plus a nciennes formées il y a plus
de 2,5 milliards d'années) sont les suivantes : (i)
quel les éta ient les conditions de l'environ nement
à l'archéen sur Terre, (ii) q uelles sont les roches
témoins q u i subsistent a ujourd'hui et qui sont des
témoins de ces é poq ues et (iii) parmi ces roches
très anciennes, existe t' i l des roches sédimen
tai res qui pou rraient alors contenir des traces des
30
premières formes de vie qui se sont développées
sur Terre. Les travaux menés essayent de répon
dre à l'une de ces questions en démontrant à
partir de l'étude des compositions isotopiques du
Fer que certaines roches d u G roenland âgées de
3,8 m illiards d'années sont bien des roches sédi
mentaires. Ces roches appelées B I Fs (Banded
I ron Formations) témoignent d u transport et de
l'oxydation du fer et de sa préci pitation sous forme
d'oxydes en milieu mari n . Leurs compositions iso
topiques en Fer sont très différentes des campo-
SW Greenland BIFs
.
sitions typiques de roches
SW Greenland BIFs
--=-- 1719
magmatiq ues provenant
.
111n1 �
lnneruartuut
.
du mantea u (FigCosmo 1 3
.
� 171770
ci-contre) et l a différence
..
- - - - Kaapvaal Craton BIFs
.
..... . . .
.
de composition isotopi
� ..,.
que trouvée correspond
à ce q u i peut être préd it
..,..7 1715
: :· . .
Akllla
:
pou r des fractionnements
.
.
�
..,.
. .
G91 ...Z6 �
isotopiques se produi
�
- - - - - - --pYftfë
-- - - - - - - -sant lors de réactions SW Greenland igneous roc �c
lsua
-..
en
d'oxydo-réduction
? Fe(lll)
milieu aqueux et à basse �orldwlde lgneous rocks
Fe(ll)
?
"
o,
températu re (en milieu
0
u
O
o
marin par exemple) . Ces
Bo
0 00'
roches sont donc parmi
c9
O
MOR hydrothermal fluids
o
0
les roches sédimentaires
;p
Bo�
les plus anciennes sur
(;
0
o
Terre (Science 2004, 306,
�
o
2077-2080) et elles pour
1
·1
0,5
0
0,5
�.5
�.5
raient renfermer les traces
F
(%ofam
u
)
F ,. ('kola mu)
,.
de vie les plus anciennes
con n ues sur Terre.
FigCosrno l3 : Compositions isotopiques du fer (notées FF, pour les varia
U n autre projet (article e n
tions en pour mille du rapport 57Fef56Fe et 58Fef56Fe par unité de masse)
préparation) a consisté à étudier,
dans les roches archéennes datées autour de 3,8 Milliards d 'années d 'lsua
en collaboration avec M a rk Va n
et d 'Akilia au Groenland. Les roches d 'Akilia et d 'lsua ont des compositions
Zuilen et Pascal Philippot, la varia
isotopiques très différentes en Fer des roches ignées terrestres et des fluides
tion des compositions isotopiques
hydrothermau.x aux rides média-océaniques (MOR).
du fer des échanti llons provenant
des valeurs de ô56Fe positives (-0 . 1 à 1 %o) . Les
du forage dans le système hydrothermal a rchéen
deux points i mporta nts sont : (i) la transition Fe(I I)
de North Pole à Pilbara (Australie) . Cette local ité
Fe(l l l) associée à des signatures isotopiques d u
est célèbre pour les structures de m icro-organ is
fer d istincts est à relier à d e s conditions redox ,
mes qui y auraient été identifiées. Les komati ites
et peut résu lter d'activités m icrobienne d isti nctes
à la base du forage ont des vale u rs de ô56Fe::::: O%o,
ca pables d'oxyder o u d e réd u i re le fer ; (ii) Les
les dykes siliceux et les niveaux à barytine d'ori
valeu rs de ô56Fe positifs des n iveaux de jaspe
gine hydrothermale contenant des minéraux
supérieurs sont similaires à celles observées dans
de fer réduit (pyrite à sidérite) ont des valeurs
les B I Fs, et sont à mettre e n parallèle avec des
de ô56Fe négatives (-0. 7 à 0.4%o) , alors que les
ô 1 3 C négatifs et la présence de matière organique
niveaux supérieurs de dépôts de silicates oxydés
dans ces niveaux.
(magnétite , hématite) Qaspe) se caractérisent par
.
..
..
..
.•.
-- · _;==·=�;t:=�·(� --.
i---�·---.-----··-!·---·•
•
•
•
•
•
Magnetite
Henatlte
Fe�arbonate
1\
AK-81
_ _ __ _
�
�
IF-G
Anoxyg•nlc photosynthuls
J
C O M POS I T I O N I S OTO P I QU E D E L ' O XYG È N E E T D U S I L I C I U M D E S C H E R T S A R C H É E N S :
LA T E M P É R A TU R E D E S O C É A N S A R C H É E N S.
La Terre a con n u dans son histoire des chan
gements cli matiques de g rande ampleur et u n
des grands paradoxes de son h istoi re climatique
est celui d u «Soleil faible» . D u fait d u déroule
ment des réactions de fusion d'hydrogène dans
le coeur d u Solei l , sa lumi nosité a augmenté de
25 à 30% depuis 4,5 milliards d'années de sorte
que, avec u n e compositio n atmosphérique simi
laire à l'actuel , la Terre aurait d û être totalement
gelée d u rant l'archéen . La p résence de sédiments
marins déposés à cette époque montre que tel
n'était pas le cas. Une manière de résoudre
ce paradoxe apparent est de fa ire appel à u ne
atmosphère archéenne riche en gaz à effets de
serre tels que le C H , le C0 2 et l'Hp. Cette ques
4
tion de la température de s urface à l'archéen est
très débattue, surtout depuis que les études, il y
a 30 ans, des compositions isotopiques de l'oxy
gène des cherts archéens ont montré des valeurs
très particulières indiquant des températures de
l'ordre de 70°C pour les océans i l y a 3,5 G a . Pour
essayer de mieux comprendre la signification des
cherts précambriens e n termes d e paléote mpéra
tures, nous avons étudié avec la sonde ionique
leurs compositions isotopiques e n silici u m , le sili
ci um étant à priori moins sensible que l'oxygè n e
à d e s altérations deutériques ou hydrothermales.
Nos résu ltats (Nature 2006, 443 , 969-972) mon
trent une augmentation relativement progressive
des compositions isotopiques d u S i a u co urs du
Précambrien . Ces variations peuvent s'expliquer
dans un modèle o ù , contra irement au phanéro
zoique, deux puits existent a u précambrien pour
le silicium océa n i q u e : u n e partie d u S i dissous
participe à la silicification de la croûte océa nique
et l'autre partie est utilisée dans la précipitation
di recte de silice a morphe a u fon , d des océa n s ,
l e s cherts étant les prod uits de la diagénèse de
cette silice amorphe . Dans ce modèle une varia
tion de la température des océans conduit à u n e
31
ô
�
Q)
....
.
:::::1
ro
.....
Q)
a.
E
Q)
.....
Q)
ro
::
ro
Q)
(/)
évol ution relative de ces deux flux et par effet
de bilan à un changement de leur composition
isotopique. Les températu res ainsi calculées
pour les océa ns préca mbriens à partir des
compositions isotopiques du Si des cherts
sont en très bon accord avec celles proposées
il y a 30 ans à partir des isotopes de l'oxygène
(FigCosmo 1 4, page suivante) . L' hypothèse
d' u n océan très chaud (60-80°C) vers 3 , 5 mil
liards d'an nées et son refroid issement vers 2,0
milliards d'an nées est donc confortée par ces
résultats .
1 00
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.0
0.5
1 .0
1 .5
2.0
Age (Ga)
2.5
3.0
3.5
FigCosmo /4 : Variations de température recalculées
pour les océans Précambriens à partir des variations
de compositions isotopiques de l 'oxygène et du sili
cium (Nature 2006, 443, 969-9 72).
4.0
L E S D I F FÉ R E N T E S S O U R C E S D E F I N A N C E M E N T
D u rant la période 2004-2007 le thème
«Cosmochimie et Planétologie» a obtenu des
fi nancements q u i ont permis d'auto-financer les
recherches d u thème et d'installer de nouveaux
équipements. La région Lorraine a soutenu notre
projet «Cosmoch i m ie et préparation au retour
d'échantillons extraterrestres» de 2001 à 2004
( 1 5 k€ en 2004) et a cofi n a ncé la construction
et l'aménagement des salles hors poussières
de préparation des échantillons extraterrestres
Genesis et Stard ust (40 k€ en 2005) . La région
Lorraine, à travers le contrat de plan état-région
a a ussi co-fi n ancé l'acq uisition d'un spectro
mètre de masse N-gaz rares (70 k€ du CPER
e n 2005) . La Comité U rbaine du Grand Nancy
(CUGN) a a ussi cofi nancé la construction et
l'aménagement des salles hors poussières de
préparation des échantillons (25 k€ en 2005) . Le
CNES a cofinancé ces équipements et a soutenu
l'analyse des éch a ntillons des m issions Genesis
(29 k€ en 2004 , 28 k€ en 2005, 34,4 k€ en 2006)
et Stardust (20 k€ en 2007) . Les participants au
thème ont obten u 2 9 , 75 k€ au total sur des projets
fina ncés par le Programme National de Plané
tologie depuis 2004. Un financement de 6k€ au
Programme d'étude d e la C h i m i e d u Milieu I nters
tellaire (PC M I a été o btenue en 2004. Une AC I
jeune cherche u r (Jérôme Aléon) de 34 k€ a été
o btenue du m i nistère en 2004 (pour 2004-2007) .
U n fi nancement de 5 k€ au P rogramme DyETI a
été obtenu en 2005 sur l'étude l'expérimentale d u
fractionnement isotopique métal-silicate du fer. En
2006 le projet ECSS « Etude cosmochimique d u
32
système solaire» a été financé par I ' A N R p o u r 3
ans (1 25 k€ pour les 3 ans 1 partici pant) . Ce projet
regroupe, sous l'an imation du C R P G , 4 partici
pants : le C R P G , le LEME du M N H N de Paris,
l'équipe de géochimie-cosmochi m ie de I' I PG de
Paris et le laboratoire de géolog ie de l ' E N S de
Lyon . Un financement ANR d u projet eLI F E du
forage P i l bara a été obtenu en 2007 pour 3 ans
(1 38 , 2 k€ pour 3 ans pour le C R PG). Il est coor
donné par I' I P G Paris (P. Phili ppot) et comprend
l'éq u i pe de Géobiosphère actuelle et primitive
(IPG Paris) , le groupe cosmochimie-Terre primi
tive du CRPG et l'unité d'Ecologi e , Systématique
et Evolution de l ' U n iversité Paris-Su d .
A ces co-fina ncements se rajoute le soutien
de l ' I N S U a u fonctionnement de la sonde ionique
ims 1 270 (environ ?Ok€ /an depuis 2005) : l ' I NSU
a labellisé en 2005 sous le titre «Piateforme
nationale d'analyse de la matière extraterrestre»
un réseau d'éq u i pements q u i comprend la sonde
ionique ims 1 270 d u C R P G de Nancy, la sonde
ionique Nanosims du M N H N de Paris, les MC
ICPMS et les spectromètres de masse source
solide de l ' E N S de Lyon et de I ' I P G de Paris.
Le total des cofinancements obtenus sur
2004-2007 spécifiquement pour le thème «Cos
mochimie et Planétologie» se monte donc pour
simplifier à 80 k€ de la Région Lorraine et de la
CUGN (sans compter les 70 k€ du CPER), 1 1 1 ,4
k€ du C N E S , 35 , 75 k€ du P N P et d u PCM I , 34 k€
de I'ACI jeune chercheur et 70 k€ de I'AN R , soit un
total de 331 , 1 5k€.
L E S P U B L I CAT I O N S R E LAT I V E S A U T H È M E
C O S M OC H I M I E E T P L A N É T O L O G I E
Les publications d u CRPG sont prése ntées s u iva nt la méthode d'évaluation par quartiles utilisée par la section
18 d u Com ité National d u CNRS.
Le premier quartile (A 1) correspond aux revues aya nt un impact factor s u périeur o u égal à 1 ,6
Le deuxième quartile (A2) correspond aux revues ayant un impact factor com pris e ntre 1 et 1 ,6
Le troisième quartile (A3) correspond aux revues aya nt un impact factor compris e ntre 0,6 et 1
Le quatrième q uartile (B) corres pond a ux revues ayant un im pact factor inférieur à 0,6
P U B L I CAT I O N S D E R A N G A 1
Lemelle L . , G uyot F. , Leroux H . , Llbourel G. (sous presse).
Sharp
Mechanism of preci pitation of (Fe, N i) alloys in olivine
s i n g le crysta ls under red ucing co nd itions. J. Geophys.
Res.
Marty B., Palma R . , Pepin R . O . , Zimmermann L., Schl utter D . ,
B u rnard P., Westphal A . , Snead C . J . , Bajt S . , Becker
homogeneity of t h e mantle, crus! a n d ca rbonaceous
chondrites. Nature, 446 , 1 06 2- 1 0 6 5 .
v a n Z u i len
M . , Chaussidon M., Rollion-Bard C., Marty
B. (2007) Carbonaceous cherts of the Barberton
R . H . , Simones J . E . (so u s presse) . H e l i u m and neon
Greenstone Bell, South Africa : Isotopie, chem ica l a n d
abunda nces and
structural characteristics of individual m icrostructures.
compositions
i n cometa ry matter.
Science.
Geochim. Cosmochim. Acta , 7 1 , 3 , 6 5 5 -66 9 .
Zanda B . , Libourel G., Blanc P. (sous presse) . Source chon
d ru les for refractory forsterites i n prim itive chondrites.
2007
z. o . , Barnes J. D . , B rea rley A. J . , C h a ussidon M., F i s
cher T. P. , Kamenetsky V. S. (2007) Ch lorine isotope
Meteor. & Planet. Sei.
2006
Beek P. , Chaussidon M., B arral J . A . , G i l let P. , B o h n M . (2006)
Diffusion induced Li isoto p i e fractionation d u ri n g the
Aléon J., E l Goresy A . , Z i n n e r E . (2007) . Oxyg en h eterogenei
ties i n the earliest p rotosolar gas recorded i n a meteor
itic calcium-a l u m i n u m-rich inclusion. Earth Planet. Sei.
Lett., 263, 1 1 4- 1 27.
Krot A . N . ,
Yuri moto
H.,
H utcheon
1 . 0 . , Chaussidon M.,
MacPherson G . J . , Paque-Heather J . (2007). Remelt
ing of refractory i n clusions i n the chondru le-form i n g
reg ions: evidence from chondru l e-bearing ty p e C cal
cium-a l u m i n u m-rich inclusions from Allende. Meteor.
Planet. Sei. 42, 1 1 97-1 2 1 9 .
Krot A. N . , Yurimoto H . , H utcheon
&
1 . 0 . , Libourel G., Chaussi
don M., Tissandier L . , P etaev M . l . , MacPh erson G . J . ,
Paque-Heather J . , and Wa rk D . (2007). Type C CAl S
from Allende: Evidence for m u ltistage formation, Geo
ehim. Cosmochim. Acta. 7 1 , 4342-4364.
Libourel G., Krot A. N . (2007) Evidence for the presence of pla
n etesimal materi a l among the precursors of magnesian
chondrules of nebular origin. Earth Planet. Sei. Le tt. ,
254, 1 -2 , 1 -8 .
Luais B . (2007) . Isotopie fractionation of G erma n i u m i n Iron
M eteorites: sign ifica nce for nebular conde nsation , core
fo rmation and i m pact processes. Earth Planet Sei. Lett.
262, 2 1 -36.
Pack A., Russel S.S., S h e lley J . M . G . , van Z u i le n M . (2007) .
G eo-a nd cosmoche m istry of the !win elements yttri u m
and h o l m i u m . Geoehim. Cosmoehim. Acta, 7 1 , 45924608.
Pisapia C., Chaussidon M., M u stin C., H u m bert B. (2007) 0
and S isotopie com position of dissolved and attached
oxidation products of pyrite by Acidithiobacillus ferroxi
dans: Com parison with a biotic oxidations. Geochim.
Cosmochim. Acta, 7 1 , 2474-2490.
Robert F. & Chaussidon M. (2007) Reply to the com ment on
<< A palaeotemperature curve for the Preca m brian
oceans based on sil icon isotopes» by Kasti ng et a l ..
Nature 447, E 1 -E2.
Sangély L., Chaussidon M . , Michels R., B rouand M., Cu ney
M . , H u a u lt V. and La ndais P. (2007) M icrometer sca l e
ca rbon isotopie study of b i t u m e n associated w i t h Atha
basca u ra n i u m de posits: Constrai nts on the genetic
relationship with petroleum sou rce-rocks and the
abiogenic ori g i n hypoth esis. Earth Planet. Sei. Lett.,
258 , 378-396.
cooling of magmatic rocks: the case of pyroxen e phe
nocrysts from n a k h l ite meteorites. G eochim. Cosmo
chim. Acta, 70, 1 8 , 4 8 1 3-4 8 2 5 .
Brownlee O., Tsou P. , Aleon J. , Alexa nder C . M . 0 . , A r a ki T. , Bajt
S., Baratta G . A., Bastien R . , Bland P. , Bleuet P. , Borg
J . , Bradley J. P. , B rea rley A . , Brenker F. , B re n n a n S. &
a l . (2006) Resea rch a rticle - Co met 81 P/Wild 2 under a
microscope. Science, 3 1 4, 5 8 0 6 , 1 7 1 1 - 1 7 1 6 .
Chaussidon M., Robert F. , McKeeg a n K. D. (2006) Li and B
isotopie variations in an Allende CAl : evi d ence for the
i n situ decay of s h o rt-lived 10Be a n d for the possible
presence of the short-lived n u clide 7Be i n the early solar
system. Geochim. Cosmochim . A cta, 70, 224-245.
Chaussidon M., Robert F. , McKeeg a n K . D . (2006) Reply tc the
comment by Desch a n d O u e l l ette on << L i and B isotopie
variations i n a n Allende CAl: Evidence for the i n situ
decay of short-lived 10Be a n d for the possible presence
of the short-lived n uclide 7Be in the ea rly solar system>>.
Geochim. Cosmochim . Acta, 70, 2 1 , 5433-5436.
Krot A. N., Li bou rel G., C h a ussidon M. (2006) Oxygen isotope
compositions of chondrules i n C R chondrites. Geochim.
Cosmoehim. Acta , 70, 3, 767-779.
Krot A. N., Yu rimoto H., McKeeg a n K. D., Lesh i n L., Jones R. H . ,
Chaussidon M . , Libourel G . , Yosh itake M . , H uss G .
R . , Zanda B . (2006) Oxyge n isotopie com pos itions of
chondrules. Chemie der Erde, 66 , 249-326.
Li bou rel G., Krot A. N., Tissa ndier L. (2006) Role of gas-melt
interaction d u ri n g chondru le fo rmati o n . Earth Planet.
Sei. Lett., 251 , 3-4 , 232-240.
Lundstrom C. C., Sultan A. L., Chaussidon M., McDonough W.
F. , Ash R. (2006) Trace element partitio n i n g betwee n
type BCAI melts a n d m e l i lite a n d s p i n e l : I m p l ications for
trace element distribution d u ring CAl fo rmation . Geo
chim. Cosmochim. A cta, 70, 1 3, 3 4 2 1 -343 5 .
Marty B . (2006) T h e primord i a l Porridge. Science, 3 1 2 , 706707.
Marty B. , Heber V. s., G ri m b e rg A . , Wieler R., S a rrat J . A. (2006)
Noble gases i n the M a rtian meteorite N o rthwest Africa
2737: a new chass ig n ite s i g nature . Meteor. & Planet.
Sei. , 41 , 5, 739-748 .
McKeegan K. o . , Aleon J., B radley J . , B rownlee D . , Busema n n
H . , Butterworth A . , C h a ussidon M. , F a llon S . , Floss C . ,
Gilmour J . , Gounelle M . , G ra h a m G . , G u a n Y. B . , & a l .
(2006) Isoto pie compositions o f cometa ry matter retur
ned by Stard ust. Science, 3 1 4, 5 8 0 6 , 1 724- 1 728 .
33
Rem usat L . , Pathet F., Robert F. , Derenne S . , France-Lanord
C. (2006) En rich ment of d euterium in insol uble organic
matter from prim itive meteorites: A solar system origin?
Earth Planet. Sei. Lett. , 243 , 1 -2, 1 5-25.
Robert F. , Chaussidon M. (2006) A palaeotemperatu re curve for
the Preca m brian oceans based on silicon isotopes in
cheris. Nature, 443 , 7 1 1 4 , 96 9-972.
Roskosz M., Luais B., watson H. C., Toplis M . , Alexa nder C . ,
Mysen B . O . (2006) Experimenta l quantification o f the
fractionation of Fe isotopes d u ring metal segregation
from a sil icate meil. Earth Planet. Sei. Lett. , 248, 3-4,
8 5 1 -867.
Toppanl A., Libourel G., Robert F. , Ghanbaja J . (2006) Labo
ratory co ndensation of refractory dus! in protosolar and
circu mstellar con d itions. Geochim. Cosmochim. Acta,
70, 1 9 , 5035-5060.
Yokochl R., M a rty B. (2006) Fast chemica l and isotopie
exch a n g e of n itroge n d u ri n g reaction with hot molybde
n u m . Geochem. Geophys. Geosyst. G3, 7, 007004.
2005
Pack A., Palme H . , M ichael J . , Shelley G . (2005) Orig i n of chon
d ritic forsterite gra i n s. Geochim. Cosmochim. Acta, 69,
1 2 , 3 1 59-3 1 82.
Papineau D . , Mojzsis S. J., Karhu J . A., Marty B. (2005) Nitro
gen isotopie co mposition of a m moniated phyllosilicates:
case studies from Preca mbrian meta morphosed sedi
mentary rocks. Chem. Geol. , 2 1 6 , 1 -2 , 37-58.
Sangély L., Cha ussidon M., M ichels R., H u a u lt V. (2005)
M icroa nalysis of carbon isotope co mposition i n orga nic
matter by secondary ion mass spectrometry. Chem.
Geai. , 223, 4, 1 79-1 95.
Semenenko V. P. , Jessberg e r
E. K . , Chaussldon M., Weber 1 . ,
Ste phan T. , Wies C . (2005) C a rbonaceous xenoliths i n
t h e Krymka LL3. 1 chondrite: mysteries a n d establ ished
facts. Geochim. Cosmochim. Acta, 69, 2 1 6 5-2 1 82.
To ppanl A., Robert F. , Llbourel G . , de Donato P., Ba rres 0 . ,
D ' H endecourt L . , G h a n baja J . (2005) A ' d ry ' conden
sation origin for circumstellar carbonates. Nature, 437 ,
7062, 1 1 2 1 -1 1 24.
Yokoch i R., Marty B. (2005) Geochemical constra i nts on mantle
dynamics in the Hadean. Earth Planet. Sei. Lett. , 238,
Aléon J., Krot A. N . , McKeegan K. D., MacPherson G . J., U lya
1 -2 , 1 7-30.
nov A . A . (2005) Fi ne-grained, spinel-rich inclusions
Yokochl R., Marty B., Pik R., B u m a rd P. (2005) High 3He/'He
from the reduced CV ch ondrite Efremovka : Il. Oxygen
isotopie composition. Meteoritics & Planet. Sei., 40 , 7,
1 043-1 0 5 8 .
ratios i n peridotite xenoliths from SW Japan revisited:
evidence for cosmogenic 3H e re leased by vacuum
Aléon J . , Robert F. , D u prat J . , Derenne S. (2005) Ex1reme
oxygen isotope ratios i n the ea rly Solar System. Nature,
437 , 7057, 385-388.
Ballentine C . J., Marty B . , Sherwood Lollar B . , Cassidy M. (2005)
Neon isotopes constra i n convection and volatile origin
crush i n g . Geochem.
1 - 1 2.
Geophys. Geosyst., G3, 6 , 1 ,
2004
Aléon J., Robert F. (2004) l nterstellar chem istry recorded by
n itrogen
isotopes
in
solar system org a n i c matter.
i n the Ea rth's mantle. Nature, 433, 702 1 , 33-38.
Ba rral J . A., C h a ussldon M., Bohn M., Gillet P. , Gôpel C . ,
Leso u rd M . (2005) Lith i u m behavior d u ring cooling
lcarus, 1 67 , 2, 424-430.
Beek P. , Ba rral J . A . , Chaussldon M . , G i l let P. , Bohn M . (2004)
of a d ry basait: a n ion-m icroprobe study of the lunar
thwest Africa 480 shergottite (NWA 480): a record of
degassing of Martia n magmas? Geochim. Cosmochim.
Acta, 68, 1 3 , 2925-293 3 .
meteo rite Northwest Africa 479 (NWA 479) . Geochim.
Cosmochim. A cta, 6 9 , 23, 5 5 97-5609.
G illet P. , Ba rral J . A . , Beek P. , Marty B., Greenwood R. C.,
F ranchi
1 . A . , B o h n M., Callen J . (2005) Petrology, geo
chemistry and cosmic-ray exposure age of lh erzolitic
s h e rgottite Northwest Africa 1 950. Meteoritics & Planet.
Li isotopie variations in single pyroxenes from the Nor
D a u p h a s N . , Davis A. M . , Marty B., Reisberg L. (2004) The
cosmic molybden u m-ruth e n i u m isotope correlation.
Earth Planet. Sei. Lett. , 226, 3-4 , 465-475.
Dauphas N . , Marty B. (2004) ·A large secu lar variation in the
Hashizume K . , C h a ussidon M. (2005) A non-terrestrial '60-rich
n itrogen isotopie composition of the atmosphere si nce
the Archaean?": response ta a comment on "The nitro
isotopie co mposition for the protosolar nebu la. Nature,
434, 7033 , 6 1 9-622 .
Kolodny Y. , Chaussidon M . , Katz A. (2005) Geochem istry of
a cheri breccia. Geochim. Cosmochim. Acta, 69, 2,
gen record of crust-ma ntle i nteraction and mantle con
vection from Archaean tc present• by R. Kerrrich and Y.
J i a . Earth Planet. Sei. Lett. , 225, 3-4, 44 1 -4 5 0 .
D a u p h a s N . , Va n Z u i le n M . , wad hwa M . , Davis A. M . , Marty B.,
Sei. , 40, 8, 1 1 75-1 1 84.
427-4 3 9 .
Kra! A. N . , H utcheon 1 . D . , Yu rimoto H . , Cuzzi J . N . , McKeegan K .
D . , Scott E . R . D . , Li bou rel G., Cha ussidon M., Aléon
J., Petaev M . (2005) Evol ution of oxygen isotopie com
position in the i n n e r solar nebula. Astrophys. J. , 622,
1 , 1 33 3 - 1 342.
Ma rrocchi Y., D e re n n e S., Marty B ., Robert F. (2005) l nteriayer
tra p p i n g of noble g a ses in insoluble organic matter of
J a n ney P . E. (2004) C l ues from Fe isotope variations
on the origin of ea rly Archean B I F s from Greenland.
Science, 306, 5704 , 2077-2080.
Hashizume K . , Chaussidon M., Marty B. (2004) Protosolar
ca rbon isotopie compositio n : i m plications for the origin
of meteoritic organics . Astrophys. J., 600, 1 , 4 80-484.
Kra! A. N., Libourel G., Good rich C . , Petaev M . 1 . (2004) Si lica
rich igneous rims around magnesian chondrules in CR
prim itive meteorites. Earth Planet. Sei. Lett. , 236, 3-4,
569-578.
ca rbonaceous chondrites: evide nce for co ndensation
Marrocchi Y., Razafitia n m a h a ravo A . , M icho! L. J., Marty B.
Sei. , 39, 1 2, 1 93 1 - 1 955.
Pack A., Shelley G., Palme H . (2004) Chondnu les with pecu liar
(2005) Law-press u re adsorption of Ar, Kr, and Xe on
carbonaceous materials (kerogen and carbon blacks) ,
ferrihydrite, a n d montmorillonite: Implications for the
tra p p i n g of noble gases ante meteoritic matter. Geo
chim. Cosmochim. Acta, 6 9, 9 , 241 9-2430.
Marty B. (2005) O n the Moon a s il was on Earth. Nature, 436,
705 1 , 6 3 1 -632.
Marty B . , Ro bert P. , Zimmennann L. (20 05) N itrogen and noble
gases i n m icro meteorites. Meteoritics & Planet. Sei. ,
40, 6, 8 8 1 -894.
ori g i n from fractionated nebular gas. Meteor. Planet.
REE patterns: implications for solar nebular condensa
tion at high C/0 . Science, 303, 5660, 997-1 000.
Pack A., Yurimoto H., Palme H . (2004) Petrogra p h ie and
oxygen-isotopic study of refractory forsterites from R
chondrite Dar al Ga n i (R3. 5-6 ) , u n e q u i l i brated ord inary
and ca rbonaceous chondrites. Geochim. Cosmochim.
A cta, 68, 5, 1 1 35-1 1 57.
L E S P U B L I CAT I O N S D E R A N G A2
Pack A., H oernes S . , G ô b bels M . , B ross R . , Buhr A. (2005) Stable oxygen isotopes - A new approach f o r tracing t h e ori g i n o f oxide inclu
sions i n steels. Eur. J. Minera l. , 1 7 , 483-493.
34
L E S P U B L I CAT I O N S D E R A N G A3
Chaussidon M., Gounelle
M. (2007) Short-lived rad ioactive
n uclides i n meteorites and ea rly solar system proces
ses. C. R. Geosciences. 339, 872-884.
Gounelle M . , Chaussidon M .
& Montmerle T. (2007) Irrad iation
in the eraly solar system and the orig i n of short-lived
radioactive nuclides . C. R. Geosciences. 339, 885-894.
Chaussidon M., Robert F. (2007) Formation d u syslè me solaire
: approche cosmoch i m i q u e dans le contexte a strophy
sique. C. R. Geosciences. 339, 859-86 1 .
L E S P U B L I CAT I O N S D E R A N G 8
Gargaud M . , Albarède
F. , Boileau L . , Chaussidon M., Douzery
E., Montmerle T. (2006) Dating methods and corres
ponding chronometers i n astrobiology. Earth, Moon
and Planets, 98, 1 1 -38.
Montmerle T., Augere a u J. C . , Chaussidon M . , Gounelle M . ,
M a rty B . , Morbidelli A. (2006) Solar system fo rmation
and early evol ution: the first 1 00 m i l l i o n years . Earth,
Moon and Planets, 98, 39-95
Martin H., Albarède F. , Claeys P. , Gargaud M . , Marty B . , Morbi
delli A. , Pinti D. (2006) B u i l d i n g of a habitable pla net.
Earth, Moon and Planets, 98, 97-1 5 1 .
L E S L I VR E S E T L E S C H A P I T R E S D E L I V R E S
Kallenberg R . , Clayton R . N . , Marty B . , Ott U . (sous presse) .
Isotopie variations among solar system objects . ln :
Isotopie compositions of light elements in the solar
system. lnstitute for Space Science. Kluwer Academy
Becker R . H . , Clayton R . N . , Gali mov E . M . , Lammer H . , Marty
B., Pepin R.O., Wieler R . (sous presse) . Terrestrial
pla nets. ln Kallenbach R. (Ed.) Isotopie compositions
of light elements in the solar system. lnstitute for Space
Science. Kluwer A cademy
Chaussidon M. (2007) Formation of the Solar system : a chrono
logy based on meteorites. ln «Lectures in astrobio/ogy
""· M. Garguaud, H. Martin & Ph. C/aeys eds, Springer.
45-74.
Chaussidon M. & Gounelle M . (2006) I rradiation processes
i n the ea rly solar system in «Meteorites and ear/y so/ar
system ""· O. Lauretta and L. Leshin eds, Arizona Uni
versity press, p 323-339.
Marty B. & Yokoch i R. (2006). water i n the Early E a rth. ln
Water in nominal/y anhydrous m inera/s. Rev. Mineral.
Geochem, 6 2 , 421 -450.
Chaussidon M. (2005) C h ronologie de la formation du système
solaire : les i nfo rmations don nées par les météorites.
ln: Des atomes aux planètes habitables, Presses Uni
versitaires de Bordeaux 57-78 .
Hewi ns R. H . , Connoly H . C . , Lofgren G . E . , Libourel G. (2005)
Experimental constra i nts on chondru l e formation . ln: ln
Chondrites and the Protoplanetary Oisk, Eds. A N Krot,
E R 0 Scott, B Reipurth. Astonomica/ Society of the
Pacifie Conference Series, 3 4 1 .
Kolod ny Y. , Chaussidon M. (2004) Boron isotopes in D S D P
cherts: fractionation a n d diagenesis. l n : Hill RJ, Leven
thal J, Aizenshtat Z, Baedecker MJ, et al. (Eds), Geo
chemical Society 1 -1 4 .
35
G É O D Y N A M IQ U E : C O U P LAG E S
E N T R E P R OC E S S U S
S U P E R F I C I E L S E T P R O F O N DS
Cherche u rs C N RS : 9
Enseigna nt-cherche u rs I N PL : 6
Enseigna nt-cherche u rs U H P Nancy 1 : 6
Doctora nts : 29
Post-doctora nts : 2
Nom bre de publications : 1 28 (82 A 1 , 7 A2 , 28 A3, 4 8 et 7 C h apitres d e l ivre)
Nom bre de thèses souten ues : 1 4
I N T R O D UCT I O N
Ce thème a été mis en place pour prendre en compte les couplages e ntre les processus superficiels
et profonds, en combinant pusieurs discipli nes (tectonique, pétrolog ie, géoch i m i e , géoch ronologie
et géomathématiques) . Quatre axes de recherches ont été mis en avant; ( 1 ) initiation d u riftin g ; (2)
modélisation n u mérique des objets géolog iques (logiciel gOcad) ; (3) subduction exhumation et (4)
processus magmatiques. Les personnes impliquées sont 1 0 enseigna nts-chercheurs (6 de I ' E N S G et 4
de I ' U H P ) , 5 chercheurs C N R S et 5 ingénieurs de recherche , auxquelles il fa ut ajouter 1 4 doctorants et
un post doctorant et de nombreuses collaborations au niveau national et i nternational. Ce thème à été
financé par de nombreux projets nationaux (Diety, Sedit et 3f, ANR blanche et Ca Tel) et i nternationaux (U E ,
collaborations avec le Maroc, le Québec, l a C h i n e . . . ) et dans le cadre du consorti u m gOcad. Ce thème a u ra
produ it depuis 2004, 59 publications de rang A. Il est à noter qu'en plus de son développement propre , le
logiciel gOcad a été de plus en plus intégré dans les a utres axes de reche rche.
I N I T I AT I O N D U R I F T I N G
Chercheurs impliqués : Mary Ford, David Jousse/in, Sylvain Bourlange, Christian Le
Carlier de Veslud, Edward A . Williams.
Thésards : Nicolas Backert, (CRPG-G2R) , Sébastien Rohais (IFP Rennes, CRPG)
Collaborations principales : IFP, Université de Rennes /, Université de Barcelona, Université
de Neuchatel (Suisse), EOS T, Université de Nantes, Université de Oregon, Université
de Hawaii, Université de Washington, Woods Hole Oceanographie Institution.
S O U R C E S D E F I N A N C E M E N TS
Corinthe (Mary Ford):
3F ( I N S U ) , 1 OK E u ro pour 8 partenaires (2007) ; CatTei@CR L , projet ANR de
F. Cornet, 1 2k E u ro (2007-09) ; DyeTi , , 13 k E u ro (2004-06)
Remiremont (Sylvai n Bourlange) : 1 9 k Euro . Subvention jeune chercheur, Région Lorra i n e .
LE G O L F E D E C O R I N TH E
Le Golfe de Corinthe (ouest de la Grèce) est la ci ble d'une activité de recherche internationale intense
focalisée sur les phénomènes sismiques, nota mment avec la mise en place du ' Corinth Rift Laboratory'
(CR L) . Depuis 5 ans, les équipe du CRPG et d u G2R ont travaillé sur l'h istoi re complète du rifting de
Corinthe dans le cad re de 4 projets nationaux (GdR Cori nthe, DyeTl , AN R catTei@CRL, 3F). Nos objectifs
37
sont de com prendre tous les aspects du développement du rift depuis son initiation en utilisant une approche
m u ltidisciplinaire couplant la ca rtographie géologique avec les analyses structurales, sédimentologiques, bio
stratigraphiques et géoch i miques. Deux thèses ont été lancées en 2004 dans le cadre de ces recherches:
l'une vient de se terminer (S. Rohais, Rennes-I FP-CR PG) et l'autre doit s'achever début 2008 (N. Backert,
C R PG-G2R). Q uatre g rand types de résultats ont pu être obtenus.
Evolution détaillée du rift
G râce à de nom bre uses campagnes de
terrains, il a été possible de constru ire une
nouvelle carte géologique sous SIG des dépôts et
les failles syn-rifts. Une nouvelle stratigraphie syn
rift a également été établie et les un ités ont pu être
corrélées entre les blocs de failles (FigGeodyn 1
ci-dessous) Nous montrons que le rift a évolué
e n trois phases (Ford et al. , 2007: Roh ais et al.
2007) :
FigGeodyn l . Nouvelle carte géologique
de la partie centrale de la côte sud du
Golfe de Corinthe.
N
10
0
L-----J-----� km
Deposition al environment
West
Gilbert ·type fan deltas
East
Upper Group
c=J
�
Pre-rift succession
Present day Gilbert deltas
Upper Pleistocene Gilbert deltas
Slope breccias
• • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • •• • • •• • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Middle Group
Gilbert -type fan deltas
Coarse Congl o m e rates
Derveni Fm
Distal clastic turbldltes
••••••••••••••••••••••••••••••••
Lower Group
Derveni Fm
Marine Umestone
Katafugion Fm
Fluvial, Fluvio-Jacustrine
Ladopotamos Fm, Melisia Fm
Alluvial cg/s, Fluvial
Kalavrita Conglomerate Fm.
Le Rift M oyen (1 .2-0.6 M a ; M iddle Group)
est caractérisé par u n e aug mentation de la
subsidence mais dans u n rift beaucoup plus étroit,
38
U/C
Deep marine clastics
Le Rift P récoce (4-2 Ma à 1 .2 M a , Lower Group)
était large et dominé par des blocs basculés
remplis par des dépôts alluviaux allant jusqu'à 1 .3
km d'épaisseur dans l'ouest venant du W et WSW
et passant à des dépôts lacustres épais vers l'est.
Le taux de d istension était faible et le rejet vertical
sur les fa illes était < 1 .5 km.
Î
Middle Group
U/C
Depositional environment
Coarse conglomerates
Gilbert ·type fan deltas
and their alluvial fans
Aiges H tero l ithic Fm
Distal clastic turbidites
e
Lower Group
�
1:�::;: :=�-�::;-1
�� ::)j:}j:l
AigesHeterolithlc Fm
Valllml Heterolithlc Fm
Eksochi Conglomera te Fm
Turbidites (/acustrine?)
Fluvio·lacustrine
Alluvial cgls, Fluvial
et par le dépôt de deltas géants de type Gilbert.
La base du M iddle Group est marquée par une
discordance importante à l'ouest qui disparaît vers
l'est.
Le Rift Tard if (Upper Group): A partir de 0.6 Ma le
rift est devenu encore plus étroit et est associé à
un soulèvement de la cote sud dont le taux varie
de 1 . 1 a 1 .5 mm/a. Le taux de distension augmente
accommodé par des déplacements vertica ux plus
im porta nts sur quelq ues grandes failles.
Arc h itect u re strati g ra p h i q ue des g ra n ds G i l be rt Deltas ( P l é i stocè ne i nfé ri e u r à m oye n)
Pendant le Pléistocène inférieur et moye n ,
u n e d izaine de fan deltas de type Gilbert (Gilbert
deltas) se sont déposés dans le rift de Corinthe .
Ces deltas, q u i sont d ' u n e ta ille exceptionnelle
(jusqu'à 900m d'épa isseu r et j usqu'à 4 km de
rayon) , sont aujourd ' h u i soulevés et incisés
par les rivières de la côte sud d u Golfe. Ceci
l
western section
wsw
(b)
ASOMA n PlATEAU
l
centre section (a)
Keranitis River Valley
DIOl
Vouralkos De/ra Conglomerates
FigGeodyn2. Profil orienté ENE-OSO de la partie
proximale du delta de Vouraikos orthogonal à sa
direction de progradation, montrant la discordance à
sa base (USJ et la paléo-va/lée remplie par le delta
précoce. Adapté de Ford et al. (2007).
KAS TIL LIA PLA TEAU
�
�
Slltsrone and v.t. scmdswœ
of prOOmal pro.della.
a permis de conduire des études poi ntues sur
leur architecture et leur faciès, afi n de mettre
en évidence le rôle des paramètres cli matiques,
eustatiques et tectoniques dans la construction de
ces deltas. Nous nous sommes focalisés sur les
deltas Pléistocène i nférieur à moyen de Vourai kos
(FigGeodyn2 ci-dessus, M alartre et al. 2004, Ford
et al. 2007) , de Keri n itis (Backert et al. soumis) et
d'llias-Evrostini (Rohais et al. 2007) .
La base du delta de Vouraikos (800m) est
marq uée par une discordance érosive majeure .
Le delta est composé de 5 u n ité stratig raphiques
(US) séparés par des discordances o u des
surfaces stratigraphiques sign ificatives. L' U S 1
est affectée par u n anticlinal syn-sédimenta ire
de type rollover, i mpliquant l'activité d'une fa ille
ENE
Ladopotamos R1ver Valley
Vouraikos River Volley
f:�::::: !:::.:g:j
Ladopowmas Fm. Kacatugion Fm. Bflci Derveni w1it
normale listrique précoce . L' édifice est cou pé
par des fa illes normales planaires syn- et post
séd imenta ires. Les datations palynologiques
préliminaires, nous indiqueraient q u e les 5 U S
s e sont déposées pendant u n e période de 400
à 600 ka, ceci i m pliquant que chaque US peut
représenter une période i nter-glaci a i re de 1 00 ka
(défini par les assem blages palynolog iques) . Ce
signal eustatique est superposé à une subsidence
contrôlée par la faille de Pirg aki-Mamoussia .
On peut reconnaître, l ' i n itiation , la croissance
et la décélération de cette faille normale. U n e
discordance i nterne majeure e ntre U S 1 et
US2-US3 représente un évènement tectonique
anorma l . La même s u rface stratigraphique
majeure est reconnue dans les deux a utres d eltas
'
le Kerinitis et le llias-Evrost i n i .
Bases de don nées et m odèles géométri q ues so u s S IG -gOca d
Depuis plusieurs an nées, le CRPG a acquis
une grande expérience dans la réalisation de
modèles n u mériques cou plant l'util isation de SIG
et d u modeleur 30 g Ocad (projets nationaux:
GéoFrance 30 M assif Centra l , Fossé rhénan,
projet A N R TectoAn not (Le Carlier et al. 200 1 ; Le
Carlier et al. 2005 ; Ford et al. i n press; Salles
et al. 2007) . Dans le cadre de l'étude d u
golfe de Corinthe, u n e analyse d e s données
de terrain et de la cinématique d u réseau
de failles d u rift a été i n itiée, dans le but de
mieux contra indre la pro pagation des failles
et la migration de leur activité dans l'espace
et dans le temps (Ford et al. 2006; Rohais
et al. 2006 ; Backert et al. 2005) . Toutes
ces i nformations o nt été i ntégrées dans un
modèle 30 sur le modeleu r gOcad , couvra nt
FigGeodyn3. Vue du NE du réseau de failles
ons ho re de la côte sud du golfe de Corinthe
mettant en évidence leur forte connectivité.
Faille d ' Helike
une zone d'enviro n 40 par 30 km le long de la
côte sud (FigGeodyn3) . C e trava il montre q u e
l e s principales failles d u secteu r s o n t beaucoup
plus connectées latéralement q u e n e le laissaient
présager les cartes géologi ques antérieures.
+
s km
----��
39
Etudes géomorphologiques, évol ution d u réseau hy d rog ra p h i q u e
Une étude d u réseau hydrog raphique de la
côte sur d u golfe de Corinthe a été menée à
l'aide du S I G à partir d ' u n M NT à 75 rn issu du
S RTM . A l'aide de relations d u type Pente/Aire
d rai née, il a été possible de mettre en évidence
s u r ces rivières l'existence d ' u n léger déséquilibre.
Cependant, les variations fa ibles du coefficient de
pente suggèrent une relative u n iformité du taux
de sou lèvement dans la région étudiée : les 30
km de la marge sud du golfe à l'ouest de la ville
d'Aigion.
I N I T I AT I O N , É V O L U T I O N E T DYN A M I Q U E D E S R I FTS E T D O R S A L E S
Le traitement de don nées de
tomographie à la dorsa le Est
Pacifique, a été poursu ivi et achevé
en 2006 (Toomey et al. , 2007) . Cette
activité, non affichée dans le plan
q uadrie nnal précédant a été un des
axes de recherche les plus i mportant
pour D. Jousseli n . L'étude présente
la première image d'une tranche
de mantea u , à 8 Km de profondeur
(FigGeodyn4 ci-contre) . Elle révèle
que les zones riches en magma
n e sont pas toujours exactement à
l'aplomb de la dorsale, mais peuvent
s'en écarter de plus de 1 0 km. Là
où les zones riches en magma se
trouvent sous la dorsale, les é ruptions
volca n iques sont plus fréq uentes et
les phénomènes hydrothermaux plus
vigoureux. I l est a ussi montré que
les mouvements d u manteau ne sont
pas passifs , mais que ce sont eux, au
contraire , q u i i nfluencent la dynamique
des plaques sus-jacentes.
Rellof de la
eor.are Est-r>acnrque �;,.._...,:.
_ ,a.., .Q::7 ·
1:2
1:<4 7�8
1:a a:o
Vp. ......
a�
8�4
FigGeodyn4. vue en perspective de la structure sismique du manteau
(JOkm de profondeur) et de la bathymétrie sus-jacente. La limite de
plaque évolue pour mieliX correspondre à la zone d 'alimentation en
magma dans le manteau (cf sens de rotation de la limite figurée en
pointillé). La segmentation de la dorsale (OSC) est le résultat de la
géométrie en échelon des zones d 'alimentation dans le manteau.
P R É S E N C E DE F L U I D E S DAN S LA Z O N E D E S I S M I C I T É D E
R E M I R E M O N T- E P I N A L - R A M B E R V I L L E R S
Ce projet est centré s u r l'étude de l a zone
de sismicité de Remiremont-Epinai-Ra mbervilles
dans les Vosges. I l vise à étudier les relations
e ntre les circulations de fl u ides dans les failles
et la relation avec la genèse des séismes.
La région que l'on peut définir par le triangle
Epi nal-Remiremont-Rambervillers présente une
sismicité orientée grossière ment Nord-Sud. La
profondeur d e n u cléation de ces tremblements
•.5
3.5
Ê
�
'ë.
..
.c
c
10
2.5
"
1.5
20
Distance along profile (km)
40
0.5
de terre n'est que très imparfa itement connue.
Elle est de l'ordre de 5 km. La mise en œuvre
des techniques de prospection mag nétotellurique
a permis de construi re une image de résistivité
électrique apparente du sous-sol le long du profil
(FigGeodyn5 ci-dessous) . Cette image révèle un
fort contraste de résistivité électrique entre la partie
Nord et la partie Sud d u profil ; la conductivité
électrique étant plus élevée au Nord .
Nous
interprétons cette structu re électrique du sous
sol comme le reflet de la présence dans la partie
Nord d ' u n réseau de failles saturées en flu ides
entraînant une dilatance des fractures affectant
le massif et augmentant ainsi la con nectivité des
réseaux de fractures.
La mise en relation d u profil de résistivité
électrique apparente réalisé avec la répartition
Fig. Geodyn5. Résistivité électrique apparente du sous-sol
le long du profil s 'étendant de Faymont à Rambervillers,
soit sur 41 km.
spatio-temporelle des séismes ayant affectés
la rég ion montre q u e la rég ion affectée le plus
récem ment par des tremblements de terre
correspond à la zone qui présente la plus fa ible
conductivité électrique. Cette observation renforce
l' hypothèse d'un lien e ntre les zones affectées
par des tremblements de terre , et la présence
d'un réseau de faille d i laté par des fl uides en
surpression .
D I ST E N T I O N E N C O L L I S I O N : LE FOS S É R H É N A N
U n modèle 3D du bassin d e Dannemarie
(extrém ité S du Fossé Rhénan) , intégrant toutes les
données disponibles (puits et 70 lignes sismiq ues)
a été construit sur le modeleur gOcad (Le Carlier
de Veslud et al. , 2005) . Ce modèle montre un
contrôle de la subsidence par des flexures syn-rift
kilométriques associées à des failles normales.
Ces flexures sont interprétés com m e des plis par
propagation de faille, se développant a u dessus de
failles normales. De telles structures s'expliquent
par (Ford et a l . , in press) : ( 1 ) la réactivation de
failles de socles favorablement orientées, (2) la
présence de couches visqueuses permettant un
découplage vertical de la déformation , (3) u n taux
de déformation lent.
A plus grande échelle, une méthodologie
nouvelle (Bourgeois et al. , in p ress) a été
proposée pour séparer les signatures de rifting
et de flambement lithosphérique dans le N W de
l'avant pays alpin. I l e n ressort que les g rands rifts
cénozoïques se sont développés principalement
entre 37 et 1 7M a alors q u e le fla m bement
lithosphériq ue s' est développé dans les derniers
1 7 M a . Le remplissag e de ces rifts a été affecté
par le développement de ces plis (lo n g u e u r d'onde
de 270 km et amplitude vertica l e d e 1 500m) ,
avec une érosion dans les anticl i n a ux et une
sédimentation dans les syncli naux.
M O D É L I S AT I O N N U M É R I Q U E D E S O BJ E T S G É O L O G I Q U E S
Chercheurs : Jean-Laurent Mallet, Guillaume Caumon
Ingénieurs de recherche : Jean-Jacques Royer, Pierre Jacquemin, Christian Le Carlier de
Veslud
Doctorants (année de soutenance) : Evelyn Bennewitz (2009), Luc B uatois (2008), Laurent
Castanié (2006), Lœtitia Macé (2006), Laurent Labat (2004), Emmanuel La b runye (2004),
Emmanuel Fete/ (2007), Pierre Kedzierski (2007), Bruno Leflon(2005), Rémi Moyen
(2005), Pierre Muron (2005), Luciano Pereira dos Reis (2005), Laurent Souche (2004),
A nne-Laure Tertois (2007), Marc-Olivier Titeux (2008), Sarah Vite/ (2007).
Postdoctorant : Ling Zhang (2005-2006).
Nombre de thèse soutenues : 11 thèses de doctorat + 1 HDR.
Collaborations : Stanford (USA), Harvard (USA), FU-Berlin (D), PUC, Rio de Janerio
(Brésil), Univ. Freiberg (D), IFP (Paris), UMR G2R, Inria-Lorraine, GDR ZAM, c onsortium
gOcad (77 universités et 22 industriels), EarthDecision!Paradigm, Total, Chevron (USA),
Petrobras (Brésil).
Distictions :
Prix Nico/aus-Joachim Lehmann, pour la thèse de Tobias Frank, a ttribué par la Saxonian
confederation of information technologies (Sax-fT), 2006
Mathematica/ Geology best paper award: Mallet J. -L. (2004). Spa ce- Time mathematica/
framework for sedimentary geology. Mathematica/ Geo/ogy, 36 (1), 1 -32.
Grand Prix Dolomieu de l'Académie des Sciences - J. L. Mallet (2004)
Prix Marcel Roubault de l'Union Française des Géologues. J. L. Mallet (2005)
AA PG Distinguished Lecturer - J. -L. Mallet (2006)
La modélisation tridimensionnelle des objets géologiques est une étape essentielle pour la com p réhension
et la qua ntification des processus géologiques, ainsi que pour une gestion raisonnée des ressources
naturelles. Au cours de ce dernier quadrien nal, nos travaux de recherche ont touché à plusieurs aspects de
la géomodél isatio n , depuis la visualisation et l'interprétation sismique jusqu'à la gestion d'ince rtitudes sur les
écoulements dans les réservoirs.
41
V I S U A L I S AT I O N ET I N T E R P R ÉTAT I O N A U TO M AT I Q U E D E D O N N É E S S I S M I Q U E S
L' interprétation d'horizons dans un cube
sismique
s'appuie sur la cohérence du
signal sismique. E n revanche, la détection de
failles req uiert des outils de visualisation pu issants
(FigGeodyn6 ci desso u s , Castanié et al. , 2005) , ou
le calcul d'attri buts sismiq ues particu liers, comme
la semblance. C'est à partir de tels attributs
qu'une méthode de construction utilisant une
double tra nsformée de Hough a été développée
pour extraire automatiq uement et séparément les
fa illes (Jacq uemin et M allet, 2005) .
L' interprétation sismique demande également
de visualiser de gigantesques volumes de
données. Pour cela, nous avons travaillé, en
partenariat avec la compagnie Earth Decision et
le Loria, sur la parallél isation à la fois d u stockage
des données et le traitement graphique de ces
données (Castanié et a l , 2005 ; 2006) .
FigGeodyn6 : Rendu volumique de données sismiques sans (A) ou avec (B) application d'un modèle d 'illumination locales.
Ce modèle d 'illumination permet de mettre en évidence les horizons et les failles (voir flèches) en 3D.
M A I L LAG E S 30 N O N S T R U CT U R É S
Les méthodes d e maillages mises au point
avant 2003 ont été prolongées pour permettre la
visualisation de g rilles fortement non structurées
(Cau m o n et al. , 2005 ; B u atois et al. , 2006). Par
ailleurs , nous avons m ontré comment uti liser ces
maillages efficacement pour constru ire rapidement
des su rfaces complexes com m e des dômes de sel
(FigGeodyn7 ci-contre, Fra n k et al. , sous presse) .
Pour cela , nous proposons de calculer une
fonctio n implicite sur tous les nœuds du mai llage,
en contraig nant sa valeur à 0 a u n iveau de points
de données, et son g radient par des poi nts de
contrôle placés interactivement. La surface est
alors o btenue implicitement par une isovaleur de
ce cha m p scalaire . L'originalité de cette approche
réside dans la parfaite prise en compte des failles,
et dans la gestion d u niveau de précision souhaité
par un raffinement adaptatif du maillage.
Points de
données
Surface
obtenue
Fig. Geodyn 7 : Reconstruction automatique d 'un dôme
de sel par fonction implicite à partir de points de données
(avec l 'aimable autorisation de Shell)
R E S TA U R AT I O N 3 0 D E S T R U CT U R E S G É OLOG I Q U E S : D E S C L É S PO U R VAL I D E R ET P R É D I R E
La reconstruction 3 D des objets géologiques
s'appuie avant tout sur l'intégration quantitative
des d o n nées d'observation. La prise en compte
des processus géolog iques ne peut donc se faire
que de manière indirecte . Outre l'observation,
une validation quantitative des géo-modèles est
donc n écessaire. Dans le cas des formations
sédi m e ntaires, elle passe en particulier par
la restau ration des structures. Pour cela , une
42
approche par éléments fi nis a été développée,
sous une hypothèse de comportement élastique.
La relaxation dynamique a été utilisée pour gérer
les failles (FigGeodyn8 ci-après) . Ces approches
fournissent une carte 3D des déformations subies
par le modèle au cours d u temps, lesquelles sont
un indice de réalisme, et, dans certains cas,
fourn issent de précieuses informations sur les
réseaux de fractures.
FigGeodyn8 : Restauration couche par couche d 'une structure faillée synsédimentaire (modèle Chevron/Harvard)
M I S E E N Œ U V R E D E S CO N C E PTS D E C H R O N OS T R AT I G R A P H I E
DA N S L E S M O D È L E S D ' A R C H I T E C T U R E S T RAT I G RA P H I Q U E .
La mise e n forme mathématique des concepts
de stratigraphie séquentielle est une approche
orig inale développée dans le projet Gocad (Mallet,
2004 ; M oyen et al. , 2004) . Elle défi n it les horizons
géolog iques comme des surfaces équipotentielles
du tem ps géologique (FigGeodyn9) . Ce modèle
géoch ronologique permet d'une part de découpler
la re présentation de la géométrie du sous-sol de la
FigGeodyn9 :
Principe
du modèle Géochron, et
résultat de la modélisation
du champ de porosité dans
un
réservoir
fluviatile
faillé. À gauche : deu.x
sections verticales et une
surface isochrone faillée.
À droite : cube de porosité
construit dans l 'espace
chronostratigraphique.
représentation de ses p rop riétés pétrophysiques
(Mallet, 2004, Caumon et al. , 2004) . D'a utre
part, il donne accès au taux de sédimentation,
qui peut être utilisé e n liaison avec les variations
eustatiques et le taux de subsidence pour calculer
des probabilités d e faciès e n tout point de l'espace
géologique (Kedzie rski et al. , 2007) .
Espace Géologique actuel :
Structures plissées et faillées
x
C A RACT É R I SAT I O N D E R É S E R VO I R S F RACT U R É S
La distribution d e fractures dans l e sous-sol
est extrêmement difficile à appréhender à partir
des données du sous-sol. Pour cette raiso n ,
nous n o u s sommes i ntéressés à la génération
stochastique de réseaux de fractures à partir
des déformations calculées par resta u ration
structurale (Macé et al. , 2004 ; 2005 ; Royer et al. ,
2004) . Dans des réservoirs fracturés, ces réseaux
sont constitués typiquement par des millions de
fractures. I l est donc i ndispensable d'effectuer
une mise à l'échelle avant d'envisager une
simulation d'éco u l ement. Cette mise à l'échelle a
fait l'objet d'un trava i l original q u i offre u n excellent
compromis entre précisio n , rapidité et facilité
d' exécution (Vite! , 2006) .
43
M O D É L I S AT I O N D E S I N C E R T I T U D E S
Tout modèle tridimensionnel du sous-sol est
empreint d'ince rtitudes. La gestion du risque
sismique o u pétrolier passe nécessairement
par une modélisation de ces incertitudes, qui
concernent à la fois la géométrie des objets
géologiq ues et leurs propriétés. Les résultats
o btenus par l'équipe pour la modification
i nteractive des géométries d' horizons et de
failles sous contraintes d e cohérence géologique
(Ca umon et al. , 2004 ; Tertois et al. , 2007) sont
des points-clés pour cette modélisation, car
ils permettent de générer plusieurs modèles
possibles en perturbant une i nterprétation de
référence.
L' intég ration des incertitudes dans les
processus d'analyse de risque est une tâche
complexe q u i doit déterminer et classer les
paramètres incertains les plus significatifs. Dans
ce cadre , nous avons également développé un
cadre théorique et logiciel pour calculer l'impact
d'un ensemble de paramètres incertains sur
la réponse d u modèle (Fetel et Caumon, sous
presse) .
S O U R C E DE F I N A N C E M E N T
Consortium Gocad
P R OC E S S U S M AG M AT I Q U E S
Participants : Pierre Barbey, Peter Burnard , Françoise Chalot-Prat, Alain Cheilletz, Etienne
De/oule, Stéphanie Duchêne, François Faure, Béatrice Luais, Daniel Ohnenstetter,
Maryse Ohnenstetter, Laurie Reisberg
Doctorants et post-doctorants : Elsa Pupier (2006), Mathieu Roskosz (2004), Olivier
Rabeau, Clément Yonta Ngoune, Benoit We/sch
Collaborations : A -S. André (G2R), M-C Boiron (G2R), J. P. Burg, (Zürich), F. Bussy
(Lausanne), K. Far/ey (Ca/tech), T. Fischer (New Mexico), D. Gasquet (Chambéry), D.
Graham (Oregon), C. Harris (A frique du Sud), D. Hilton, (Scripps), J. Leroy (G2R), C.
Pin (Clermont), J. Pons (Orléans), M. Toplis (Toulouse), M. Tredoux (A frique du Sud),
X. Zhi (Chine)
S T R U CT U R E S ET T E XTU R E S A S S OC I É E S À LA C R I S TA L L I SAT I O N D E S M A G M A S
Les
textu res
sont
des
marq u e u rs potentiels des processus
mag matiques et peuvent donc, à ce
titre , apporter des contrai ntes fortes
sur les mécanismes et la cinétique
d e mise en place des magmas
(FigGeodyn 1 0 ci-contre) .
FigGeodynlO : Structures et textures des roches
magmatiques. A) Litage dans le pluton du
Do/bel, Niger (thèse E. Pupier 2006) B) Olivine
dendritique (photo F. Faure) C) Zonation dans
un plagioclase (thèse E. Pupier, 2006).
Les
approches
expérimentales
visent à établir le lien entre
croissance cristalline, histoi re du
refroidissement des magmas, et
texture des roches mag matiq ues.
Plusieurs études ont été menées
dans ce sens.
1) En partant d'un liquide j uste au
dessus de la transition vitreuse,
les expériences de dévitrification
44
8)
2000
�ml
3000
ont mis en évidence la facilité de germination et
de cristallisation de phases métasta bles et non
stœch iométriques (Roskosz et al. , 2005) ,
2) En partant d'un liquide surchauffé, des
expériences de cristallisation dynamique ont
permis d'associer les variations de morphologie
de l'olivine aux processus contrôlant la croissance
cristalline (Faure et al. , 2007) et d'expliquer l'origine
des inclusions magmatiques dans les olivines e n
fonction d e s mécanismes de croissance mis e n
j e u (Fa u re e t Schiano, 2005) . L'appl ication de
ces recherches purement expéri mentale a permis
d'apporter des réponses à des énigmes telles q u e
les mécan ismes de cristallisation i m p l iq ués d a n s
l a formation de la texture spin ifex d e s komati ites
(Faure et al. , 2006) o u la dynamique dans les
chambres magmatiques des rides océaniques
(Faure et Schiano, 2004).
3) Des expériences de cristallisation réalisées sur
des basaltes ont permis d' esti mer les influences
·
relatives d e la vitesse de refroidissement, d e
l'accolement de cristaux e t d u m o d e de nucléation
sur l'évolution des d istributions de tailles de
crista ux (CSD) de plagioclases a u cours de la
cristallisation (thèse E . Pupier 2006 , P u pier et al. ,
subm). La forme log-linéaire décro issa nte des C S D
est expliq uée p a r une décroissance exponentielle
du taux de nucléation en fonction d u temps au
début du processus de cristallisation. Cependant,
lors du refroidissement, la pente des CSD s'aplatit
de façon sign ificative. Les textures montrent
que cela résulte principalement d'un processus
d'agglomération des crista ux, qui conduit à u n e
d i m i n ution relative du nom bre de petits cristaux
au profit des plus g ros. Nous montrons par ailleurs
que l'h istoi re thermique au-dessus d u liquidus a
un rôle majeur sur la cristallisation (nucléation
hétérogène dominante) .
Parallèlement aux études expérimentales,
l'étude des complexes lités a permis de mettre
en évidence l'interaction entre les processus
fraction née)
(cristall isation
pétrologiques
et
mécaniques
(sédimentati o n ,
convection
compositionnelle , compactio n , gonflement des
intrusions par recharges mag matiq ues) dans la
genèse du litage .
D a n s le pl uton a l ca l i n d u D o l b e l , n o u s
montrons (Pupier et al. soumis) , à p a rt i r de
l'étude des textures et des g radients ch imiques
dans les phases m i nérales (i) q u e la crista llisation
fractionnée joue u n rôle fonda mental dans le
développement d u litage a u cou rs de la mise e n
place des plutons (ii) q u e non seulement e l l e n'est
pas antagoniste d ' u n e m ise en place par injection
pulsée comme cou ra m m ent considéré par de
nombreux auteurs, mais q u'elle est étroitement l iée
à ce processus. Dans les plutons calce-alcalins de
Tarçouate (Maroc) (Pons et al. 2006) et B udduso
(Sardaig ne) (Barbey et al. sou m is) , nous montrons
(i) que le développement d u litage est étroitement
lié à une convection loca l e (et non pas à l'échelle
du corps plutonique) probablement sti m u lée
par l'injection i nterm ittente de magma mafique
dans un magma granodioritique e n cours de
cristallisation (ii) q u e les mélanges magmati q u es
peuvent localement avoi r un rôle i mportant sur le
développement des schlieren et d u litage.
Enfi n , nous avons a bo rdé le rôle de la
cinétique sur les réactions se prod uisant à la
transition solide-liquide, aussi bien lors de la
fusion partielles (mig matites, g ra n u l ites) que de
la cristall isation (gran ites a l u m i n e ux) . A partir de
l'étude des intercroissances q u e forment le grenat,
la cordiérite et la tourmaline avec le q u a rtz, nous
montrons que la désta bil isation de la biotite et
la croissance des m i n é raux ferromag nésiens
alumineux résultent d'un processus unique lié aux
propriétés de diffusion d e S i et Al dans les liq uides
silicatés (Barbey, accepté) .
LE M A G M AT I S M E DU M A N T E A U
La signature géochimique d ' u n magma
provenant
d u manteau est contrôlée
à la fois par la composition de la source,
par les processus de fusion partielle et d e
différenciation, e t p a r l ' interaction éventuelle avec
la l ithosphère . Les gaz rares sont parmi les outils
les plus adaptés pour étudier ces processus. Le
laboratoi re des G az Rares d u CRPG a suivi deux
pistes afi n d'aborder ce sous thème. 1) l'étude
d'échantillons synthétiques (ol ivines et verres de
ca rbonatite ou de silicate) , équilibrés avec une
atmosphère enrichie e n gaz rares a u Laboratoi re
Haute Tem pérature du CRPG et puis analysés
au laboratoire des gaz rares et 2) l'analyse
d'échanti llons naturels, notamment les verres
basaltiq ues des rides médie-océa n i ques et des
ga volca n iq ues de Tanzanie.
L'o bjectif des expériences à haute tem pérature
était de contraindre le partage des gaz rares
entre plusieurs phases fondues lors de la fusion
du mantea u . P ri n cipalement , nous avons étudié
le partage de l ' H e et d e l'Ar e ntre des l iqu ides
carbonatés (qu i existent dans le m a nteau , et
qui forment des réservoirs importants pour les
éléments incompatibles) et des phases sil icatées,
solides ou liquides (FigGeodyn 1 1 page suivante) .
Nous nous sommes i ntéressés également a u
problème du partage d e l ' H e entre l e s olivines et
les liquides silicatés. N o u s avons constaté q u ' i l
existe au m o i n s d e u x s ites d e solubilité de l ' H e
d a n s l e s grains d'olivi n e , c e q u i remet e n cause
les études antérieures.
En parallèle, nous a n a lysons des écha ntillons
naturels, notamment des gaz volca n iques de
Tanzanie, produ its d u seul volca n carbonatitique
mondial, et u n e série de verres basaltiques
45
prove nant de la ride du Galapagos est en cours.
A ca use de son i nteraction ride - panache, cette
ride est la cible de plusie u rs études géophysiques
et géoch i m iques, dans lesquelles le laboratoi re
gaz rares d u C R P G est i m pliqué pour l'étude
des g az rares légers ( H e , Ne, Ar) . Les premiers
résultats montrent que, a lors que l'He est dominé
par une origine asthénospherique, le Ne provient
essentiellement du panache.
U n e a utre facette d u magmatisme mantellique
i nvestiguée au CRPG concerne l'interaction
tectonique et géochimique entre le volcanisme
et la lithosphère océan i q u e ou continentale. Le
rapport e ntre le mag matisme et le développement
de la lithosphère océanique est également
abordé sous le rubrique « Rifting » . Dans une
étude d ' u n e ophiolite alpine (Chenaillet-Aipes) ,
nous démontrons le l i e n entre le volcanisme
et les processus tectoniques lithosphériques
(Chalot-Prat, 2005) . L'étude d e l'interaction entre
le magmatisme mantellique et la lithosphère
continentale montre q u'elle . donne lieu à la
modificatio n des compositions géochimiques des
basaltes, mais également à celles des péridotites
lithosphériques, nota mment en ce qui concerne
les éléments hautement sidérophiles, comme le
Re et l'Os (Reisberg et a l . , 2004; 2005) .
1 0-ô
K/Ca
0
1 .5
0.5
c
1 o·7
1 o-s
[]
a
Hélium
Arg o n
[]
1 0-9
c
1 0·10
FigGeodynll . Solubilité de l 'He et de l 'Ar dans les liquides
carbonatés selon le rapport KICa. Les expériences ont
montré que les solubilités de l 'He et de l 'Ar dans des liquides
carbonatés (carrés blancs - He; carrés gris - Ar) et silicatés (rectangle blanc
He; rectangle gris - Ar) ne sont pas très différentes.
L E S C O N C E N T RAT I O N S M É TAL L I F È R E S L I É E S D I R ECT E M E N T O U
Pla'$.
I N D I R E CTE M E NT AU M AG M AT I S M E
0
QI
QI
0:::
�
-200
1:1
1/l
c:
�
QI
:!:
.s
[] lfl []
[]
.B.
-
7
Merensky
cc
�
1:1
-400
QI
>
m c
..
lU
� -600
u
I
.s=
rD
.!21-600
QI
::I:
-1 000
0.1 0
[]
[]
1
Mantle
u
0.1 2
1::.. Hart & Kinloch laurite
1::..
[]
Hart & Kinloch erlichmanite
Schoenberg et al.
1:1 McCandless et al.
ill Platreef pyroxenites
0. 1 4
0. 16
1 aros/1aaos.
1
0.1 8
Crus!
0.20
Le
magmatisme
induit
parfois
des
concentrations en méta ux précieux, comme les
éléments du g roupe du platine (EGP). Cependant,
les méca nismes exacts de cette conce ntration
(ségrégation des sulfu res, hydrothermalisme . . . )
restent très débattus. Cette controverse est
particulièrement vive pour le complexe du
Bushveld, e n Afrique d u Sud, qui représente la
source la plus i mporta nte des EGP a u monde .
Nous avons entrepris une étude Re-Os du Platreef,
dans le lobe du Nord du B ushveld, un gisement
d ' E G P qui a été peu exploité jusqu'à récem ment.
Notre but éta it de mieux comprendre le lien entre
ce g isement et les autres m i néralisations en
E G P du Bushveld . Nos résu ltats (FigGeodyn 1 2
ci-contre) ont démontré u n e parenté entre le
Platreef et le célèbre Merensky Reef de la partie
princi pale du B ushveld , avec un taux i mportant de
contam i nation crustale profonde dans les deux
cas (Tredoux et al. , soum is) .
____....
FigGeodyn12. Rapports 1870sf18lJOs initiaux (à 2.05 Ga) des pyroxénites du Platreef comparés à d 'autres données
isotopiques d 'Os du Bush veld. La similarité entre la composition isotopique du Platreef (lobe du Nord) et celle du
Merensky Reef (lobes de l 'est et de l 'ouest) suggèrent une parenté entre les deux gisements. Un composant crustal
important est exigé dans ces deux zones de minéralisation.
46
Le magmatisme provoque un transfert de
matière entre le manteau et la croûte , ainsi que
dans la croûte elle-même , et donne souvent lieu
à la concentration de métaux précieux. Nous
nous intéressons à deux cas particuliers, celui
des gisements de l'argent et de l'or de I'Anti-Atlas
marocain et celui de la ceinture centrale Mexicaine.
I l s'agit de mettre en évidence le rôle des m u ltiples
réservoirs de la lithosphère continentale dans
l'origine du stock de métal concentré. Le
gisement d ' I m iter, g isement associé à l'évolution
ta rdi-panafricaine de la marge continentale Anti
atlasique (Gasquet et al. , 2005) , est aujourd ' h u i ,
avec un potentiel de 8000 t d'Ag , u n d e s tout
premier site de production d'Ag dans le monde.
Les travaux de thèse de G illes Levresse ont permis
d'établir l'âge et la source de la mi néralisation,
nota mment a u moyen de l ' utilisation de la sonde
ion ique CAM ECA IMS 1 270 d u CRPG et des
traceurs isotopiques Re-Os et soufre (Cheilletz et
al. , 2002; Levresse et al. , 2004) . Pour la Société
minière partenaire , l'établissement d ' u n nouveau
modèle métallogén ique de type épithermal permet
de produ i re des guides d'exploration extrêmement
efficaces sur le plan tactique et sur le plan
stratégique. Au M exiq ue, les premiers résultats
des travaux conduits en collaboration avec I'U NAM
(Centre de Quéréta ro) montrent pour la première
fois l'impl ication d ' u n magmatisme de type
adakitique dans la genèse des m i néra lisations
Au-Fe de type skarn . Ces travaux se po u rsu ivent
aujourd'hui avec notamment la réi nterprétation
des modèles génétiques d e certains giseme nts
de type VM S (Francisco y M adero) o u skarn
(Charcas) . Les implications de ces études sur les
stratégies d'exploration m i nière dans ces pays
sont également développées en partenariat avec
les entreprises concernées.
U n nouveau projet de collaboration scientifique
avec le Bureau de Recherches et de Participations
M i nières (BRPM-Maroc) est e n cou rs . I l porte
sur l'étude métallogénique des p n nc1paux
gisements et i ndices de métaux précieux de
I'Anti-Atlas maroca in (Thèse E . Pelleter) . Enfi n ,
l a compréhension e t la q u a ntification des
processus de tra nsfert dans la l ithosphère ne peut
être abordée aujourd ' h u i sans la modélisation
géométrique et n u mérique des objets géolog iques.
Ce nouveau thème de recherche est abordé e n
collaboration avec n o s collègues d u projet Gocad
grâce à une thèse en co-tutelle (UQAM-Montréal,
I N P L) portant sur la plus g rande ceinture volca no
séd i mentaire archéenne de la planète, la sous
provi nce de l'Abitibi (Thèse O. R a beau) .
S U B D U CT I O N - E X H U M AT I O N
Participants : Pierre Barbey, Etienne Defoule, Stéphanie Duchêne, Mary Ford, Christian Le
Carlier De Veslud, Béatrice Luais, Laurie Reisberg
Doctorants et post-doctorants : Sandra Birtel (post-doc), A nne-Sophie Bouvier, Laure
Martin (2004), Céline Martin, Francesca Micheletti (2005), X. Yang, L.Zheng
Collaborations : O. Vanderhaeghe, C. Hibsch (G2R, Nancy); J. de Sigoyer, B. Goffé, P.
Philippot (Paris); D. Chen, QK Xia, X. Zhi (Chine), S. Chakraborty (Ruhr-Universitiit
Bochum, Allemagne), F. Cagnard et D. Gapais (Rennes), Y. Denèle, G. Gleizes, P.
Olivier (Toulouse), F. Micheletti, A . M. Forne/li, G. Piccareta (Bari)
T RA N S F E R TS L O R S D E LA S U B D U CT I O N
Les transferts élémentaires q u i o n t lieu lors
de la subduction ont été abordés par l'étude
d'éclogites et a utres roches de ha ute et très
haute pression, q u i sont des témoins d i rects de
la plaque subductée , et par l'étude de roches
volca n iques, qui portent la sig natu re de l'effet
de la subduction sur leurs régions sources. Dans
le cad re d'une ·collaboration avec l ' U n iversité
des Sciences et Tech nolog ies de Chine (USTC ,
Hefei) , les éclogites de deux localités de la
cei nture u ltra-haute pression des Dabie Shan
(Bixilling et Shuanghe) ont été l'objet d'une étude
pétrographique et géochimique pour décrire
le comportement des flu ides et des éléments
légers lors du cycle subduction-exhu mati o n .
D e s éclog ites d e compositions variées (mafique
ou felsique, a nhydre ou i ncluant des minéraux
hydratés -phlogopite et/ou mica-) ont été
analysées. L'étude pétrographique et isotopique
montre que, a u cou rs de la subducti o n , ces roches
ont conservé leur composition i sotopique initiale,
avec des signatu res conti nentales marquées
(ô 180 et ôD très négatifs) préservées dans les
phases progrades de l'ensemble des échantillons,
excl uant donc u n e i nteraction sign ificative avec
le mantea u . L'analyse des phases rétrogrades
(amphibole, feldspath) m ontrent par contre qu'au
cours de l'exhumati o n , des fl uides présenta nt des
signatures isotopiques mantell i q u e ont i nteragi
de façon l i m itée avec les éclogites, les produ its
de cette altération ne représentant q u ' u n e petite
portion des roches ( B i rtel and Deloule, in prep) . La
distri bution ch i m i q u e et isotopique du Lith i u m et
du Bore met en évidence u n e très fa ible mobilité
47
d u Li lors d u trajet prograde,
avec u n fort e n richissement
.. ,..-des
clinopyroxènes
(>200
Legroj
ppm dans les omphacites) et
des m icas (> 300 ppm dans
30
les micas blancs) formés à
omphacite
haute pression . Par o pposition
le B reste à des teneurs de
� 20 q uelques ppm à quelques
moving
direction of U
�
d izaines
de
ppm,
sans
e n richissement sensible. La
signature isotopique d u l i h i u m ,
10
com m e celles de l' hydrogène
et de l'oxygène, n e semble
pas affectée par la s u bduction,
avec
des
compositions
800
600
400
200
T ("CJ
cœu rs
homogènes
aux
des
mmeraux
prog rades,
FigGeodyn13. Mobilité de lithium dans les différentes phases lors du
représentatives des roches
métamorphisme prograde (subduction) et retrograde (exhumation) des
sources. L'appauvrissement et
éclogites des Dabie Shan.
le fractionnement isotopique du
Li observés aux bord u res des
m inéraux mettent en évidence
dans les olivines entraînées par les laves des
sa l ixiviatio n partielle lors de l'exhu mation des
volcans des Antilles permettent de caractériser
éclogites. Ainsi les éclogites échangeraient
les magmas sources de ces laves, avant qu'ils
plus de Li avec leur environnement lors de leur
ne soient affectés par le processus éruptif. Les
exhumation q u e lors de leur su bduction. (Birtel,
premiers résultats obtenus sur les laves de St
Deloule, Philippot and Chen, soumis à GCA)
Vincent montrent des sig natures ch imiques et
(FigGeodyn 1 3 ci-dessus) .
isotopiques majoritairement proche des M O R B ,
Parallèlement à l'étude du lithium, la
auxquels viennent s'ajouter d e u x contributions
systématiq ue Re-Os des éclogites des Dabie
distinctes , l'une avec une signature sédimentaire,
Shan a été étud iée dans le cadre de la thèse
l'autre avec une sig nature de croûte océa nique
en co-tutelle (C R PG-U STC) de Lei Zheng . Les
subductée , montrant ainsi u n e contri bution
résultats montrent u n e perte importante de Re
identifiable mais m inoritaire de ces deux
lors de la subduction et/ou de l'exhu mation. Cette
com posantes de la subduction sous l'arc des
observation est en opposition avec la mobilité
Antilles. Ce travail va être poursuivi en étudiant
très l i m itée des éléments légers. La perte d u
des laves de G renade et de la G uadeloupe ,
Re lors de la s u bduction suggère q u ' i l y a i t peu
pour essayer de voir comment l'im portance de
de re-injection d e cet élément dans le mantea u
ces contri butions peut varier le long de l'arc des
convectif. Par contre , la mobilité de l'Os lui-même
Antilles.
semble limitée lors d e la subduction aux Dabie
Les phénomènes de transferts de fluides
Shan. Ceci est confi rmé par l'étude d u massif
dans les structures superficielles des zones de
péridotitique d e Raobazhai, dans le nord des
subduction sont également abordés . Les études
Dabie, qui représente le manteau lithosphérique
menées sur le prisme d'accrétion de Nankai
a u-dessus d e la zone d e s u bduction (Zheng et al. ,
dans le cadre d u programme O D P ont permis
soumis) . Malgré l'évidence d'une interaction très
de montrer les modalités originales de mise en
forte entre des fluides et la péridotite , les isotopes
place du décollement, alliant des processus de
de l'Os n'ont pas été perturbés et retiennent une
com paction des matériaux arg ilo-silteux avec
signature ancie n n e . Ce constat va à l'encontre
des phénomènes de fracturation di latante.
d'études de beaucoup d'autres régions q u i
Des travaux de modélisation n u m érique de la
suggèrent u n tra nsfert i mportant de l ' O s vers l e
circulation de fluides le long du décollement
prisme mantellique lors de la subduction .
entre la zone sismogénique et le front du prisme
U n aspect com plémenta i re des transferts lors
d'accrétion ont également permis de proposer
de la subduction est a bordé dans la thèse débutée
un modèle de transfert d e la pression de fluide
en 2005 par Anne Sophie Bouvier i ntitulée « Étude
le long du décollement en considérant que la
des magmas pri m itifs des Petites Antilles par les
perméabil ité augmente dans le décollement
inclusions vitreuses préservées dans les olivines
quand la pression effective diminue. Ce modèle
des basaltes » , co-en cadrée par E . Deloule et N .
a boutit à la propagation d'une onde solitaire de
M etrich , dans le cadre d u chantier « ANTILLES »
pression de fl uide le long d u décollement à des
de l ' I N S U et financé par I'A N R CATEL portée par
vitesses compatibles avec les constantes de
C. C hauvel et M . P ichavant. L'étude ch imique et
temps du cycle sismique (Bourlange and Henry,
isotopique des inclusions vitreuses préservées
2007) . Ce travail va être poursuivi notamment lors
48
des nouvelles ca mpagnes I O D P sur le prisme
d'accrétion de N a n kai qui débuteront à l'automne
2007, et q u i ont pour objectif d e forer la zone
sismogénique de cette zone de s u bd uction .
C I N É T I Q U E ET C I N É M AT I Q U E DE L ' E X H U M A T I O N D E S R OC H E S M ÉTA M O R P H I Q U E S
favorable de l'ile de N axos nous a permis
d'étudier le comportement des chronomètres U
Pb sur zircons et Sm-Nd et R b-Sr sur m inéraux
au cours du méta morphisme. La croissance
des zircons et la sign ification des âges U-Pb a
été tracée de manière originale en mettant en
corrélation la com position isotopique de l'oxygène
des zircons et celle des g renats (FigGeodyn 1 4
ci-dessous) , et e n étudiant les zonations des
zircons en éléments traces (thèse L. M a rtin 2004,
Martin et al. , 2006 , M a rtin et al. subm). Cette
étude montre q u ' i l est possible 1 ) de discuter
les mécan ismes de croissance des zi rcons à
l'aide du traçage géoch i m ique 2) d'associer
la croissance d u zircon à celle des m inéraux
ca rdinaux du méta mo rph isme et aux circu lations
de fluides 3) q u e la croissa nce métamorphique
Comprendre les processus d'exhumation
des roches métamorphiq ues est une question
centrale des études géodynamiques des chaînes
de montagnes depuis u n e q u inzaine d'années.
Nous avons abordé ce problème essentiellement
sous l'angle de la ca ractérisation d u trajet
Pression-Températu re-tem ps (PTt) des roches
métamorph iques dans différents contextes
géodynamiques: le contexte alpin (avec deux
ci bles: les Al pes et la mer Egée) , dominé par
un métamorphisme H P/BT, le Svécofennien de
Finlande et le domaine Va risq ue (M assif Centra l ,
Pyrénées, Cala bre) , dominés p a r d e s contextes
M P/MT ou M P/HT.
L'étude des roches métamorphiq ues de N axos
(mer Egée) fait partie d'un projet com mun entre
le G2R et le C R P G . Le contexte géodyna mique
I .O
0.9
l)IHo
G n.rnel composition
A
---
--
-
-
ln gamet
{l'"
A'
)
----------�--1
o.s
•
•
•
•
•
•
•
0.4
0.3
.
•
.
•
•
•
----- ..
0
-+- Xp�rupc
-- x.pess."Ut ine
-e- XaJ rnandi ne _._ ,..'(gross u lac
: : : : : : ::: :::
0
x o'"o
•
•
•
25
so
75
:
1 00
: 1 1 :
1 2.5
Pro t ic in j1l1l
1 50
: :
1 75
16
15
14
13
1-
..-.-
..._
0.2
0. 1
•
l?
: 1 : :::
200
225
Il
10
9
Fig. Geodyn /4. Comparaison des compositions isotopiques de l 'oxygène dans les grenats et les zircons
métamorphiques de l 'île de Naxos (Martin et al., 2006).
du zircon n'est pas nécessairement associée a u
pic de températu re enregistré par les minéraux
méta morphiq ues, mais q u e lithologi e , ci rculations
de fl uide et pression pourraient être les facteurs
dominant le contrôle de la croissance des zircons.
L'association des données U-Pb , Rb-S r et Sm-N d
et des données pétrologiq ues a permi de retracer
à divers niveaux structuraux d u dôme les trajets
PTt (Duchêne et al. , 2006; thèse L. M a rtin 2004) .
L'étude
des
trajets
PTt
des roches
métamorphiq ues dans le domaine alpin s . l . ,
(domaine égéen et Alpes Occidentales) a été
comparée à celle de l'évolution superficielle
(érosion, sédimentation) e n registrée dans les
bassins sédimentaires afi n de d iscuter des
conditions et des mécan ismes de l'exh umatio n
d e s roches métamorphiques. L e résultat essentiel
de ces confrontations (Ford et al. , 2006) est q u e
l'exh umation profonde n'est p a s contempora i n e
de la création de relief e t de la période d'érosion
paroxis male. Dans les Alpes, nous mettons de
plus en évidence q u e les vitesses d'exhu mation
excèdent les vitesses d e la tectonique des
plaques estimées
par les
reconstitutions
paléomag nétiq ues,
ce
indique
soit
une
prédomina nce des forces de vol u mes, soit une
expulsion de croûte profonde par constriction sur
la bordure transpressive de la chaine.
En
combinant
structurales,
études
pétrologiques
et
g éochronologiques,
nous
avons abordé l'analyse d u com portem e nt
mécanique des lithosphères contin e ntales e n
com pression en fonction d e leurs caractéristiques
thermiques dans des domaines crusta ux HT-MT.
L'approche a été appliquée à l'évolution de la
croûte Paléoprotérozoïq u e d u Svécofennien de
Finlande (Cagnard et al. , 2007) et à celle de la
croûte plus Va risque) des dômes g neissiques de
49
Calabre (Micheletti et al. , 2007) et des Pyrénées
(Denèle et al. , soumis) . Dans de nombreuses
zones de collision i l existe de fortes évidences
de loca lisation de la déformation et de couplage
e ntre croûte et m anteau lithosphérique (par
exemple, exh u mation des domaines éclog itiques,
grands décrochements) . Cependant, il existe
de vastes domaines, répandus dans les zones
orogéniq ues a nciennes, où affleure la croûte
moye n n e ou i nférie u re , souvent partiellement
fondue. Ces affleurements d e domaines crusta ux
HT-MT se caractérisent généralement par
l'absence de reliques de roches de haute pression
dont l'exh umation semble souvent intervenir
précocement dans l'h istoi re collisionnelle. Ces
observations suggèrent un découplage au
n iveau de la croûte i nférieure . Nous montrons sur
l'exem ple du Paléoprotérozoïque de Finlande (i)
que le raccourcissement rég ional est accommodé
par un épaississement distribué sans évidence
de g ra n d chevauchement, (ii) qu'il n' existe
pas d'effondrement g ravita i re associé à des
cisaillements normaux, et (iii) que l'exhumation est
fondamentalement contrôlée par une compétition
entre érosion et épaississement crustal . Des
comportements similaires sont également mis en
évidence dans les Pyrénées.
Au contraire , une campagne de datations
4 0Arf39Ar sur les formations métamorphiques du
Limousin à l'échelle régionale permet de proposer
deux phases d'exhumation , et de les associer
chacune à une période d'extension (Le Carlier, C.
et al. , in prep) . La première est mise en évidence
par des âges argon constants à 335 M a , sur
près de 200 km du nord Limousin à la Sioule et
la Brevenne. Ces âges sont i nterprétés comme
traduisant, 1 5-20 M a après la fin de la tectonique
des nappes, la mise en place d'un régime
d'extension syn-collisionnelle dans les zones
i nternes de la chaîne , alors que la compression
était encore active a u nord et au sud de la chaîne.
La seconde période d'extension peut être reliée
à l'effondrement de la chaîne varisque vers 300
M a . Dans le Limousi n , cette extension se trad uit
par l'émergence du complexe leucogranitique
d e Saint Sylvestre , par glissement latéral de sa
couverture métamorphique.
L E S P U B L I CAT I O N S R E LAT I V E S AU T H È M E G É O D Y N A M I Q U E
C O U P LAG E S E N T R E P R OC E S S U S S U P E R F I C I E L S E T P R O F O N D S .
Les publ ications d u CRPG sont présentées suivant la méthode d'évaluation par qua rtiles utilisée par la section
1 8 du Comité National du C N RS .
L e p remier quartile (A 1 ) corres pond a u x revues a y a n t un im pact factor supérieur ou é g a l à 1 ,6
Le deuxième quartile (A2) corres pond aux revues ayant un i m pact factor com pris entre 1 et 1 ,6
Le troisième quartile (A3) correspond aux revues ayant un i m pact factor com pris entre 0,6 et 1
Le quatrième qua rtile (B) corres pond aux revues ayant un impact factor inférieur à 0,6
Barbey
P.
Diffu s ion-co ntrolled
biotite
breakdown
reaction
textu res at the solidll i q u i d tra n sition i n the conti nental
crust. Contrib. Mineral. Petrel. , accepté
Reisberg L., Rouxel 0 . , Ludden J . , Sta u d igel J. H . and
Zimmermann C. (sous presse) Re-Os res u lts from
O D P S ite 8 0 1 : Evide n ce for extensive Re u ptake du ring
a lteration of ocean i c crust, Chem. Gee/.
Ford M., Le Cartier de Veslud C., B o u rgeois O . (sous presse) .
K in ematic and Geometrie A n a lysis of Fau lt-Related
folds i n a Rift Settin g ( D a n n e m a rie Basin, Upper Rhine
G ra b e n , F ra nce) . J. Struet. Gee/.
Marignac C. et Laumonier B. (sous presse) Comment on:
' Structura l , AMS a n d
laccolith
em placed
geochronolog ical study of a
d u ri n g
Late
Va riscan
orog enie
exte n s i o n : the Rocles p l u ton (SE French Massif
Centra l)" by Be Mezeme et a l. , lntern. J. Earth Sei.
Martin L., Duchêne S., Deloule E., Va nderhaeghe O. Mobil ity of
Barbey P. (2007) . Diffusion-controlled biotite breakdown reaction
textures at the solid/liquid transition i n the continental
crust. Contrib. Mineral. Petrel. , 1 54, 707-7 1 6 .
Bonhoure J . , Kister P. , C u ney M . , Deloule E. (2007) .
Methodology for Rare Earth Element determinations
of u ra n i u m oxides by ion
microprobe. Geostand.
Geoanal. Res. , 3 1 , 3, 209-226.
trace elements a n d oxyge n isotopes in meta morphism :
Bourgeois 0., Ford M., Dira ison M., Pik R., Gerbault M., Le
co nse q u e n ces on geoch e m i ca l traci ng. Earth Planet.
Sei. Lett. , accepté
Montag ner J. P. , Marty B. , Stuz m a n n E., Sicilia D., Cara M . ,
Separation of rifting and lithospheric folding signatures
P i k R . , Lévêque J . J . , Rouit G . , Beucler E . , Debayle
E . (sous presse). M a ntle u pwellings and convective
i n stabil ities revealed by seism ioc tomography and
h e l i u m isotope geoch e m i stry beneath eastem Africa.
Geophys. Res. Lett.
P i k R., M a rty B . , Cari g n a n J . , Yirg u G . , Ayalew T. Ti ming of
East African Rift d evelopment in Southem Eth iopia :
I m p lication for mantle p l u mes activity and evolution of
topogra phy. Gee/ogy. accepté.
Pupier E., Duchêne S., Toplis M . (sous presse) . Experimental
q ua ntificationof plag ioclase crystal size d istribution
d u ri n g cooling of a basaltic liquid. Contrib. Mineral.
Petrel.
50
2007
Cartier de Veslud C., R u by N . & Bon net S. (2007).
in the NW-Aipine foreland.
1 0 . 1 007/s0053 1 -007 -0202-2.
lntern. J. Earth Sei.
Cagnard F. , Gapais D., Barbey P. (2007) Collision tectonics
involving j u ve n ile crus!: the exa mple of the so uthern
Fin nish Svecofennides. Precambrian Res. , 1 54, 1 25141 .
Desbois G . , l ng ri n J . , Kita N . T., Va lley J. W., Deloule E. (2007)
N ew constra ints on meta morphic h istory of Adirondack
diopsides (New York, USA): Al and d180 profi les. Am.
Mineral. , 92, 4, 453-459.
Faure F., Schiano P. , Trolliard G., N icolle! C., Sou lestin B . (2007)
Texturai evolution of polyhedra l olivine experiencing
ra pid cooling rates. Contrib. Mineral. Petrel. , 1 53, 4,
369-492.
Ford M., Le Carlier de Veslud C., Bourgeois O. (2007).
Schiano
Maure!
folds i n a R ift Setti ng (Dannema rie Basin, Upper Rhine
G raben, France) . J. Struct. Geol. , 29, 1 8 1 1 - 1 8 3 0 .
P.,
Provos! A . ,
Clocch iatti
R.,
Faure F .
(2006)
Transcrysta l l i n e mel! m i g ration a n d earth's m a ntle.
Kinematic and Geo metrie Analysis of Fau lt-Related
Science, 3 1 4, 5 80 1 , 970-974.
of the Eastern Pyrenees: a n "'ArfJ9Ar fission !rack and
Xia Q. K . , Yang X . Z., Deloule E., S h e n g Y. M . , H a o Y. T. (2006)
water i n the lower crusta l g ra n u l ite xenoliths from
Nushan, eastern C h i n a . J. Geophys. Res. Solid Earth,
1 1 1 , B 1 1 , B 1 1 2 0 2 , d o i : 1 0 . 1 029/2006J B004296.
(U-Th)IHe thermochronologica l study of the Canigou
Yokochi R., Marty B . (2006) Fast chemica l a n d isotopie
0 . , Moniè P. , Pik R . , Arnaud N . , B r u n e i M . , Jol ivet M .
(2007) The Meso-Cenozo ic thermo-tecton ic evolution
and Mont-Louis mass ifs. lntern.
1 0 . 1 0071s0053 1 -007-0 1 7 9-x.
J. Earth Sei. , DOl :
Micheletti F., Barbey P., Fornelli A., Piccarreta G . , Deloule E.
(2007) Latest Precambrian to Early Cambrian U-Pb
zircon ages of augen g n eisses from the Calabria (lta ly) ,
with i nference to the Alboran microplate in the evolution
of the peri-Gondwa na terranes. lntern. J. Earth Sei. , 96,
843-86 0.
Moune S . , Faure F., Gauthier P. J., Sims K.
W. W. (2007) Pele's
J.
h a i rs and tears: natural probe of volca n i c p l u m e .
Volcan. Geotherm. Res. 1 64, 244-253.
Pelleter E., Cheilletz A., Gasquet D., Mouna q i A . , Annich M . , El
Hakour A., Deloule E. and Fèraud G . (2007) Hydra
thermal zircon s : a tool for ion microprobe U - P b dating
of gold mineralization (Ta mla lt-Me n houhou gold deposit
- Morocco). Chem. Geol. , 245, 1 3 5-1 6 1 .
Rohais S., G u illocheau F. , Escha rd R . , Ford M . and Moretti
1. (2007) . Stratigraphie a rchitecture of the Pl ia
Pleistocene infi l l of the Corinth rift : impl ications for its
structural evolution. Tectonophysics. 440, 5-2 8 .
Toomey D . R . , Joussel i n D., D u n n R . A . , Wilcock W. S . D . ,
Detrick R. S . (2007) S kew of mantle u pwelling beneath
the East Pacifie Rise governs segme ntation. Nature,
446, 7 1 34, 409-4 1 4 .
wag ner C. a n d Deloule
E. (20 07) . Behaviour of Li and its
isotopes d u ring metasomatism of French Massif
Centra l lherzolites. Geochim. Cosmochim. A cta, 7 1 ,
4279-4296.
exchange
of
n itrogen
d u ri n g
molybd e n u m . Geochem.
reaction
with
hot
Geophys. Geosyst. G3, 7 ,
007004.
2005
Arndt N., Jenner G., O h n e nstetter M., Deloule E., Wi lson A.
H. (2005) Trace eleme nts i n the M ere nsky Reet a n d
adjacent
norites
B ushveld
C o m p lex
S o u t h Africa.
Mineral. Deposita, 40, 5, 5 5 0-575.
Barbey P., Ayalew D . , Yirg u G . (2005) l n s i g h t i nto o ri g i n of
ga bbro-d ioritic c u m u lophyric a g g regates from silicic
ignimbrites: S r a n d Ba z o n i n g profi les of plag ioclase
phenocrysts
from
Oligocene
Ethiopian
Platea u
rhyolites. Contrib. Mineral. Petrol. , 1 49 , 2, 233-24 5 .
Bayet M . , Garcia M . 0 . , P i k R., Albarède F . ( 2 0 0 5 ) A search for
'"Nd evidence of primord i a l m a ntle heterog eneities i n
plume basalts , Geophys. Res. Lett. , 3 2 , L04 3 0 6 , d a i :
1 0 . 1 029/2004 G L 0 2 1 873.
Chazot G . , Charpentier S., Kornprobst J., Van n u cci R., Luais B.
(2005) Lithospheric ma ntle evolution d u r i n g co ntinental
brea k-u p : the West !beria non-volca n i c pass ive m a rg i n .
J. Petrol. , 46, 1 2 , 2527-2568.
Demouchy S . , Deloule E., F rost D . J., Keppler H . (2005)
Pressure a n d temperatu re-depend e n ce of water
solubility i n Fe-free wadsleyite. Am. Mineral. , 90, 7 ,
1 0 84-1 0 9 1 .
Faure F., Sch iano P. (2005) Experimental i nvestigation of
equilibration con d itions d u ri n g forsterite g rowth a n d
2006
m e l ! inclusion formation. Earth Planet. Sei. Lett. , 236,
882-898.
Devineau
K.,
Devouard
B.,
Vi ll ieras F. ,
Faure F. , Devidai
J . L., Kahler A. (2006) Evolution of prod u ct phase
assemblages
d u ring
thermal
decom position
of
m u scovite under strong d iseq uilibrium conditions. Am.
Mineral. , 9 1 , 4 1 3-424 .
Extebarria M . , Chalet-Prat F., Apraiz A . , Eguiluz L. (2006) Birth
of a volca n i c passive marg i n i n Cambrian lime: Rift
paleogeogra p hy of the Ossa-Morena Zone, SW S p a i n .
Precambrian Res. , 1 47 , 366-386.
Faure F., Arndt N., Libourel G. (2006) Formation of S p i n ifex
texture in komatiites: an experimental study. J. Petrol. ,
47, 8, 1 59 1 - 1 6 1 0 .
Ford M., Duchêne S., Gasquet D . , Va nderhaeghe O. (2006)
Fèménias 0., Ohnenstette r 0., C o ussaert N . , Berg e r J . ,
Demaiffe D . (2005) Orig i n o f m i cro-layering i n a deep
magma cham ber: evidence from two ultramafic-mafic
Jayered xenoliths from P u y B e a u n it ( F rench Massif
Central). Lithos, 83, 3-4, 347-370 .
Fischer T. P., Marty B. (2005) Volatile a b u n d a nces in the su b-a rc
mantle: insig hts from vol ca n i c a n d hydrotherm a l gas
d ischarges. J. Volcanol. Geoth. Res. , 1 04, 205-2 1 6 .
Gaffney A. M . , Nelson B . K . , Reis berg L., E i l e r J . (2005) Oxygen
osmium isotope systematics of West M a u i lavas: a
record of s h a llow-level mag matic processess. Earth
Planet. Sei. Lett. , 239, 1 22-1 3 9 .
Gasquet D . , Levresse G . , Cheilletz A., Azizi-Sa mir M . R . ,
Mouttaqi A. (2005) Contribution t o a geodynamic
reconstruction of the Anti-Atlas (Morocco) d u ri n g Pan
Two-phase orogenie convergence i n the exte rnal and
internai SW Alps. J. Geol. Soc. , London, 1 63 , 8 1 5-826.
Gleizes G., Crevon G., Asrat A . , Barbey P. (2006) Structure, age
African times with the e m p hasis on i nversion tecton i cs
and metallogenic activity at the P reca m b rian-Cambria n
and mode of em placement of the Hercynian B o rderes
Louron pluton (Central Pyrenees, France). lntern. J.
Earth Sei. , 95, 1 039- 1 052 .
Marignac, C., Cath e l i n e a u , M. (2006). Comment on the paper
by Sa nchez-Esparia et al. : sou rce and evol ution of
tra nsition. Precambrian Res. , 1 40 , 1 -2 , 1 57- 1 82 .
Lun dstrom C. C . , C h a ussidon M., H s u i A. T. , Kelemen P. ,
Zimmenman
M.
(2005) O bservations of Li isotopie
variations i n the Tri n ity o p h iolite: evide nce for isotopie
fractionation
ore-form i n g hydrotherm a l fl uids i n the northern !bera i n
by
d iffusion
d u ri n g
m a ntle
melting.
pyrite b e l ! massive s u l p h ide deposits ( S W S p a i n ) :
evidence from fl u i d inclusions and sta ble isotopes
(Minera l i u m Deposita 38: 5 1 9-537). Mineral. Oeposita,
Geochim. Cosmochim. Acta, 69 , 6 , 735-1 5 1 .
Meyzen C . , Ludden J . , H u mler E . , Luais B., To plis M . , Mével
40 , 742-748 .
Martin L., Duchêne S., Deloule E., Va nderhaeg he O. (2006)
distribution of the D U PAL isotope a n o m a ly i n the l n d i a n
The isotopie composition of zircon and g a rnet: A record
of the meta morphic history of Naxos, G reece. Lithos,
C., Storey M . (2005) N ew i n s ig hts i nto the ori g i n a n d
Ocea n m a n t l e from M O R B of the Southwest l n d i a n
R i d g e . Geochem. Geophys. Geosyst., G3, 6 , 1 1 , 1 -34.
Pucéat
E.,
Lécuye r
C.,
Reisberg L. (2005)
Neody m i u m
isotope evolution of NW Tethyan u p p e r ocea n waters
87, 3-4, 1 74- 1 92.
Pik R., Marty B., H i lton D . R. (2006) How many mantle p l u mes
i n Africa? The geochemical point of view. Che m. Geol. ,
226 , 1 0 0-1 1 4 .
Pons J . , Barbey P., Nachit H . , B u rg J. P. (2006) Development of
throughout the Cretaceou s . Earth Planet. Sei. Le tt. ,
236 , 3-4 , 7 05-72 0 .
Reis berg L . , Z h i X . , Lora n d J . P. , wa g n e r C . , P e n g Z . ,
igneous layeri n g d u ri n g growth of pluton: The Ta rçouate
of spinel peridotite xenoliths from east central C h i n a :
Laccolith (Morocco) . Tectonophysics, 41 3 , 2 7 1 -286.
Rossi P. , Coche rie A . , Fanning C . M., Deloule E. (2006) Variscan
Earth Planet. Sei. Lett. , 239, 286-308.
Roskosk M., Toplis M . J., Richet P. (2005) Experi mental
to eo-Aipine events recorded in E u ropean lower-crust
zircons sampled from the F rench Massif Central a n d
Corsica , F ra nce. Lithos, 87, 3 - 4 , 235-26 0 .
Zimmennann C . (2005) Re-Os a n d S syste matics
Evidence f o r contrasting effects of mel! percolation.
determination
of
crysta l
growth
su percooled a l u m inosilicate l i q u ids:
rates
in
hig hly
i m p l ications for
rate-controlling processes. A m. Mineral. , 90, 7 , 1 1 461 1 56.
51
Ta plis M. J . (2005) T h e thermodyn a m i cs o f iron a n d magnesium
Havis G . L . , Toplis M. J., R ichet P. (2004) Thermodynamic
partition i n g between olivine and liquid: criteria for
assess i n g a n d pre d icting eq u i libri u m in natura l and
impl ications for liqu id-liquid i m miscibil ity. Chem. Geol. ,
experimental syste ms. Contrib. Mineral. Petra/. , 1 49,
1 , 22-39.
Vielzeuf
0., Champe nois M., Va lley J. W. , Brunet F. , Devidai
J . L. (2005) S I M S a n a lyses of oxygen isotopes: Matrix
mixing
1 -2 , 1 7-30.
2004
sod i u m
silicate
liquids
and
geochemistry of alkaline intrusion-associated gold and
copper deposits along the Red River-J i nshajiang fa ult
belt, SW China. Chem. Geot. , 203, 305-3 1 7.
Laporte
0 . , Toplis M. J., Seyler M . , Devida i J. L. (2004) A
new
for noble g a s compositions of primary melts of OIB and
M O R B . Geochim. Cosmochim. Acta, 69, 3, 727-734.
Yo kochi R., Marty B. (2005) Geoche mical constraints on mantle
dynam ics i n the Hadean. Earth Planet. Sei. Lett. , 238,
of
2 1 3 , 1 -3 , 1 73- 1 86.
H u R. Z . , Bu mard P. G., B i X . -W. , Zhou M . - F. , Pen J . -T. , Su
W. -C . , Wu K.-X. (2004). H e l i u m and a rgon isotope
effects i n Fe-Mg-Ca g a m ets. Chem. Geot. , 223, 4,
20 8-226 .
Ya ma moto J . , B u rnard P. (2005) S o l u b i lity controlled noble gas
fractionation d u ring magmatic degassi ng: impl ications
properties
experimental
tech n i q u e
for
extracting
liquids
from peridotite at very law degrees of partial meltin g :
application t c partial melting o f a de pleted peridotite.
Contrib. Mineral. Petrol. , 1 4 6 , 4 , 463-464.
Levresse G., Cheilletz A., Gasquet 0., Reisberg L., Deloule
E., Marty B., Kyser K. (2004) O s m i u m , sulphur, and
helium isotopie res u lts from the giant Neoproterozoic
epithermal I miter silver deposit, Morocco: evidence for
Alexa ndre P. , Cha lot-Prat F. , Sai ntot A . , Wijbrans J . , Stephe nson
R., Wilson M . , Kith cka A., Stovba S . (2004) "'Arfl"Ar
dating of mag matic activity in the Donbass foldbelt and
a ma ntle source. Chem. Geol. , 207, 1 -2 , 59-79.
Levresse G., Gonzalez-Partida E., C a rrillo-Chavez A., Trilla J . ,
Camprubi A . , Cheilletz A., Gasquet D . , Deloule E .
(2004) Perology, U / P b dating a n d (C-0) sta ble isotope
constra ints on the sou rce and evolution of the adakite
the Scyth i a n platform (Easthern European Craton).
Tectonophysics, 23, 1 5 .
A l i Bouh ifd M . , Richet P. , Besso n P. , Roskosz M. (2004)
Redox state , m icrostructure and viscosity of partially
crysta l l ized basait melts. Earth Planet. Sei. Lett. , 2 1 8 ,
1 -2 , 3 1 -44.
Asrat A . , Barbey P., L u d d e n J., Reisberg L., Gleizes G . , Ayalew
O. (2004) Petrology and isotope geochemistry of the
related Mezcala Fe-Au ska rn district, G u e rrero, Mexico.
Mineral. Deposita, 39, 3 0 1 -3 1 2 .
Luais B. (2004) Temporal changes in Nd isotopie composition
of Piton d e la Fourna ise mag matism (Réunion lslan,
lndian Ocea n). Geochem. Geophys. Geosyst., G3, 5,
1 , 1 - 1 7.
Marignac, C. (2004) . Comment on
Pan-African Negash Pluto n , Northern Eth iopia: mafic
felsic m a g m a inte ractions d u ring the construction of
shallow-level calc-a lkaline pl utons. J. Petra/. , 45, 6 ,
1 1 47- 1 1 79 .
B eh rens H . , O h l horst S . , H o ltz F. , Champenois M. (2004) C02
solubility i n d a citic melts eq u i librated with H,O-C02
fl u id s : implications for modeling the solubility C02
i n s il icic melts. Geochim. Cosmochim. Acta, 68, 22,
46 87-4703.
B u m a rd P. (2004) D iffusive fractionation of noble gases and
h e l i u m isotopes d u ring mantle melting . Earth Planet.
Sei. Lett. , 220, 3-4, 287-295.
B u mard P., G ra h a m D., Farley K. (2004) Fractionation of noble
« Formation and evolution
processes of the Sala nfe W-Au-As-skarns (Aiguilles
Rouges Massif, western Swiss Al ps) » by Chiarad M.
(Mineral. Deposita 38, 1 54- 1 68). Mineral. Deposita 39,
396-398.
Reisberg L., Alard 0 . , Lora n d J . P. , Ohnenstetter M. (2004)
Highly siderophile element behavior i n h i g h temperature
processes. Chem. Geol. , 208, 1 -4 .
Reis berg L., Lorand J . P,, Bedini R. M . (2004) Reliability o f Os
madel ages i n pervasively metasomatized continental
ma ntle lithosphere: a case study of Sidamo spinel
peridotite xenoliths ( East African Rift, Ethiopia). Chem.
Geot. , 208, 1 1 9- 1 4 0 .
Roskosz M . , Toplis M., R i chet P. (2004) T h e structural rote
gases (He, Ar) d u ri n g MORB mantle melti n g : a case
study on the Southeast l n d i a n Ridge. Earth Planet. Sei.
of Ti in a l u m i nosilicate liquids in the glass tra nsition
Lett. , 227, 3-4, 457-472.
B u mard P., Polya O. (2004) I m portance of mantle derived fluids
measu rements. Geochim. Cosmochim. Acta, 6 8 , 591 606.
d u ri n g g ran ite associated hydrothermal circu lation: He
a n d Ar isotopes of ore m i n e ra i s from Panasqueira.
Geochim. Cosmochim. Acta, 6 8 , 7 , 1 607-1 6 1 5 .
S . , F o u rcade S . , Cathelineau M . , Deloule E.,
ra nge: insights from heat capacity and shear viscisity
Rouxel 0 . , Fouquet Y., Ludden J. (2004) S u b s u rface processes
at the Lucky Stri ke hydrothermal fie l d , Mid-Atlantic
ridge: evide nce from su lfur, sele n i u m and iron isotopes.
Geochim. Cosmochim. Acta , 68, 2295-23 1 1 .
B u schaert
M a rtineau F. , Ayt Ougougdal M . and Treuiller A.
(2004) Widespread cementation induced by inflow of
co ntinental water i n the eastern part of the Paris Basin:
0 and C isotopie study of ca rbonate cements, Appt.
Geochem. , 1 9 , 1 2 0 1 - 1 2 1 5 .
Essa ifi A . , Capdevila R . , F o u rcade S . , Lagarde J. L . , Ba lièvre M . ,
Marignac C. (2004) Hydrothermal alteration, fl u i d flow
and volume change in shear zones: the layered mafic
u ltramafic Kettara intrusion (Jebilet Massif, Va riscan
belt, Morocco ) .
J. Metam. Geol. , 22, 1 , 25-43.
Faure F. , Schiano P. (2004) Crystal morpholog ies i n pillow
basalts : implicatio n s for mid-ocean ridge processes.
Earth Planet. Sei. Lett. , 220, 3 3 1 -344.
Ford M. (20 04) The s i g n ifica nce of growth structures in fore land
basin development. Basin Res. , 16, 36 1 -375.
Henry P. , Bourlange S . (2004) S mectite and fluid budget
at N a n k a i O D P sites derived fom cation exchange
capacity. Earth Planet. Sei. Lett. , 2 1 9 , 1 -2 , 1 29- 1 45 .
Seyler
M . , Lorand J . P. , Toplis M., Godard G . (2004)
Asthenospheric metasomatism beneath the mid-ocean
ridge: evidence from depleted a byssal peridotites. Am.
Mineral. , 32, 3 0 1 -304 .
Ti khomirov P. L . , Cha lot-Prat F., Naza revitch B. P. (2004) Triassic
volcanism i n the eastern Fore-Caucasus: evolution and
geodyna· mic interpretation. Tectonophysics, 3 8 1 , 1 1 91 42 .
Toplis M. J., Dingwell O. B . (2004) Shear viscosities of Ca0-
AI20 -Si02 and Mg 0-AI20,-Si02 liquids: i m plications
3
for the structural rote of a l u m i n i u m and the deg ree of
polymerisation of synthetic and natural aluminosilicate
melts. Geochim. Cosmochim. A cta, 682, 5 1 69-5 1 88.
Xia Q . K . , Dallai L . , Deloule E. (2004) Oxygen and hyd rogen
isotope heteogeneity of clinopyroxene magacrysts from
Nushan Volaco, SE C h i n a . Chem. Geol. , 209, 1 37-1 51 .
Yokochl R., Marty B. (2004) A determ ination of the neon isotopie
composition of deep mantle. Earth Planet. Sei. Lett. ,
225, 77-88.
Bourlange S . , H e n ry P . (2007). N u merical madel of fl uid pressure
Dereje A . , Marty B., Barbey P. , Yirg u G . , Ketefo E . (2006) Sub
solitary wave propagation along the décollement of an
l ithospheric source for Quatern a ry alkaline Tepi shield,
southwest Ethiopia. Geochem. J. 40, 47-56.
accretionay wedge, a p plication tc the Nankai wedge.
Geofluids, 7 , 323-334.
52
Cheilletz A., Pelleter E., M a rtin-Izard A . , Tomas F. (2005) Wor1d
skam deposits: skams of Western E u rope. Econ. Geot.
1 00th Annive rsary Volume, 1 - 1 O .
Roskosk M . , Toplis M . , Besson P. , Richet P. (2005) Nucleation
mech a n isms: a crysta l-che m ica l investigation of phases
Rouxel
systematics
form i n g i n h i g h ly supercooled a l u minosilicate Jiquids. J.
Non-Cryst. Sa/ids, 3 5 1 , 1 4- 1 5 , 1 266-1 282.
Seide! M., Pack A., Sharp Z. D., Seide! E . (2005) The Kakopetros
and Ravdoucha iro n-oxide deposits, Westem Crete,
G reece: fluid transport and mineralization within a
detachment zone. Econ. Geai. , 1 00, 1 , 1 6 5- 1 74.
0., Fouquet Y. , Ludden J . (2004) Copper isotope
of
the
L ucky
Strike,
Rain bow
and
Logatchev seafloor hydrothermal fi elds on the M i d
Atlantic Ridge. Econ. Geol. , 99 , 585-600 .
Va lla nce J, Boiron M . - C . , Cath e l i n e a u M . , F o u rcade S . , Va rlet M . ,
Marignac C. (2004 ) . T h e g ra n ite-hosted gold de pôsit
of Mou l i , de Chéni (Saint-Yrieix d istrict, Massif Centra l ,
France) : petrogra p h ie, struct u ra l , fl u i d i n c l u s i o n a n d
oxygen isotope constra ints. Mineral. Deposita, 39,
265-281 .
P U B L I CAT I O N S D E R A N G A3
Le Cartier de Veslud C., C u n ey M . , Lorilleux G., Royer J.J.,
Jébrac
M.,
Kister P. (sous
presse)
3 D modelling
Toteu S . F. , Penaye J . , D e l o u l e E., Van Sch m u s W. R . ,
Tchameni R. (2006). O iachronous evolution o f volca no
sedi mentary basins north of the Congo crato n : lnsig hts
from U-Pb ion micro p robe dating of z i rcons from the
of u ra n i u m-bearing sol ution-collapse breccias i n
Proterozo ic sandstones (Athabasca Basin, Canada) .
Computer & Geosci.
Le Cartier de Veslud C., Ford M., Moretti 1. (sous presse) .
P re l i m i n a ry 3D structural madel for reg ion of Aigion,
Poli, Lam a n d Yao u n d e ' Groups (Cameroon). J. Af.
Earth Sc., 44, 428-442 .
Toteu S. F. , Fouateu R. Y. , Pen aye J . , Tch a kou nte J . , Seme
Mouangue A. C . , Van Sch m u s W.
G u lf of Corinth (G reece). C. R. Geosciences.
Nkoumbou C., Venta Ngouné C., Vi lliéra s F., Barbey P.,
Ste ndal
g ro u p (Cameroo n ) : geodynamic implications. J. A f.
E l Hakour A. Feraud G . (sous presse) . T h e Ta mlat
Menouhou gold occurrence ' Eastern H i g h Atlas,
Morocco): a vari sca n m in era lizing eve nt at the nerthe rn
m i ca
isotope com position
megacrysts:
ion
Abia E. H., Nachit H., Marignac C. , lbhi A . , Ait Saadi S. (2005).
Re ply tc d iscussion
of
Chinese Sei. Bull.
a m p h i bole
megacrysts from
Qilin
and
ils tecton i c
polymeta llic Au-Ag
41 , 1 55- 1 5 9 .
Barbey P., Maca u d ière J . , Marignac C., J a b bori J . (2005)
Les concentrations à s i l l i m a n ite d u S u d d e Velay et
l'évolution P-T-t fi ni-hercy n i e n n e d a n s le Massif centra l
(Fra nce) . C. R. Géoscience, 337, 872-87 9 .
C a um o n G., Lévy B . , Casta nié L., P a u l J . C . (2005) Vis u a l ization
sign ifica nce. Chinese Sei. Bull.
2007
of
Nu mbem Tchakou nté J . , Toteu S. F. , Randall Van Schmus W. ,
Penaye J . , Deloule E . , a l . e . (2007) Evidence of ca
1 . 6Ga detrital zircon in the Bafia G ro u p (Cameroon):
grids
conformi n g
tc
geologica l
structures:
a
topological a p p roach. Computers & Geosciences, 3 1 ,
6 7 1 -680.
Le Cartier de Veslud C., B o u rgeois 0 . , D i raison M., Ford M.
(2005) 3 0 stratigra p h i e a n d struct u ra l synthesis of the
I m plication for the chronostratig ra p hy of the Pan-African
Dannemarie basin ( U pper R h i n e G ra b e n ) . Bull. Soc.
Bell north of the Congo crato n . C. R. Geosciences, 339,
géol. Fr. , 1 76 , 433-442.
1 32- 1 42 .
Solg adi F. , Moyen J . F. , Va nderhaeghe
0 . , Sawyer E. W. a n d
Prevost M., Lepage F. , D u rlofsky L . J . , Mallet J. L. (2005)
U nstructured 3 0 gridding and upsca l i n g for coarse
modelling
R e i s berg L. (2007) T h e relative contri butions o f crustal
a n atexis and mantle-derived magmas i n the genesis of
synorog en ic, H e rcynian g ra n ites of the Livradois area,
French Massif Centra l , Can. Mineral., 45, 5 8 1 -606.
Toteu S .
of « The
bearing vei n s of Bou M a d i n e (Jbel O u g n at, eastern
Anti-Atlas, Mo rocco) : tecton i c control and e volution of
a Neoproterozoic epithermal deposit >>. J. Af. Earth Sei.
probe study.
Xia Q . K . , Chen D . G . , Deloule E., Z h i X . C . (sous presse).
Hydroge n isotope compositions of ma ntle-derived
Deloule E.,
2005
E., Z h i X . C . (sous presse) .
H eterogeneity of hydrog en
mantle-derived
R.,
U-Pb dating of pl utonic rocks
479-493.
border of the West African Crato n . J. A f. Earth Sei.
Xia Q . K . , Chen D . G . , Deloule
(2006 ) .
involved in the nappe tecton i c i n southem Cameroon :
conseque nce for the P a n -Africa n o rog e n i e evol ution
of the centra l African fold bell. J. A f. Earth Sc. , 44,
Njopwo uo D . , Yvon J. (sous presse). Petrogenesi·s of
a m p h i bole pyroxen ites from the Pan-african Yo undé
Earth Sei.
Pelleter E., Cheilletz A., Gasquet D . , Mouttaqi A . , Ann ich M . ,
H.
Stendal H. (2007) Reply to the comment by Mvondo
geometrica lly
complex
reservoirs .
Anomalously H ig h ô O Va lues for Arche a n Ferrop icrite
F., Yon g u e Fouateu R., Penaye J . , Seme Mouangue A.
C., Va n Schmus W. R., Tchakounte J., Deloule E. H .
et a l . o n " U-Pb dating of plutonic rocks involved i n the
of
Petroleum Geoscience, 1 1 , 339-345.
Stone W.E., Deloule E. , Beresford S . W. a n d F iorenti n i M., 2005,
Mel!: i m plications for m a g matic and post-mag matic
Cru stal Evolution, Can. Mineral. , 43 , 1 745- 1 758.
2004
n a p pe tectonics i n southern Ca meroon: Conseq uence
2006
for the Pan-Africa n orogenie evolution of the central
Ba rbey P. , Oberli F. , B u rg J . P. , Nachit H . , Pons J., Meier M .
African fold bell by Toteu et a l . , 2006" (J. Af. Earth Sei . ,
4 4 , 479-493) J . Af. Earth Sei., 48 , 53-54.
(2004) T h e Paleoproterozoic i n western Anti-Atlas
Duchêne S., Aissa R . , Va nderhaeghe O. (2006) Pressu re
temperatu re-lime
from
Naxos
evol ution
(Cyclades,
of
meta morphic
G reece) :
constraints
rocks
from
thermo barometry and Rb/S r dating . Geodin. Acta. 1 9/5,
30 1 -32 1 .
F. , Pe naye J . , Milési J. P. ,
Tcha m e n i R . , N s ifa E. N . , F a n n i n g C. M . , Deloule
E. (2006). S h r i m p U-Pb zircon age evidence for
Lerouge C . , Cocherie A . , Toteu S.
Paleoproterozoic
sedimentation
and
2 . 05
Ga
(Morocco): a cla rificatio n . J. A f. Earth Sei. , 39, 239245.
Caumon G., Lepage F. , Sword C., Mallet J . L. (2004) B u ilding
a n d editing a sealed g eological madel. Mathematical
Geology, 36, 1 05-424.
Gasquet D., Chevremont P. , B a u d i n T. , Chalet-Prat F. , G u e rre!
C . , Cocherie A . , Roger J . , H a sse nfo rd e r B . , Cheilletz
A. (2004) Polycycl ic m a g matism i n the Tag ra g ra d 'Akka
and
Kerdous-Tafeltast
i n liers
(Western
Anti-Atlas,
Af. Earth Sei. , 39, 267-275.
Kister P. , C u ney M., Golu bev V. N . , Royer J. J . , Le Cartier
d e Veslud C., Ripper! J . C . (2004) Radiogenic lead
Morocco). J.
mobility
in
the
Shea
Creek
u n conform ity-related
the Nyong Group, South
u ra n i u m deposit (Sas katchewa n , C a na d a) : mi gration
Western Camero o n : consequences for the E b u rnean
pathways and Pb Joss q u a ntificati o n . C. R. Géoscience,
Tra nsamazonian bell of NE Brazil and Ce ntral Africa . J.
336, 205-2 1 5 .
syntecto nic pluto n i s m in
Af. Earth Sc., 44, 4 1 3-427.
53
La u m o n ie r B . , Autra n A . , Barbey P., Cheilletz A., Baudin T.,
Cocherie A . ,
G u e rrot C.
(20 04) Conséq ue nces de
Le Cartier de Veslud C . , Alexa ndrov P. , Cu ney M . , Ruffet G . ,
Cheil letz A., Vi rlogeux D. (2004) Thermochronolog ie
l'a bsence de socle cadomien sur l'âge et la sign ification
"'Arf39Ar et évolution thermique des gran itoïdes méso
des séries pré-va risq ues (anté-Ordovicien supérieur)
d u sud de la F rance ( Pyrénées, Montag ne Noire). Bull.
varisques du com p lexe plutonique de Cha rroux-Civray
(seu i l du Poitou). Bull. Soc. Géo/. Fr. , 1 75 , 1 47-1 56.
Soc. Géo/. Fr. , 1 75 , 643-655.
Laumonier B., Marignac C., Gasquet O. (2004). Comment
o n D u p lex at the lateral tip of a thnust fa u lt: the « La
Cagalière » example
(NE Pyrenees, France) by C.
Malartre
F. ,
Ford M., Wi lliams E. A. (2004) Preliminary
biostratigraphy and 3 0 geometry of the Vouraikos
Gilbert-type fan delta , Gulf of Corinth (G reece). C. R.
Gèoscience, 336, 269-280.
Mallet J. L. (2004) Space-Ti me mathematical framework for
sed imenta ry geology. Journal of Mathematical Geology,
36, 1 -32.
S o u q u e et al. Geodin. Acta, 17, 1 79-1 8 1 .
L E S P U B L I CAT I O N S DE R A N G 8
Cha lot-Prat F. , Ti khomirov P. L, S a intot A . (2007) . Devonian and
Triassic basalts from the southern continental marg i n
of the E a s t E u ropean Platform, !racers of a same
heterogeneous lithospheric mantle source . J. Earth
Syst. Sei. 1 1 6 , 469-492.
lkenne M., M a d i A . , Gasq uet 0., Cheilletz A., H i lal R., Mortaji A.,
M h a i l i E. (2005) Petrogenetic signifiance of podiform
c h romitites from the Neoproterozoic ophiolitic complex
of Bou-Azzer (anti-Atlas Morocco) . Af. Geosci. Rev. 1 2,
1 3 1 - 1 43.
Ba rras C. E. M . , Macambira M. J. B . , Barbey P., Scheller T.
(2004) Dadas isotôpicos Pb-Pb en zircao (evaporaçâo)
e Sm-Nd do Complexa Granitico Estrela, Provincia
M i nera l de Carajes, B rasil: implicaçôes petrolôgicas
e tectônicas. Revista Brasileira de Geociéncias, 34,
3 5 1 -358.
Mayer A . ,
Cortiana
G.,
Dai
P. ,
Jobstra i b izer P . (2004)
Deloule E., De Pieri R . ,
U - P b single zircon o f the
Adamello Batholith , Southern Alps. Memorie di Scienze
Geologiche, 55, 1 5 1 -1 67.
L E S L I V R E S E T L E S C H A P I T R E S DE L I V R E S
Ford, M., Williams, E.A. and Malartre, F. (sous presse) .
Neradovsky Y. N . , Ohnenstetter M., Ohnenstetter D. (2004)
Stratig ra ph ie a rch itecture, sedimentology and structure
M i n eral composition of the noble-meta l mineral ization
i n the Monchepluton. ln: Smolkin VF, Fedotov ZA ,
of the Vo uraikos G i l b e rt-type delta , Gulf of Corinth,
G reece.
Special Publication of the International
Association of Sedimento/ogists, ed ited by G . J . N ichais,
E.A. Williams, C . Paola .
Chalet-Prat F. (2005) An u n d eforrned ophiolite in the Alps: Field
and geochemical evidence for a link between volcanism
a n d s h a l low p late tectonic processes. ln: Plates, plumes
and paradigms, (88 1 p.). 388), The Geologica/ Society
of America. 75 1 -7 80.
Ford M., Lickorish W. H . (2 004 ) Foreland ba s in evolution around
t h e western Alpine a rc. ln: P. Joseph & S. Lomas (eds),
New perspectives on Turbidites, the Grès d'Annot
Sandstones, SE France, Geo/ogica/ Society, London ,
Special Publications, 2 2 1 , 39-63
Neradovsky Y. N . , O h n enstette r M. (2004) Cu-Ni and PGE
bearing s u l p h ide d e posits of the Monchepluton. ln:
Smo/kin VF, Fedotov ZA, Neradovsky YN, Bayanova
V\1, Glaznev VN, Dedyukhin AN, Orsoev DA,
Ohnenstetter M, Ohnenstetter D, et al. (Eds), Layered
intrusions of the Monchegorsk ore region: petrology,
m ineralization, isotopy, deep structure, 2), Russian
A cademy of Sciences Apatity: Kola Centre, 7 1 -94.
54
Neradovsky YN, Bayanova V\1, Glaznev VN, Dedyukhin
AN, Orsoev DA, Ohnenstetter M, Ohnenstetter D,
et al. (Eds), Layered intrusions of the Monchegorsk
ore region: petra/ogy, mineralization, isotopy, deep
structure, 2), Russian Academy of Sciences Apatity:
Kola Centre, 9 5 - 1 0 1 .
Sai ntot A . , Bnunet M . F. , Ya kovlev F. , Sébrier M . , Stephenson
R., Ershov A., Cha lot-Prat F., Mc Cann T. (2006). The
Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution of the Greater
& Stephenson RA (eds)
2006. European Lithosphere Dynamics. Geological
Caucasus. From Gee DG
Society, London, Memoirs, 3 2 , 277-289.
Smolkin V. F. , Fedotov Z . A . , Orsoev D. A., O h nenstetter
D. (2004) O re-bearing layered Monchepluto n, (in
Russian). ln: Smolkin VF, Fedotov ZA , Neradovsky YN,
Bayanova VV. Borisova VV. Glaznev VN, Dedyukhin
AN, Orsoev DA, Ohnenstetter M, Ohnenstetter D
& al. (Eds), Layered intrusions of the Monchegorsk
ore region: petra/ogy, mineralization, isotopy, deep
structure, 1), Russian Academy of Sciences Apatity:
Kola Centre, 36-74.
RELIEF
,
-
E ROS I O N
-
C L I M AT
Cherche u rs C N RS : 6 (2 D R , 2CR, 2 1 R)
Enseig na nt-cherche u rs : 1 M C E N SG/I N P L
Doctorants : 5
Post-doctora nts : 2 (C N RS et U E)
Nom bre de publ ications : 48 (45 A 1 , 1 A3 et 2 chapitres d'ouvrages)
Nom bre de thèses souten ues : 4
I N T R O D UCT I O N
Ce thème d e recherche a fédéré les actions
conduites au CRPG autour des processus q u i
affectent la surface de notre planète et q u i , tout
en modelant son évolution , ont pu contrôler
les variations d u climat et des grands
cycles géochimiques. La su rface de
la Terre est en effet une i nterface
l'expression
complexe
entre
superficielle de la géodyna mique
interne et les cycles externes de
l' hydrosphère , de l'atmosphère et
de la biosphère . Cette i nterface ,
-.-k--�
qui est matérialisée par
le relief terrestre, a
donc la particularité
d'être à la fois le
témoin
privilégié
et
accessible
des
processus
qui
rég issent
la
dynamique de notre
planète, ainsi q u e le
terra i n de jeu de tous
les acteurs de l'érosion.
démarche
N otre
scientifique
pour a border
l'étude de ces processus a été basée
e
n
partie sur notre expérience d u développement
de trace u rs chimiques et isotopiques ainsi
que, plus récem ment, de thermochronomètres
et ch ronomètres spécifiques des courtes
échelles de temps. Ces développements,
couplés aux a pproches m i néralog iques
et expéri m e ntales, s'appu ient sur
le potentiel analytique d u C R P G ,
tant d a n s le domaine d e la micro
a na lyse des isotopes stables et
gaz rares, q u e dans celui des
n o uveaux systèmes isotopiques
mesurés par M C- I C P M S .
D e s nombreuses interactions
et rétroactions existants
entre l e rel ief, l'érosion
et l e cli mat à la
surface d e notre
pla nète, trois axes
de recherche ont
été identifiés dans
ce bilan et ceci
un
dans
souci
de cla rté et de
synthèse. Ils sont bien
sûr
thématiquement
et
liés
extrêmement
i nterdépenda nts et ont été
souvent abordés conjointement par
les différents acteurs d e ce thème d e recherche
sur des chantiers phares de la s u rface du globe .
Re l i ef
É VO L U T I O N D E S R E L I E F S ET DY N A M I Q U E D E L ' É R O S I O N
Chercheurs impliqués : Peter Burnard, Jean Carignan, Christian France-Lanord,
Raphaël Pik, Nathalie Vigier
Étudian ts - Post-doctorants : Pierre-Henri Biard (Co-dir. CEREGE), Valier Ga/y,
A lice Williams (post-doc MC-RTN)
Collaborations principales : L GCA (Grenoble), IPG (Paris), ENS (Paris)
55
Le modelé particulier d u relief est le résultat d'interactions complexes et variables dans le temps et
l'espace , e ntre u n e tendance générale à son élévation d'origine i nterne (e. g . soulèvement orogéniq ue) et
u n e tenda nce générale à sa destruction d'origine externe (érosion) . N otre approche pour mettre en évidence
les processus, interactions et rétroactions (entre climat, érosion et tectonique) qui contrôlent l'évolution et la
genèse des reliefs a été basée sur le développement d'outils de quantification de l'érosion et de l'exh umation
et leur appl ication à certains des reliefs les plus spectacu laires de notre planète, principalement e n Asie et
en Afriq u e de l' Est.
B I LA N D ' É RO S I O N D E S G RA N D S F L E U V E S
Les sédiments transportés p a r l e s g rands
fleuves, com m e le Gange et le Brahmapoutre en
H i malaya, sont soumis à d'i ntenses phénomènes
de tri m i n é ralogique et g ranu lométrique qui
peuvent biaiser profo ndément les bilans
d'érosion éta blis à l'aide d e ce matériel détritique.
Afin de décrire et de prendre en compte les
hétérogénéités sédimenta ires au sein de ces
ü3
Q'
+
ro
z
0. 1 0
-
H imalayan R ivers ; • B L + S L
+
0.2
Ganga; OBL <> SL
ma x 2 s.d. """' bars
Al/S i
0.4
rivières, u n e procédure d'échantillonnage des
sédiments le long de profils verticaux depuis la
su rface jusqu'au lit de la rivière a été m ise en
oeuvre . Cou plés à la mesure par ADCP de la
répartition de la vitesse du courant dans la rivière,
ces écha ntillonnages ont permis d'obtenir une
estimation réaliste de la composition moyen n e des
sédiments exportés. Celle-ci diffère sensiblement
de la composition des matières en suspension
de su rface , ce qui démontre l'intérêt de notre
approche dans le cad re de la réal isation de bilans
de transport. Pour le bassin d u Gang e , cette
approche a permis de réal iser un bilan d'érosion et
d'altération en comparant la composition chimique
des roches érodées avec les fl ux particulaires
et dissous véhiculés par le Gange (Galy et al. ,
soum is) . Le bilan d'altération fait apparaître un
net déséquili bre, i ndiquant que l'érosion chimique
n'est pas à l'état stationnaire. La comparaison
de la com position des sédiments à la sortie de
la chaîne et à l'exutoire du basin montre q u e ce
déséq uilibre est dû à une érosion accrue des
sols de la plaine d u Gange (Fig R E C 1 ci-contre) ,
certainement engendrée par la déforestation et les
pratiques agra i res.
FigRECJ : Composition chimique des sédiments de rivière dans le bassin du Gange, à la sortie de la chaîne himalayenne et à
l 'exutoire du bassin. Les sédiments de rivière s 'alignent le long de droites de mélange entre les sédiments de fond (BL) et les
matières en suspension (SL) de surface. Les sédiments transportés par le Gange sont nettement plus altérés (Na+ K!Si plus
faibles) que ceux transportés par les rivières himalayennes. Leur composition se situe nettement en dessous de la composition
moyenne des roches érodées (étoile noire), mais également en dessous de la composition calculée en supposant que l 'altération
est à l 'état stationnaire (triangle blanc).
Q U A N T I F I CAT I O N DU S O U LÈVE M E N T E T DE LA D É N U DAT I O N
Associée
à
l'étude
pétrologique
et
géochimique des sédiments de rivière exportés,
nous avon s développé une approche utilisant
l'histoire thermochronolog ique d u socle exhumé,
soit directement dans les roches affleura ntes
des massifs orogéniques, soit dans le matériel
détritique des rivières o u des enregistrements
sédimentaires. En parallèle de développements
tech niques et de standards de la méthode (U
Th)/H e (Kra m l et al. , 2006) cette approche nous
a permis d ' exa m i ner et d e mieux com prendre
l'histoire d e la dénudation liée à la formation du
relief orogénique sous l'influe nce des différentes
phases tectoniques dans les Pyrénées (Maurel
et al. , 2007 ; Denele, i n p rep.) , ou encore dans
le systèm e H imalaya-Ti bet. N otamment, dans la
chaîne des Long men Shan (Godard et al. , soumis
à E P S L) où, grâce à une a pproche systématique
56
le long de profils altitudinaux, nous avons pu
mettre en évidence les va riations spatiales de
la dén udation et sa focalisation le long de cette
marge du plateau Tibétai n q u i domine le bassin du
Sichuan et q u i a subi une exhumation de 6-7 km
depuis sa formation il y a environ 1 0 Ma. Au sud
de la chaîne himalayenne, notre approche s'est
focalisée sur l'utilisation de la thermochronologie
détritique de façon à préciser la distribution et
l'intensité de l'érosion à l'échelle des bassins, et
ceci dans les sédiments d u B ra h mapoutre (Pik
et al. , in prep.), ainsi que dans les séd iments
de la chaîne d'avant pays des S iwaliks par une
approche originale de double datation Traces de
Fission et U/Pb (Bernet et al. , 2006) .
Au-delà
de
ces informations thermo
ch ronologiques couvrant u n e gamme de quelq ues
millions à dizaines de millions d'années, une a utre
....
....>.. ...
0.25
--
E
E ....,
....
0.20
�
0. 1 5
ai
c
0
ëi5
....0Q).
Q)
"'0
0
�
�f
0. 1 0
+
0.05
•"
0
,
,
,
,
,
,
,
tA-(t--f---i
0.05
0. 1 0
0.20
0. 1 5
3He cosmogenic erosion rate, (mm/yr)
FigREC2 : Taux d'érosion dérivés de la mesure de 3He
cosmogénique dans les olivines des sédiments de rivières du
plateau Nord-Ethiopien. Les variations liées aux différentes
zones morpho-climatiques et morpho-tectoniques du plateau sont
clairement mises en évidence par les mesures cosmogéniques et
par un modèle d 'érosion-incision de type shear-stress calibré
pour des lithologies volcaniques basiques. Notons que ces
vitesses d 'érosion intégrées à l 'échelle de teml( S géologique sont
un ordre de grandeur plus bas que la mesure de la quantité de
sédiments exportés actuellement par le Nil Bleu, reflétant ainsi
1 'amplification due à la déforestation et à / 'activité agricole
anthropique dans ces zones de plateau intertropicales.
information i m po rtante pour quantifier
l'i ntensité de l'érosion et ses variations
sur une période beaucou p plus
récente (quelq ues m i l l iers à d izaines
de milliers d'années) réside dans la
mesure d e l'accu mulation des isotopes
cosmogéniq ues soit di recte ment sur des
su rfaces géomorphologiques, soit d a n s
l e s minéra ux des séd i m e nts de rivières.
Nous avons focalisé n otre action sur la
mise au point de la mesure de l'hél i u m
cosmogénique (3 He) d a n s l e s olivines et
les g renats (Gayer et al. , 2004 ; Yokochi
et a l . , 2005 ; Biard et al. , 2006b ; D u naï
et al. , 2007 ; Biard and P i k , soumis à
Chem. Geel . ) . U n e telle approche a
nota m m e nt été menée pour étudier
la
préservation d u plateau Ethiopien
0.25
q u i représente les restes de la grande
province volca n i q u e d e type «Trapps»,
mise e n place e n Afriq u e de l' Est, il y a
30 M a . Cette quantification des vitesses d'érosion
dans les différentes zones morpho-climatiques
du platea u (Fig R EC2, P i k et al. , in prep.) nous a
permis (1 ) de mettre en évidence les contrôles de
l'intensité de l'érosion principalement représentés
par le relief, ainsi que (2) d e calibre r u n modèle
d'érosion pour les lithologies volcaniques
basiq ues (modélisation réalisée en colla boration
avec Jérôme Lavé , LGCA) .
P A L É O-TO P O G R A P H 1 ES ET PA L É O-AL T I T U D E S
E n géomorphologie quantitative , il est très
difficile de reconstru ire les palée-topographies
et nota mment les palée-altitudes dont les
variations peuvent avo i r une g rande i m portance
nota mment dans le cas de la création de barrières
atmosphériques pouvant potentiellement contrôler
le climat à l'échelle locale o u régionale. Ces
problèmes pou r reconstituer la palée-topog raphie
sont principalement dus à un manque d 'outils de
qua ntification directs qui puissent être transposés
dans le passé sans que la précision n'en soit trop
affectée. Nous avons montré (Biard et al. , 2006a)
que les isotopes cosmogéniques de la famille des
gaz rares (3He et 2 1 N e) con stitue n t u n outil de choix
en pa lée-géomorphologie car ils sont stables et ne
décroissent donc pas u n e fois produit à la surfa ce
des objets géomo rpholog iques . N ous avons dans
un premier temps util isé ces expositions «fossiles»
au rayonnement cosmique pour mettre a u poi nt,
en collaboration avec le LGCA (Grenoble) et le
CEREGE (Aix-en- P rovence) , u n pa lée-altimètre
basé sur la dépenda nce du taux de prod uction des
isotopes cosmogéniq ues à l'altitude. Ce palée
altimètre a été testé avec succès sur u n o bjet
Apatlte He-age, (Ma)
Zone of maxim u m Upl ift
ssw
Hamer Range
Strain migration "'
25 km
ro
2200 m
-,..- - '•
,
,.
. .. - · - · · 1- - · · · · - .\·,
"'• •
_..
· i.o:é.
�
B
-
1
:[ 500
.,;
u
-ê
�
1000
iii
E
E
3: 1500
0
a;
.0
� 2000
.,
0
d'
2500
..-'C-·-------------------He-PRZ
oo
1
-;
,, \_ onsetof
,/..-. <Sf. ,(j.,'
rfO
J'r<
.....
•
$ -"'()<······ �
_ _ _ _____ _ _
ao -c
�
denudation
20 Ma
•
•·
i
�
!
�
>
L.-__,lc_______I_____.J'---.J
FigREC3 : Mise en évidence du soulèvement et de la dénudation le long du Mont Hamer (SW Ethiopia) à l 'aide de
la thermochronologie ( U- Th)!He sur apatites.
57
simple com m e le strato-volcan Etna (Biard e t al. ,
2005) et est actuellement en cours d'appl ication
pour reconstru i re l'h istoire d u soulèvement des
hauts plateaux com m e les Andes ou le Tibet.
d'une
L' histoire
palée-topographique
région peut a ussi être étudiée grâce à la
thermochronologie (U-Th)/H e mesurée dans
les a patites, étant donné que ces minéraux
e n registrent
chronolog ique
l'i nformation
lors du passage à travers un isotherme très
superficiel (-70 •c). En utilisant cette propriété,
nous avons conduit u n e étude détaillée de
thermochronologie (U-Th)/He le long d'un des
plus beaux esca rpements de faille du R ift Est
Africai n , dans le sud de I' Ethiopie (Pik et al. , sous
presse à Geology) . Cette quantification précise
du refroidissement lié au soulèvement de cette
épaule de rift (FigR EC3, page précedénte) nous
a permis de préciser l'histoire du fonctionnement
de ce rift, et la façon dont son soulèvement a pu
affecter et modifier la topographie, en relations
avec l'activité des panaches mantelliques le long
du système de rift (Pik et al. , 2006) et l'arid ification
de l'Afrique de l' Est.
É R O S I O N E T CYC L E D U CA R B O N E
Chercheurs impliqués : Jean Carignan, Christian France-Lanord, Laurie Reisberg,
Nathalie Vigier
Étudian ts
- Post-doctorants : Agnès Brenot, Valier Ga/y, Maxence Paul, Emile
Bolou Bi
Collaborations principales : HYDRA SA, LIMOS, IFREMER, BRGM, Université de
Grenoble, LDEO, LMTG, Univ. /ce/and.
Les flux d'érosion physique et chimique jouent un rôle majeur dans le cycle de l'eau et du carbone, et sur
l'évolution d u climat. Les processus les plus importants en terme de consommation de C0 2 sont l'altération
des silicates, ainsi que l'enfouissement de la matière organique. Nous avons exploré ces deux aspects, en
nous basant s u r des outils isotopiques spécifiques ou nouvellement développés, dans le but d'aboutir à une
qua ntification pertinente des flux associés ainsi que de leurs facteurs de contrôle.
T RAÇAG E D E L' É R OS I O N A V E C L E S I S OT O P E S R A D I OG É N I Q U E S
Les isotopes radiogéniques tels q ue les
isotopes d e l'os m i u m , et d u strontium, mesurés
dans les rivières, permettent de déterminer plus
précisément les sources l ithologiques, et les
phases minérales a ltérées à l'échelle d'un bassin
versant. Réce mment, il a été suggéré que la
signature isotopique de l' hafn i u m dans l'océan
pou rra it refléter l'intensité de l'érosion à grande
échelle ('effet zircon'), mais aucune mesure
di recte dans les eaux de rivières n'avait encore
14 r------,
A Ghaghara
12
tl) 1 0
0
00
00
8
0
6
::...
tl)
...
00
�
• Ghandak
� Kosi
o Ganges
• Himalayan Catchments
black shales
4
2
fppt-1 1
.
1 /0s non-rad1ogenlc
FigREC4 : 1870s/1880s des sédiments transportés par le
Ganges et ses affluents, en fonction de l 'inverse de la
concentration en Os non radiogénique. Par rapport à la
croû.te continentale (CC), les sédiments sont radiogéniques
et pauvres en Os.
58
pu être effectuée. Au-delà du traçage de source ,
ces outils, et en particulier les séries de l'uranium,
permettent aussi de poser des contra i ntes de
temps sur l'altération , et d'estimer le rôle des
perturbations climatiques récentes, comme les
glaciations, sur les processus d'érosion chimique
et physique des sols.
L'e n registrement marin des isotopes de
l'osm i u m pourrait documenter les variations
des taux d'érosion dans le passé. Néanmoins,
l'i nterprétation de cet e n registrement nécessite une
meilleure connaissance des sources lithologiques
de l'Os à l'océa n . Pour cette raiso n , nous avons
entrepris, dans le cad re de la thèse de M axence
Paul, d'étudier les sédiments et les eaux issus de
l'érosion himalaye n n e . Des études antérieures ont
montré que les produ its de l'érosion himalayenne
sera ient parmi les plus radiogéniques du monde,
un fa it qui a été attribué à la présence de sch istes.
noirs , riches en Os radiogénique (1 870s) .
N o u s avons démontré q u e l a fa ible teneur e n
O s non-rad iogén ique des roches himalayennes
serait u n facteur déterm i nant dans la signature
isotopique des séd iments (FigREC4 ci-contre) .
Les rapports 1 870s/1880s très élevés des sédiments
et des eaux proven a nt de l'érosion himalayenne
sont e n fait dus, e n g rande partie, aux fa ibles
teneurs en 1 880s des roches mères, plutôt qu'à
un e n richissement excessif en 1 870s. La teneur
moyen ne en 1 870s des roches himalayennes n'est
donc guère plus i m portante que celle de la croûte
continentale typique. Cela implique, qu'à l'inverse
du stront i u m , la chaîne h i malayenne n'est pas
une source exceptionnelle d'Os radiogénique .
L'érosion h i malayenne pourrait cepe ndant avoir
une i nfluence forte sur l'océan dans le cas d'une
érosion ch i m ique très poussée.
Un autre aspect peu compris de l'Os marin
est son temps de résidence dans l' océan . Les
estimations publiées donnent des résultats peu
concordants, qui suggèrent u n flux non considéré
d'Os à l'océan . Ce flux pourrait provenir des
eaux souterraines. Pour tester cette hypothèse,
M . Paul mesure actuellement la com position en
Os des eaux souterraines d u Bassin d u Bengale
(collaboration avec L. Charlet de l ' U n iversité de
Grenoble et Y. Zheng de LDEO). Ces travaux
ont nécessité le développement d ' u n nouvea u
protocole chimique, plus adapté a ux conditions
réductrices des eaux souterraines. Les premiers
résu ltats , ont été présentés à la Goldsch midt
2007 (Colog ne) , démontrent que le fl ux souterra i n
d'Os d a n s cette rég ion e s t potentiellement très
important. Cependant, une partie de cet Os
peut se trouver i m mobilisé dans les sédiments
de la zone de transition eau douce - eau salée.
Pour résoudre cette q uestion , nous allons
prochainement analyser des séd i m e nts d u Bassin
du Bengale, susceptibles d'être des ' pièges' à
osmium .
Dans un autre domaine, l'étude de petits
bassins versants, com m e celui d e la M oselle, a
permis de montrer le fort potentiel des signatu res
isotopiques en hafn i u m des eaux de rivières,
qui ont pu être mesurées pour l a première fois,
dans le cadre d'une collaboration avec G. Bayon
(IFREM ER). Les eaux d e rivières sont nettement
plus radiogéniques q u e les roches et sols, et leur
signature peut être reliée à l'i ntensité de l'altération
(Bayon et al. , 2006; voir ZAM dans le thèm e
«activités anthropiques») . S i ces résultats sont
général isables, les variation s palée-océa niques
pourraient directement refléter l ' i ntensité de
l'altération des silicates à grande échelle.
D'autre part, u n e étude détaillée des bassins
monolitholog iques
islandais a
perm is
de
contraindre les temps et ta ux caractéristiques de
l'érosion en Islande, avec les séries de l ' u ra n i u m
mesu rés d a n s l e s rivières , e t d e mettre en
évidence le rôle i n h ibiteu r de la dernière g laciation
sur les taux d' érosion chi mique (Vigier et al. ,
2006) .
L E S N O U V EA U X T R AC E U R S D E L ' É R OS I O N : L E S I S OTO P E S D U L I ET D U M G .
T t•c)
Nous avons exploré les fractionnements des
isotopes d u lithium et d u magnésium dans le but
d'apporter des informations complémentaires sur
les processus d'altération des sil icates . Nous
avons dans un premier temps développé les
mesures isotopiques de ces deux traceurs pour
tous types d'échantillons naturels et de matériaux
de référence (Carignan et al. , 2004; 2007; Bol ou Bi
et al. , soumis à G G R) . Puis, nous avons effectué
des recherches dans deux directions principales:
(1) u n e approche expérimentale pou r cali brer
et quantifier les fractionnements isotopiques et
(2) une a pproche i n-situ, de bassins versa nts
fortement étudiés.
Dans le cadre de l'approche expérimentale,
deux voies ont été explorées : des synthèses
d'argiles en milieu contrôlé, et des altérations
et recyclages par des plantes. Des smectites
trioctahédriques (hectorites) ont été synthétisées
à des températures comprises e ntre 2s·c et
25o•c, en présence d e solutions enrich ies
en lith i u m . Les fractionnements isotopiques
correspondants à l'inco rporation d u lith i u m
1 .005
.§
1 .000
.,
0.995
��
�
�
(j
250
1 50
60
,....---'--'-----"'---.,
f---+r-+-+--?-'�-f__.:?-�'i'----l
•
k
!
�
"-:
•.,q...,.
1
•
•
0.990
�0�
L1
i--ri--+-u • ..0.3/T + 0.9907
0.985 '------'---'---�
4.0
1.5
2.0
3. 5
2.5
3.0
0.1 ,....----,
Ê
c.
..eE
0.01
•
c.
.e
�
0.001
!
1
•
•
<>&o .., SW
•
:::i
0.0001 L___J'----'---'--_j
0
50
1 00
1 50
200
250
300
Temperatu re t•c)
FigREC5 : (a) Facteurs de fractionnements isotopiques (ameclite-•olurio) du lithium lors de la formation de smectite à
diverses températures (points noirs). Les fractionnements isotopiques lors de la désorption du lithium sont aussi
montrés (points blancs). (b) Evolution du rapport Li/Mg dans les smectites en fonction de la température. Pour
comparaison, l 'expérience avec une solution de lithium à matrice d 'eau de mer est indiquée (losange blanc).
La composition de la solution n 'a pas d'effet sur le fractionnement isotopique, mais sur la quantité de lithium
incorporée dans les sites octahédrique. Les coefficients de partage Li /Li u o correspondants sont faibles
ars u ,01 u n
(<0. 14), et ne permettent pas d'expliquer les teneurs élevées des argiles océaniques.
59
dans les sites octa hédriques de la smectite, en
su bstitution d u magnés i u m , ont été déterminés
(�Li cl ay-so lu tion ) (Vigier et al. , en révision à GCA) .
Les fractionnements corrèlent inversement avec
la température , com me le prédit la théorie, et
des lois empiriques utilisables dans des modèles
d'altération sont p ro posées (FigREC5, page
précedente) . Un modèle simple d'altération
continentale a été développé, qui montre le rôle
prépondérant des phases secondaires dans la
signature isotopique des eaux de rivières et de
leurs séd i m e nts.
Nous explorons a u ssi le rôle de la végétation
sur l'altération et la com position isotopique des
produ its d'altération. Des croissances de trèfle
et de ray-g rass ont été effectuées en présence
de solutions (hydroponique), de micas, et
de mag nésie (Thèse d ' E mile Bolou Bi). Les
fractionnements isotopiques du magnésium lors
de son prélèvement par les racines, et lors de
sa translocation vers les parties aériennes, ont
été déterm inés. Les plantes sont isotopiquement
d ifférentes de leur source de magnésium, ce qui
indique le fort potentiel de ce traceur dans ce
domaine (Bolou Bi et al. , in prep) .
Des bassins versants à lithologie simple, ou
fortement étudiés , ont été util isés comme atelier
dans le but de mieux comprendre les relations
entre l'altération des silicates et les signatures
isotopiques en lith ium et magnésium des eaux de
rivières. Le bassin de la Moselle a été étudié dans
le cadre de la ZAM , et de la FR-EST (voi r thème
Activités anthropiques) (Brenot et al. , soumis à
G CA) . Dans le cadre d'une collaboration avec le
B R G M , le grand bassin à lithologie mixte de la
M ackenzie (Canada) nous a permis de montrer
sans ambig uïté le rôle majeur des lithologies
silicatées sur la signature isotopique en lithium
des eaux des grands fleuves. Enfi n , les bassins
islandais ont été choisis pour leur monolithologie
basaltique, et parce que l'ensemble des taux
d'érosion ch imique et physique a été déterminé,
ainsi que le temps de résidence des sols (Vigier
et al. , 2006) . Une corrélation négative entre le
ô7Li des eaux de rivières et les taux d'érosion
chimique des basaltes est m ise en évidence. Un
modèle simple d'altération prenant en com pte
la formation des phases secondaires permet
d'expliquer l'ensemble des don nées. Un article est
actuellement en cours de rédaction (Vigier et al. ,
sous presse à EPSL) .
E X P O R TAT I O N E T E N FO U I S S E M E N T D E C A R B O N E O R G A N I Q U E
L O R S D E L' É R O S I O N C O N T I N E N TA L E
0.9
0.8
<>
0.7
...
0
3660
0.6
mousson 2002
mousson 2004
mousson 2005
âge 14C du Carg
...
<>
3030<»
...
...
� 0.5
3660�
0
... 0 2730
0
()
0
1-
0.4
...
0.3
A 2000
0
0 2460
0
0 2830
0.2
"'
0.1
0
...
0
461 0o
10060'h l34 1 0
0.1
0.2
Al/Si
0.3
0.4
0.5
FigREC6 : Teneur en carbone organique (TOC) des sédiments du Gange
au Bangladesh en fonction de leur composition chimique (Al/Si). Le
rapport Al/Si caractérise l 'hétérogénéité sédimentaire: il augmente avec
la proportion de phylosilicates et de particules fines. La tendance linéaire
observée entre le TOC et le rapport Al/Si permet de définir la charge
en carbone organique de ces sédiments. Elle montre que les particules
organiques et les particules minérales répondent de façon similaire aux
processus de tri pendant le transport fluvial. La composition de la matière
organique est également affectée comme le montre l 'évolution de l 'âge
apparent de la matière organique avec le rapport Al/Si. Les sédiments de
fond, grossiers et riches en quartz, sont pauvres en carbone organique
et dominés par du carbone fossile libéré lors de l 'érosion des roches
himalayennes. Les matières en suspension de surface, fines et riches en
phylosilicates, sont enrichies en carbone organique et dominées par de
la matière organique récente composée de débris végétaux et de matière
organique des sols.
60
Les orogènes actifs sont ca ractérisés
par une surrection rapide ainsi qu' une
érosion physique intense. D'autre part, à
travers le cycle du carbone, ils jouent un
rôle prépondérant dans la régulation du
climat. L'étude de l'érosion de la chaîne
himalayenne, qui représente le relief
majeur ayant affecté la surface de notre
planète depuis plusieurs centa ines de
M a , apporte de nouvelles i nformations
sur les processus qui partici pent à cette
régulation. En Himalaya , l'enfouissement
de carbone organique assure la majeure
partie de la séquestration de C0 2 (Aucour
et al. , 2006 ; Galy et al. soumis à Nature) .
L'exportation de carbone organique
par les rivières d u système Gange
B rahmapoutre est gouvernée par les
processus de transport. La charge en
carbone organique des sédiments de
rivière est contrôlée par ( 1 ) la ségrégation
des particules organiq ues dans la tranche
d'eau et (2) l'association préférentielle
de la matière organique avec les
phylosilicates (Galy et a l . , soumis à GCA) .
L'âge apparent du carbone organique,
déterminé par analyse d u 1 4 C , varie en
fonction des propriétés sédimentaires
et de la teneur en carbone organique
(FigR EC6 ci-contre) . La proportion de
carbone fossile varie entre 10 et 20 %
dans les matières en suspension et entre 50 et
1 00 % dans les sédiments de fond (Galy et al. ,
soumis à Nature) .
La comparaison des roches himalayennes,
des sédiments de rivières et des séd iments
marins déposés dans le cône du Bengale, a
permis de réaliser un bilan complet d'érosion,
de tra nsport et d'enfouissement d u ca rbone
organique au cours de l'érosion de l ' H imalaya
(Galy et al. , soumis à Nature) . La matière
organique enfouie dans les sédiments du cône
du Bengale est très majoritairement dominée
par la matière organique délivrée par le système
fl uvial Ga nge-Brahmapoutre. E n o utre, la charge
en carbone en organique des sédiments marins
est identique à celle des sédiments de rivière . Le
carbone organique dél ivré par le système Gange-
Brahmapoutre est donc essentiellement préservé
et enfoui dans les sédiments océaniques .
Cela contraste fortement avec la m ajorité des
systèmes deltaïq ues o ù , e n moyenne, 70 % de
la matière organique est oxydée et retourne dans
l'atmosphère sous forme de C0 2 • A l u i seul, le
système hi malayen est responsable d'environ
1 5 % du fl ux g lobal d'enfouissement d e carbone
organique récent. L'exceptionnelle efficacité
d'enfouissement de la matière o rganique dans le
système himalayen est principalement entreten u e
p a r l'érosion physique très intense d e la chaîne
himalayenne. L'exemple de l ' H i m a laya montre
donc que l'érosion rapide des o rogènes actifs
favorise la séquestration de co2 atmosphérique
par enfouissement de carbone organique et
exerce une rétroaction n égative sur climat.
L' H I M A LAYA S O U R C E DE C 02 POU R L'AT M OS P H È R E ?
Les bassins orogéniq ues sont caractérisés
par une érosion physique accélérée qui tend à
appauvrir l'atmosphère en co2 par altération
des silicates (Singh et al. , 2005 , 2006) et
par enfouissement de matière organique.
Parallèlement aux recherches q u e nous menons
sur ces processus, nous nous sommes intéressés
aux fl ux de co2 associés à la formation d'une
chaîne de montagne. L'épaississement crustal
induit en effet le méta morphisme de formations
superficielles q u i , lorsqu'elles sont carbonatées,
peut libérer des quantités considérables de
C0 2 • Les sources thermales présentes dans les
principales vallées himalaye n n es sont con n ues
pour êtres très carbonatées en ra ison de ce
dégazage profond. Nous avons pu q u a ntifier leurs
flux (Eva ns et al. , 2004) et démontrer q u e leurs
compositions isotopiques de carbon e impliquent
des taux de dégazage considérables (Evans et
al. sou mis à Nature) . Ces flux de dégazage ont
plus récemment été observés et quantifiés sur u n
champ thermal (Perrier e t al. , sou m i s à E P S L) .
A u total nous estimons q u e l'apport d e C 0 2
métamorphique peut contrebalancer les effets de
l'altération des silicates.
T R AC E U R S PA L É O - E N V I R O N N E M E N TA U X
Chercheurs impliqués : Marc Chaussidon, Christian France-Lanord, Raphaël Pik,
Fabien Pah/ol, Laurie Reiserg, Claire Roi/ion-Bard, Nathalie Vigier
Étudiants
- Post-doctorants : Pierre-Henri Biard, Valier Ga/y, Céline Pisapia
Collaborations principales : Université de Jérusalem, Israel, ENS Paris, LSCE Gif
sur- Yvette.
T R AÇAG E P A L É O- E N V I R O N N E M E N TA L E N M I L I E U M A R I N
L'étude pour u n e meilleure compréhension
marqueurs
des
enregistrements
des
carbo nates
les
dans
environnementa ux
biogéniques (nota mment coraux et fora m i n ifères)
s'est poursu ivie grâce à l'analyse in situ par
microsonde ionique. Les systèmes isotopiques
étudiés ont ainsi été l'oxygène, le bore et le
l ith i u m dans des écha ntillons naturels et d'autres
poussés sous conditions contrôlées en laboratoire
(J uillet-Leclerc et al. , sous presse ; Cuit et al. ,
sous presse ; Watanabe et al. , 2006 ; Blamart et
al. , 2005) . Les mesures des isotopes du lithium,
de l'oxygène et du ca rbon e dans les carbonates
ont nécessité des développements analytiques et
ont fa it l'objet de papiers tech n iques (Vigier et al.,
2007 ; Rollion-Ba rd et al. , 2007) .
Les foraminifè res ou les coraux sont largement
utilisés comme m a rqueurs des paléocli mats.
Cependant, on ne con naît pas encore très
bien leur mode de biomi néra l isati o n . Tous les
processus de biominéralisation vont affecter à
un degré plus o u moins i m portant les mesures
des compositions isotopiques et modifier leur
valeur par rapport à celle q u ' o n obtiendrait si ces
animaux préci pitaient leur squelette ca rbonaté
directement à partir d e l'eau de mer. Nous avons
ainsi montré que les mesures des isotopes du
lithium peuvent être fortement affectées par
l'incorporation d e g rains a l u m i nosi licatés dans
les murs des foram i n ifères, ces g ra i n s étant très
61
primaire et de calcite secondaire (Rollion-Bard
et al. , 2007) Ainsi, l'étude de la biominéralisation
par l'i ntermédiaire de diverses compositions
isotopiques va nous permettre une amélioration
de l' utilisation des ca rbonates biogéniques en ta nt
q u e marqueurs paléoenvironnemetaux.
La détermi nation des conditions pa léo
environnementales s'est également effectuée
sur des environnements plus anciens comme le
Crétacé supérieur par l'analyse d u ô11 8 dans des
riches e n lith i u m e t de com position isotopique
très distincte d e la calcite d u foramin ifère (Vigier
et al. , 2007) . L'incorporation de ces grains peut
se faire lors d e la vacuolisation de l'eau de mer
qui précède la préci p itation d u carbonate par le
foramin ifère. Les mesures de ô44Ca (FigR EC7
ci-dessous) montrent également une très grande
variabilité. Cel le-ci est sans doute la combina ison
de plusieurs phénomènes comme les variations
des taux de précipitations, la présence de ca lcite
� 2.5 ..,-----,
V)
1 . 1 7±0.44%o
�
î
-�------------------------
f
-------
li
-------------------------�
�
0.0
---------
---!------ ----
T
�
--
-------
!
- - - - - - -·- - - - - - - -
1
f 0.95±0.50%o
+--�-�-�-�--�-�-.--�--1
Analysis #
FigREC7 : Variabilité intratest de o44Ca dans des
foraminifères d 'âge 2 , 8 Ma. Les lignes pleines indiquent
la moyenne obtenue pour chaque joraminifère et les
lignes en pointillés indiquent les valeurs à plus ou
moins la. Malgré une variabilité intratest significative,
les moyennes des deux foraminifères sont identiques
( Rollion-Bard et al. 2007).
cherts (Kolodny and Chaussidon, 2004; Kolodny
et al. , 2005) . Ceux-ci ont montré une très grande
variation de leur composition isotopique de
bore avec des va leurs parmi les plus négatives
pu bliées pour des cherts. Cette grande variation
est sans doute le résultat d u mélange entre un
pôle météoritique (pauvre en 8 et ô11 8 petit) et un
pôle eau de mer (riche en 8 et ô11 8 élevé) .
T R AÇAG E P A L É O- E N V I R O N N E M E N TA L E N M I L I E U C O N T I N E N T A L
Les variations de l ' i ntensité de la mousson
au cou rs du dernier cycle glaciaire-interglaciaire
sont bien documentées par des enregistrements
océaniques.
En
revanch e ,
les
archives
continentales de portée régionale sont rares .
Les séd iments déposés dans le cône du Bengale
sont les prod u its de l'érosion hi malayen ne et
constituent donc u n e n registre m ent des conditions
sur le continent à l'échelle d u bassin . L'étude de la
matière o rganique contenue dans les sédiments
déposés depuis le dernier maximum glaciaire
montre u n e évolution i mporta nte de la végétation
présente dans le bass i n himalayen (Galy et al. ,
soumis à QSR). La composition isotopique du
ca rbon e organique total et de biomarqueurs
spécifiques des végéta ux supérieurs diminue de
3 à 4 %o entre le dern ier maxi mum glaciaire et
l'Holocène (Fig R E C 8 , page s u iva nte) indiquant
une forte d i m i n ution d e la proportion de plantes
en C4. Cette évolution de la végétation suggère
u n e nette d i m i n ution de l'aridité et est donc en
accord avec u n e augmentatio n de l'intensité de
la mousson .
62
Afin de contraindre de manière plus directe
les changements climatiques accompagnant
les mod ifications de végétations constatées au
cou rs des temps et de reconstru ire des conditions
de paléoprécipitations, une a utre approche a
également été mise en œuvre . Les précipitations
étant la seule source d' hydrogène pour les plantes
conti nentales, le ra pport 0/H des composés
orga niques q u'elles produ isent est conditionné par
les conditions de température et d'aridité. Dans ce
contexte , les analyses isotopiq ues moléculaires
du ra pport 0/H que nous réal isons permettent de
reconstrui re des conditions de paléoprécipitations
et de paléohumidité g râce à la matière organique
fossile préservée dans les sédiments. Après
avoir calibré les conditions de tra nsfert et de
préservation du signal isotopique de l' hydrogène
de la matière organique soluble des sédiments,
nous avons vérifié la stabilité d u signal isotopique
au cours d u temps sous des conditions de
diagenèse légère. Nous avons ainsi pu suivre
l'évolution de l'aridité depuis le dernier maximum
glaciaire et mettre en évidence u n enrichissement
+
C3
�
+
+
C4
C3
+
C4
a ��--�.-��==�==��==�--�--�==�==�� 0
·
>--f--< Max. 2 s.d. uncertainty
� Max. 2 s.d. uncertainty
>
�
�
�
�
;!
.
(
:6 �
8
10
�
l
·-·�-�
12
14
16
�·
.
.
2
\-------------
._____
=--
/ -·
. ·
�
6
i
8
��:-;_-_-_-_-_-_-_- - - - - -
_
_
_
•
4
/
10
......
.--'il-•
·- -·
a.:
ai
ro
::.
Q)
Cl
<(
0
...
�
12
·====--·
14
��-- ---------------
1
��
7--� 6
8----�
-2�
9�--�
�
-2
9 ---L----�
-2�
0 -----�
2�
27
2 -----�
9--�
0.7
8 7
. 7�0
�.�
. 1��----�
0�
��
1�
1 �1�
1 -----�
TOC (%)
FigREC8 : Teneur et composition isotopique de la matière organique enfouie dans les sédiments du cône du Bengale
depuis le dernier maximum glaciaire. La composition isotopique de la matière organique totale ( o13Cbutk) diminue de 3 à
4 %o entre le dernier maximum glaciaire ( 16 ka B.P.) et l 'optimum climatique de l 'Holocène. La composition isotopique
de biomarqueurs des végétaux supérieurs (n-a/canes en 2 7, 29, 31 et 33 carbones) présente une évolution comparable.
Cette évolution de composition isotopique du carbone indique une diminution marquée de la proportion de plantes en
C4 dans le bassin himalayen.
de 40 %a en ôD du signal à la fin de la période de
glaciation , correspondant à une augmentation de
l'hu midité sur le bassin d u Gange (Palhol et al. ,
in prep.).
Les enregistrements sédimenta i res nous
permetta nt de remonter aux conditions palée
environnementales en milieu continental sont
rares. Les changements climatiques ayant
affectés l'intérieur des conti nents sont donc moins
bien con n u s et documentés que pour les océans.
Dans ce contexte, la dynamique des g laciers est
un objet de choix pou r retracer les variations des
précipitations et des températures q u i ont pu
contrôler les phases d e déglaciation. De façon à
pouvoir exploiter au mieux cette informatio n , nous
avons mis a u point et utilisé les datations par 3He
cosmogé nique des objets glaciaires (moraines
et polis) qui permettent d'établir u n e ch ronologie
Figure REC9 :
Chronologie des
moraines du sommet du
Mauna Kea (Hawaii)
déterminée par memre de
l 'hélium cosmogénique
(lHe) (Biard et al. , 2007).
ha ute prec1s1on . Une telle ch ronolog ie, nous a
permis de mettre en évidence a u Népal C entral
(Himalaya , Gayer et al. , 2006) le rôle i m portant
des précipitatio n s com m e mod ulateur de la
déglaciation vers 7-9 ka. D e même, g râce à u ne
étude sur les produ its glacia i res d u sommet du
volcan Mauna Kea ( H awaii) nous avons daté
le dernier maxi m u m g laciaire entre 1 6 et 1 9 ka
(FigREC9 ci-dessous) dans le Pacifi q u e Central
et montré, en couplant ces données avec u n
modèle, q u e cette dynamique de déglaciation
tardive était com patible avec les données palée
environnementales du G roenland suggéra nt
a i nsi un modèle d'atmosphère con necté entre
le Pacifique et l'Atlantique-Nord , autorisa nt
les échanges de masse d'air, d ' h u m idité et de
température à g rande échelle dans l'hémisphère
Nord (Biard et al. , sous presse) .
4200
:ê:
"'
-c
B
..,
;;;:
a
• 14( age of Lake Waiau
Peng and King, 1992
Rec�ssional moraines
<) M2a + M2b + M2c
3800
·• Terminal moraine MO
- Glacier front position
3400
3000
c____;:.....::._�-�--�-�-�
12
14
16
20
18
Age (ka 8P)
22
24
63
E T U D E DU R Ô L E DE LA V I E
S U R L E S P R OC E S S U S D ' A LT É R AT I O N
Afi n de préciser a u mieux les biosignatures
isotopiques possibles dans des minéraux, des
études expérimentales d'oxydation de minéraux
en présence de bactéries ont été menées. Le
choix des m i néraux s'est porté sur la pyrite
q u i est un m inéra l com m u n et qui est impliqué
dans d e nombreux processus géochimiques et
biologiques. Les mesures par m icrosonde ionique
des isotopes du soufre et de l'oxygène ont montré
l'existence d'au moins 2 chemins pour la bio
oxydation. Mais la g rande hétérogénéité des ô34 S
et ô180 à la surface du m inéral montrent qu'ils ne
peuvent pas, à eux seuls, être une biosignature
un ivoq ue (Pisapia et al. , 2007) .
LES S O U RC E S D E F I N A N C E M E N T
- Finance m ent par la région d u projet «Développement et uti lisation de nouveaux traceu rs isotopiques pour
reconstituer les climats et environnements du passé» (C. Rollion-Bard , N. Vigier et F. Pahlol).
- Financement F R E . S . T. : les méca nismes biologiques indu isent-ils un fractionnement des isotopes du
magnés i u m dans l'envi ronnement ? (porteur A. Poszwa)
- Financement du progra m m e national «Reliefs de la Terre» pour 2004-2006 :
Q ua ntification d u Soulèvement et de l'Erosion des Hauts Plateaux Ethiopiens (porteur R . Pik)
Lois d'érosion des g rands fleuves (porteu r J . Gaillardet)
M ise au point de paléoa ltimètres basés sur les isotopes cosmogéniques et étude de la dépenda nce
à l'altitude des d ifférents isotopes cosmogéniques produ its i n-situ (porte u r J . Lavé)
Flux tectonique et relief de l'H imalaya : une approche par thermo-chronologie détritique et
géomorphologie (porteur J . L. Mugnier)
Etude des processus d'altération des roches continentales par les isotopes stables légers (porteur N .
Vigier) .
L E S P U B L I CAT I O N S R E LAT I V E S A U T H È M E R E L I E F - E R O S I O N - C L I M AT
Les publ ications d u CRPG sont présentées su iva nt la méthode d 'évaluation par quartiles utilisée par la section
18 du Com ité National du C N RS.
Le p re m i e r qua rtile (A 1 ) corres pond aux revues ayant u n impact factor supérieur ou égal à 1 ,6
Le deuxième quartile (A2) correspond aux revues ayant un impact factor com pris e ntre 1 et 1 ,6
Le troisième quartile (A3) correspond aux revues aya nt un im pact factor compris e ntre 0,6 et 1
Le quatrième quartile (B) corres pond aux revues ayant un impact factor inférieur à 0,6
Biard P.-H., B o u rlès D . , P l k R . , Lavé J. (so us presse) l n situ
cosmogenic 10Be i n olivines and pyroxenes, Quaternary
Geochronology.
Calmels D . , G a il l a rde! J . , B re nat A., and France-La nord C.
Ca rbonate weath e r in g: a possible source of atmos phe
ric C02• Geology. accepté.
Cuif J . P. , D a u p h i n Y., Meibom A., Reillon Bard C, Salomé M . ,
S u s i n i J , Wi l l i a m s C. T. (sous presse) F i n e scale growth
smectite formation a n d implications for the Li cycle.
Geochim. Cosmochim. A cta, a ccepté , e n révision.
2007
Blamart D . , Rollion-Bard C., M e i bom A. , Cuif J . P. , Juillet-Le
patterns in cora l skeleton s : biochemifcal control on
clerc A. and D a u p h i n Y. (2007). Boron i sotopie compo
sition correlates with ultra-structure i n a deep-sea coral
crystal l izati o n of a ragon ite fi bres and asessment of
early diagenesis i n fossil records. Biogeosciences.
Lophelia Pertusa: impl ications for biomineral ization
and paleo-pH . Geochem. Geophys. Geosyst. G3, 8,
Galy V., France-La nord C., a n d Lartiges B. Loading and fate
1 2, 1 -1 1 .
of particu late org a n i c carbon from the Hima laya to
Biard P. H., Lavé J . , Pik R., Wagnon P. , Bou rlès D . (2077) . Per
the Ganga-Bra h ma p utra delta. Geochim. Cosmochim.
Acta. accepté .
Galy V., François, L . , F ra nce-Lanord C . , Faure P. , Kudrass H . ,
Palhol F., a n d S i n g h S . C4 pla nts decl ine i n the Hima
layan basin s i n ce the Last Glacial Maximum. Quater
nary Sei. Rev. accepté.
J u i l let-Leclerc A., Reyn a u d S . , Rollion-Bard C., Cuif J . - P. ,
sistence of fu ll g lacial conditions in the Central Pacifie
D a u p h i n Y. , B l a m a rt D . , F errier-Pagés C. a n d Allemand
D . (sous presse) Oxyge n isotopie signature of the
growth u n its identified i n coral skeleto n : comparison
between cultured tro p ical and deep corals. G-cubed.
R . , Pierson-Wickmann A. C . , Reisberg L. and
until 1 5 thounsand years a go, Nature. 449, 5 9 1 -594.
D u n a i T. J., Stuart F. M., Pik R., B u m a rd P., Gayer E. (2007).
Prod uction of 3 He i n crustal rocks by cosmogenic
thermal neutrons. Earth Planet. Sei. Lett. 258, 228236 .
Galy V., Bouchez, J . , France-La nord C. (2007). Determination
of tota l organic carbon conte nt and ô1 3 C i n carbonate
rich d etrital sediments. Geostan. Geoanal. Res.
1 99-2 0 8 .
31 ,
P i k R., Marty B., Carig n a n J . , Yirg u G . , Ayalew T. Ti ming of
Galy V., France-Lanord C., Beyssac 0 . , Faure P. , Kudrass H.
and Palhol F. (2007). Extreme efficiency of terrestrial
organic carbon b u ri a l in the Bengal F a n . Nature. 450,
407-4 1 o.
Garza nti E . , Vezzosi G . , Andè S . , Lavé J., Attal M . , France
Lanord C. and DeCelles P. (2007). Q uantifying
East African Rift development in Southern Ethiopia:
Provenance and Sediment Yield in the Marsyandi River
Oxburgh
Hemming
S.
(sous
presse)
Climate-correlated
variations in seawater 1870s/1 880s: Evide nce from the
Ca riaco B a s i n , Ve nezuela, Earth Planet. Sei. Lett.
64
Vigier N., Decarreau A . , M i l let R . , Carignan J., Petit S . , France
La nord C. Qua ntifying Li isotope fractionation d u ring
I m p l ication for ma ntle plu mes activity and evolution of
Basin (Central Nepal), Earth Planet. Sei. Lett., 258,
topograp hy. Geology. accepté.
500-5 1 5 .
Granet M . , Chabaux F. , Stille P. , France-La nord C., and Pelt
E . (2007) . Ti me-scales of sedimentary transfer and
weath ering processes from U-series n u clides: Clues
from the H i malayan rivers . Earth Planet. Sei. Lett. , 26 1 ,
389-406.
Maure! 0., Moniè P. , Pik R., Amaud N., Brunei M., Jolivet M.
(2007) The M eso-Cenozoic the rmo-tectonic evolution
of the Eastern Pyrenees: a n "'ArP"Ar fission track and
(U-Th)/He thermoch ronological study of the Canigou
a n d Mont-Louis massifs. lntern. J. Earth Sei. , DOl :
1 O. 1 0071s 0 0 5 3 1 -007 -0 1 79-x.
Montagner J. P. , Marty B., Stuzmann E., Sicilia D., Cara M . ,
P i k R., Lévêque J . J . , Rouit G . , Beucler E . , Debayle E .
(2007). Mantle upwellings a n d convective insta b i l ities
revealed by seismioc tomog raphy and helium isotope
g eochemistry beneath eastern Africa . Geophys. Res.
Lett. 34, L 2 1 3 0 3 .
Oxb u rgh R . , Pierson-Wickmann A. C . , Reisberg L. and
Hemming S . (2007 ) . Cli mate-correlated variations i n
seawater 1 870si' 880s: Evidence from the Ca riaco Basin,
Venezuela, Earth Planet. Sei. Lett.,
Rollion-Bard
C.,
Mangin
0.,
263. 246-258.
Champenois
M.
Kraml M . , Pik R., Rahn M . , Selbekk R . , Carig n a n J., Keller J .
(2006) A new m u lti-m i n e ral a g e reference material for
"'Arf39Ar, (U-Th)/He and fission track dating methods:
tuff. Geostand. Geoanal. Res. ,
the Limberg t3
30,
J. (2006) Boro n isotopie co mposition of atmosp h e ric
preci pitations
and
J i q u id-va pour
fractionations.
Geochim. Cosmochim. Acta, 70, 7, 1 603-1 6 1 5 .
S i n g h S . , K u m a r A . , Fra n ce-La nord C. (2006) S r a n d 87Srf86Sr i n
waters a n d sed iments of t h e B ra h maputra river system :
Silicate weath eri n g , C 0 2 con s u m ption a n d Sr fl u x.
Chem. Geol. , 234, 3-4 , 3 0 8-320 .
Vigier N . , B u rton K . W. , Gislason S . R . , Rogers N . , Duchêne
S., Thomas L , H o d g e E . , Schaefer B . (2006) The
relationship between riveri ne U-series disequili bria and
erosion rates i n a basaltic terra i n . Earth Planet. Sei.
Lett. , 249, 3-4 , 258-27 3 .
Wen H . , Carignan J., Q i u Y. , L i u S . ( 2 0 0 6 ) Sele n i u m speciati o n
i n kerogen from two C h i nese sele n i u m deposits:
environmental impl ications. En viron. Sei. Technol. ,
Develo pment and a pplications of oxygen and carbon
40,
4, 1 1 26-1 1 32.
(2007)
isotopie measureme nts of biogenic ca rbonates by ion
2,
73-86.
Rose-Koga E . F. , Sheppard S . M . F. , Cha ussidon M., Cari g n a n
2005
m icroprobe. Geostand. Geoanal. Res., 3 1 , 1 , 39-50.
Rollion-Bard C., Vigier N., Spezzaferri S. (2007) . ln situ
Biard P. H., Lavé J., Pik R., Q u idelleur X . , Bourlès 0 . , Kieffer G.
measurements of ca lci u m isotopes by ion microprobe
basaltic flows of Mount Etna volcano (Sicily, 3 8 ' N ) :
i n ca rbonates and application to fora m i n ifera. Chem.
Geol. 244, 679-690.
Vig ier N., Rollion-Bard C., Spezzaferri S., Brunet F. (2007)
eva luation of a n e w paleoalti m eter. Earth Planet. Sei.
(2005) Fossil cos mogenic 3H e record from K-Ar dated
Lett. , 236, 3-4 , 6 1 3-6 3 1 .
Burnard P., Harrison D . (2005) Argon isotope constra i nts o n
mod ification of oxygen isotopes i n lceland Basalts by
su perficial processes. Chem. Geol. , 3 1 6 , 1 -2 , 1 43- 1 56 .
l n situ measurements of Li isotopes i n foramin ifera.
Geochem. Geophys. Geosyst. G3,
8,
1 , 1 -9.
Singh S . , Sarin M . M . , France-Lanord C. (2005) Chemica l
2006
erosion in the eastern H im alaya : major ion composition
of the Bra h m a putra a n d d "C of dissolved inorg a n i c
ca rbon. Geochim. Cosmochim. A cta, 69, 1 4 , 3573-
Auco u r A., France-Lanord C., Pedoja K., Pierson-Wickm a n n
A . , and Sheppard S . (2006) Fluxes a n d sou rces o f
particulate organic carbon in the Ganga-Brahmaputra
river system. Global Biogeochemical Cycle, 20, d a i :
1 0 . 1 02912004G B002324.
Bayon G., Vig ier N., B u rton K. W. , B renat A., Carignan
3588.
Vigier N., Bourdon B . , Lewin E., D u pré B., Turner S., Chakra p a n i
G . J . , va n Ca lsteren P. , Allè g re C . J . ( 2 0 0 5 ) Mobil ity
of U-series n u clides d u ring basait weatheri n g : An
exa mple from the Decca n Tra ps ( l n d i a ) . Chem. Geol. ,
J., Etou bleau J . , C h u N . C . (2006) The control o f
weathering processes on riverine and seawater
219,
1 -4 , 69-9 1 .
hafn i u m isotope ratios. Geology, 34, 6, 433-436.
·
Bernet M . , Van der Beek P. , Pik R., H uyghe P. , Mugnier J .
Yokochi R., Marty B., P i k R., B u rnard P. (2005) H i g h 'He/'H e
L . , Labrin E . , Szulc A . (2006) M iocene to recent
exhu mation of the central Hima laya determined from
evidence f o r cosmog e n i c 'He released by vacu u m
crushing. Geochem. Geophys. Geosyst., G3, 6 , 1 ,
ratios in peridotite xenoliths from SW J a p a n revisite d :
1 -1 2 .
co mbined d etrital zircon fission-track and UIPb a n a lysis
of S iwalik sed i ments, western Nepal. Basin Res. ,
1 8,
4, 393-4 1 2.
Biard P. H., Bourlès D., Lavé J., Pik R. (2006 ) , Appl ications of
a ncien! cos m i c-ray exposures: theory, tech n iques a n d
lim itations. Quatern. Geochron., 1, 59-73.
Biard P. H., Pik R., Lavé J., Bour1ès D., B u rnard P. G., Yokochi
R., Marty B . , Trusdell F . (2006) Cosmogenic 3H e
2004
Eva n s M . J . , Derry L. A., F ra nce-La nord C. (20 04) Geothermal
fluxes of a l k a l i n ity i n the N a raya n i river system of
central Nepal. Geochem. Geophys. Geosyst. G3, 5 ,
8, 1 -21 .
Garzanti E . , Vezzoli G . , Ando S . , F ra n ce-Lanord C., S i n g h S. K . ,
p rod uction rates revisited from evidences of gra i n size
Foster G. (2004) S a n d petrology and focused erosion i n
dependent release of matrix-sited helium. Earth Planet.
collision orog e n s : the B ra h m a putra case. Earth Planet.
Sei. Lett. ,
247,
Sei. Lett. ,
3-4 , 222-234.
Gaju rel A. P. , France-Lanord C., H uyg h e P. , G u i lmette C.,
G u ru n g D . (2006) C and 0 isotope co mpositions of
220,
1 -2 , 1 57-1 74.
Gayer E . , Pik R., Lavé J., France-La nord C., B o u r1ès D . , Marty
B. (2004) Cosmogenic 3H e in H i m a layan g a rnets
a ltitude dependence of the 3H ei' 0Be
modern fresh-water mollusc shells and river waters
ind icati ng
from the H i malaya and Ganga pla i n . Chem. Geol. ,
production ratio. Earth Planet.
233,
an
Sei. Le tt. ,
229,
1 -2 ,
9 1 - 1 04.
1 -2, 1 56-1 8 3 .
G a n n o u n A . , Burton K. W. , Vigier N., G is lason S . R . , Rogers
N . , Mokadem F. , S igfusson B. (2006) The infl uence
Mi llet R., Guerrot C., Vigier N. (2004) Accurate and h i g h
precision
measurement of l i t h i u m
of weath ering process on riveri ne osmium isotopes
reference
i n a basaltic terra i n . Earth Planet. Sei. Lett. ,
Geoanal. Res. ,
243,
3-4,
732-748.
Gayer E., Lavé J., P i k R., France-Lanord C. (2006) Monsoonal
Tachi kawa
K.,
materials
28,
by
Roy- B a rman
the
Geostand.
1 , 1 53-1 5 9 .
M.,
M ichard
Yeg h icheyan 0 . , J e a n d e l C .
in
isotopes i n two
M C- I C P- M S .
Mediterra n e a n
A.,
Thouron
D.,
(2004)
Neody m i u m
sea:
comparison
forci ng of H o locene glacier fluctuations i n Ganesh
isotopes
H i mal (Central Nepal) constrained by cosmogenic 'He
exposure ages of g a rnets. Earth Planet. Sei. Le tt. , 252,
3-4, 275-288 .
between seawater and sed iment signais . Geochim .
Cosmochim. A cta , 6 8 , 3 0 9 5-3 1 0 6 .
P U B L I CAT I O N S D E R A N G A3
Nédélec A . , Affaton P. , France-Lanord C., Cha rrière A . , Alvaro J . (2007) Sedimentology a n d chemostratigra phy of the B w i p e Neoproterozoic
cap dolosto nes (Ghana, Volta Basin): a record of microbial activity in a peritidal environ ment. C. R. Geosciences,
339, 223-23 9 .
LES L I V R E S E T LES C H A P I T R E S D E L I V R E S
Blamart
0 . , Rollion-Bard C . , C u i f J. P. , Juillet-Leclerc A. ,
Lutringer A . , van Weering T. C. E . , Henriet J. P. (2005)
Wata nabe T., J u i llet-Leclerc A . , Cuif J .-P. , Rollion-Bard C.,
A, Roberts JM, (Ed.) (Eds), Co/d-water cora/s and
ecosystems, Springer- Ver/ag. 1 005-1 020.
and response of Carbone Cycle in the Equatorial Pacifie
and lndian Oceans and adjacents land masses. EOS,
73, 245-262.
C and 0 isotopes i n a deep-sea coral (Lophelia
pertusa) relaed to skeletal microstructure. ln: Freiwald
66
Dauphin Y. & Reynaud S . (2006) Recent advances
in coral biomineralization with i m plications for paleo
cli matology: a brief overview. ln: Global Climate Change
ACT I V I T É S A N T H R O P I QU E S
E T VA L O R I S AT I O N
Cherche u rs C N RS : 7
Chercheu r I R D : 1
Enseigna nt-che rche u rs : 3
Doctora nts : 8
Post-doctora nts : 1
Nom bre
Nom bre
N o m bre
N o m bre
de
de
de
de
publications d e rang A : 32 (20A 1 , 2A2 , 1 OA3)
publications de ra ng B : 1 2
cha pitres d e l ivres : 1
thèses souten ues : 4
I N T R O D U CT I O N
Ce thème avait pour but de valoriser la
recherche dans les domaines des ressou rces
naturelles non-renouvelables et de la protection
de l'environnement. Certaines approches ont
été valorisées auprès de partenaires industriels
(expertise et développement) ainsi qu'auprès de
pays émergents (fo rmation) .
Deux volets principaux ont été a bordé:
1) ressou rces et dispersion/sta bilisation des
polluants et 2) les gemmes. Dans le premier volet,
nous avons travaillé à la fois sur les métaux dans
l'environnement, sur la ressou rce en eau a i nsi
que sur le confinement des déchets u ltimes, que
sont les résidus d'incinération et de com bustion
nucléaire. U n d e nos p rogra m m es concernait
l'analyse de très faibles variations isotopiques
de l'hélium atmosphérique et le traçage d u cycle
cou rt du carbone. Seuls les aspects techniques
nécessa ires à la con d u ite de ce projet ont été
réalisés. Nos études sur les g e mmes se sont
consacrées à la ca ractérisation des pierres
précieuses et semi-précieuses (cori ndons et
émeraudes) en vue d'appl ications h istoriq ues et
d'actions d'expertise g e m mologique. Nous avons
aussi travaillé à la com p réhension des processus
de formation des d ifférents gisements d e pierres
gemmes.
R E S S O U R C E S E T D I S P E R S I O N /S TAB I L I S AT I O N D E S P O L L U A N T S
Ch ercheurs: Peter Burnard, Jean Carignan, Etienne De/oule, Christian Fran ce-Lanord, Guy Libourel,
Bernard Marty, A lain Ploquin, Nathalie Vigier.
Etudiants: San drine Baron, Emile Bo/ou-Bi Bolou, Agnès Bren ot, Ma thieu Bureau, Christoph e
Claquet, Nicolas Estrade, Sophie Giann esini, A urélie Verney-Carron.
Post-doctorant: H. Wen
Collaborations principales: société HA GANIS (Metz), T. Sterckeman (ENSAIA), F. Jorand (LCPME), J.
Sonke (LMTG, Toulouse), O. Donard (L CA BIE, Pau), J. Sterpenich (G2R, Nan cy), S. Gin e t P. Jo/livet
(CEA, Marcoule), J. Lancelo t (CEREGE Nimes), Fredéric Vi/lieras (LEM), S. Buschaert (A NDRA), E.
Dambrin e (INRA) , Marc B en oit (INRA), L. François (FNRS-Liège), G. Bayon (IFREMER-Brest), R. Mi/lot
(BRGM-Or/éans) .
67
M ÉTA U X -AT M OS P H È R E
L' o bjectif général était d e déterminer l'impact
enviro n n e m ental de la pollution par les métaux
du aux activités anthropiques, et ce, à différentes
échelles.
Les travaux ont été (sont) effectués
essentiellement dans le cadre de 3 thèses:
1 - h istorique et dispersion d'une pollution
médiévale sur le plateau du Mont Lozère
(Sandrine Baron , 2002-2005) . Nous avons:
i- tracé les g isements sources approvisionnant
les fonderies médiéva les, ii- par l'étude d'une
tourbière , d écouvert u n e activité métallurgique
i mportante d'âge gallo-romain dans le sud de la
France, iii- documenté u n mode de dispersion
essentiellement «physique» de la pollution
médiévale dans les sols. Seul le Zn semble être
.
•
.
.
R ésidu évaporé
:
0
�
....._
0.8
0.6
0.2
o.•
Fraction liquide résiduelle
FigAAVJ . La variation de composition isotopique du Hg liquide
et Hg évaporé en jonction de la fraction de liquide résiduelle
indique un fractionnement liquide-vapeur de 6, 7%o à 2 2 °C
(Estrade et al. soumis à GCA).
lessivé de façon sign ificative.
2- dispersion atmosphérique des méta ux
en milieu u rbai n et peri-urbai n : approches
géoch imique et isotopique (Christophe Claquet
2002-2005) .
Nous
avons:
ica ractérisé
et
chimiquement
mi néralogiquement,
isotopiquement, les différents effluents de I' UVE
(unité de valorisation énergétique - incinérateur
d'ordures ménagères) de M etz et établi des bilans
d'entrée et sortie des métaux, ii- docu menté la
dispersion des retombées atmosphériq ues des
méta ux en milieu urba in et péri-urbain avant et 2
ans après la m ise en route de I� UVE et constaté
aucune influence sign ificative (avec les traceurs
utilisés) , i i i- développé de nouveaux outi ls
isotopiques (Cd , Zn) et documenté les processus
de volatilisation et condensation des métaux
a u sein de I' UVE , iv- démontré la possibilité de
tracer la pollution dans les sols par l'utilisation des
isotopes du Cd .
3- géoch imie isotopiq ue du Se et d u Hg
et traçage de la pollution environnementale
(Nicolas Estrade 2006-2009) . Les trava ux
préliminaire de la thèse de N . Estrade ont porté
sur les fractionnements isotopiques du Hg dans
le système liquide-va peur. Nous avons démontré
des fraction nements significatifs entre les deux
phases. Dans un système sous vide, le facteur de
fractionnement du ra pport 2 02 Hg/1 98Hg entre Hg1;
q
et Hgva p à 22•c est de l'ordre de 7%o (FigAAV1 ci
contre) et diminue progressivement vers O%o avec
une augmentation de température jusqu'à 1 oo· c .
L a variation thermodépenda nte du fractionnement
isotopique est i nterprétée comme le changement
d ' u n système à dom inante cinétique à faible
température vers un système à dominante
équili bre à plus haute température.
L e s sou rces de fi nancement
F o n cti o n n e m e n t :
1 - M i n istère de la Culture : P rojet Col lectif de Recherche (PCR) «Plomb Ancien du M ont-Lozère»
2- Contrat avec la société HAGA N I S (gestion de I' UVE de Metz) : 2001 -2004: 50 K€/an ;
2006-2007: 23 K€/an .
C o -fi n a n ce m e n t d e thèses :
1 - A D E M E/Région La nguedoc-Rousillo n , 2- ADEM E/HAGAN I S , 3- A D E M E/BRGM
H E AT M OS P H É R I Q U E
Nous
avions
proposé d e développer
l'analyse isotopique d e l ' H e atmosphérique
par spectrométrie de masse dynamique, en
développant avec u n constructeur u n nouvel
appareil. En effet, l ' H e est un élément inerte
et conservatif relâché dans l'atmosphère
conjointement avec les combustibles fossiles.
Nous avo n s émis l'hypothèse que la composition
isotopique de l'He atmosphérique permettra de
mieux éva luer les fonctions força ntes du co2
68
atmosphérique.
Cette thématique éta it directement lié au
montage de la plateforme analytique des gaz
ra res . Cette dernière est maintenant en place
et opérationnelle mais le projet spécifique de
la mesure de com position isotopique de l'He
atmosphérique n'a pas été fi nancé suite à
notre demande A N R . Ce projet de recherche
sera certainement rapporté au prochain plan
quadriennal d u C R P G .
Les s o u rces de fi nancement
Fonctionnement et équ ipement:
CN ES-CN R S-Région Lorraine (envi ron 1 5 K€ pour le montage du spectro mètre d e masse S FT - Split Flight
Tube)
GV Instrument et C R P G (environ 20 K€ pour le mo ntage de la ligne de purification de H e)
LA Z O N E ATE L I E R M O S E L L E ( Z . A . M . )
Le projet d e l a Zone Atelier d u bassin d e la
Moselle (Z.A . M .) regroupe plusieurs laboratoi res
CNRS et u niversitaires de la région de Nancy et
Metz. Il a pour but de contri buer à la maîtrise de la
qualité et de l'approvision nement en eau pour les
agg lomérations d'Epinal, de Nancy et de M etz.
Les trava ux ont été (sont) effectués
essentiellement dans le cadre de 3 thèses (Agnès
Brenat, Emile Bolou-Bi Bolou et Mathieu B u reau)
et ont traité des aspects suivants :
1- ca racté risati on c h i m i q u e et isoto p i q u e
Nous
avons travaillé essentiellement sur la com position
en éléments dissous de la rivière Moselle et de
ses principaux affluents et particu lièrement sur la
teneur et composition isotopique en S et 0 des
sulfates (Agnès Brenat 2002-2005) . Nous avons
pu discri miner les sources natu relles des sources
anthropiques et faire un bilan des flux d'exportation
de so4 en tenant compte de la géologie d u bassin
et des pratiques ag ricoles.
iii- Nous avons démontré que la dissolution
incongruente des fractions sil icatées des bassins
versants engendre une composition isotopique
«radiogénique» de l'Hf d issous (FigAAV2 ci
dessus) , possiblement contrôlé par la dissol ution
préférentielle d'apatite, et que l'apport en eau
des rivières aux océans peut contribuer à la
composition isotopique particulière de l'Hf des
océa ns par rapport aux com positions isotopiques
du Nd.
"
d e s d i fférents «entra nts» d a n s l e systè m e .
2- com positi o n de l ' e a u e n fonction des
Nous avons travaillé
essentiellement sur la composition en ôD de l'eau
issue de différents compa rtiments (précipitations,
·
sources, sols -drai n s et bougies poreuses ,
affluents, rivières majeures - Madon et Moselle)
échantillonnée à d ifférentes saisons et régimes
hydriques (Agnès B renat 2002-2005) . Nous avons
établi une saisonnalité du signal ô D et estimé des
temps de séjours pour les différentes masses
d'eau (Mathieu Bureau 2004-2007) .
conditions c l i m at i q u e s .
3- déve l o p p e m e n t de trace u rs isoto p i q ues
"
'
'
0
0
Ü
•
/::;,
Rivers
Granite GP3
Granite LPGI
Granite BV-MOSt
Sandston e GV
* Li meston e soli
200
150
100
.... ..
J:
w "·
..
..
·10
·12
·"
_,.
·11
acid le achate s
rocks
soi ls
T
•
""
•
0
0
river wate rs
� ,;
0
suspe nde d
particJe s
�
nonsoluble
residu e s
�IF
�,@_
,�
T (Avière River)
FigAAV2. Compositions isotopiques de Hf des différents
constituants du bassin de la Moselle amont (Vosges)
montrant une dissolution incongruante des minéraux.
Le caractère «radiogénique» de Hf dissotLS suggère une
dissolution préférentielle de l 'apatite et possiblement du
sphène (Bayon et al. 2006, Geology).
et a p p l i cati on e n h y d roc h i m ie.
i- Nous avons démontré un contraste isotopique
du M g entre les eaux drainant des lithologies
silicatées
et
excl usivement
ca rbonatées/
évaporitiques,
ainsi
qu'un
fractionnement
isotopique significatif du Mg lors de l'altération
des sil icates et de la bio-accu mulation par les
plantes (Ag nès B renat et Emile Bolou-Bi Bolou
2005-2008) .
ii- Nous avons démontré que les lithologies
être
carbonatées/éva poritiq ues
peuvent
contributeurs d'importantes qua ntités de Li
dissous et que la composition isotop ique du Li
dissous peut dépendre en partie de la nature
des lithologies silicatées. Ce dernier point met en
cause l' hypothèse selon laquelle la composition
isotopique du Li dissous dans les eaux de rivières
reflètera it exclusivement le taux d'altération des
roches silicatées.
4-
Eta b l isse m e n t
d'un
m od è l e
hydro-
travaillé
Nous
avons
essentiellement
sur
la
modélisation
des
i nteractions ea u-végétation-sols-roches sur de
petits bassins de la M oselle amont, à lithologies
granitique et g réseuse (Mathieu B u reau 20042007) . Le modèle reg roupe :
i- un module calculant les bilans en carbone, eau
et azote de l'écosystème
ii- un module hydrolog ique simple à l'échelle d u
bassin versant permetta nt d e réaliser des bilans
hydriques entre le sol, la nappe et la rivière ,
iii- un module simulant les i nteractions entre l'eau
et la roche à l'échelle d u bassin versant, prenant
en com pte six éléments majeurs : Na, K, Mg, Ca,
S i , Al
Le modèle global doit, à terme, pouvoir
fonctionner à l'échelle de petits et moyens bassins
biogéolog i q u e .
69
versants. Les tests de sensibilités révèlent que les
principaux facteu rs qui influent sur la réponse du
modèle sont la litholog ie et le climat, notamment
les préci pitations a n n uelles. On a également
p u vérifier l'i nfluence de l' hydrologie, avec une
différence de comportement très importante entre
les sites sur g rès où l'eau s' infiltre et à u n temps
de résidence de plusieurs a nnées et les sites sur
granite où une formation glacière imperméable
dans les sols force l'eau à ruisseler.
Foncti o n ne m ent :
C N R S et Région Lorraine (environ 2000 €/an pour le fonctionnement des thèses)
C N R S (collaboration France- Belgique 2005-2006: 51 00 €)
Equipement
Etat, Région Lorraine, C N R S : mise à niveau des spectromètres de masse (TI M S 60 K€, MC-ICP-MS 40
K€)
Co-fi n a n c e m e n t de thèses :
1 - C N RS/Région Lorraine (2 thèses)
2- M i n i stère
S TOC KAG E ET C O M P O R T E M E N T À L O N G T E R M E
Deux volets ont ici été étudiés :
1 - le comportement des matrices de stockage de déchets face à l'altération et
2- l' hydrologie isotopiq ue d'un site potentiel de stockage de déchets n u cléaires, le site de Bure.
Ces travaux ont été effectué, entre autre, dans le cadre de 2 thèses (Aurélie Verney-Ca rron et Sophie
Gia ri nesini)
Matrice de stoc kage
1 - Expérience d'altération de colis de verre et
processus d iffusionnels simples. L'objectif était,
ici , de com p rendre la formation de la pellicule
d'altération suite à l'altération d'un verre et de
dimensionner les mécanismes de diffusion mis
e n jeu. G râce à des expériences de lixiviation
sur un verre analogue de stockage de déchets
n ucléa ires, nous avons pu montrer le rôle
i m portant de la précipitation de phyllosilicates
ainsi q u e leur rôle dans l'effet protecteur des gels.
M aster Sophie Poix (2005) .
G râce à des mesures S I M S sur des verres
archéologiques, nous avons pu montrer le
rôle essentiel de la com position du verre sur
la diffusion d e Hp au delà de l'interface verre
a ltéré - verre sain et q u e l'échange ionique entre
l'hyd rogène et les cations mod ificateurs de réseau
jouait le rôle essentiel lors de l'hydratation des
ve rres. Sterpen ich et Libourel (2006) .
2- Structu re locale des gels d'altération par
couplage S I M S-RM N et utilisation de traceurs
isotopiques. L' orig inalité de ce projet résidait dans
le traçage isotopique d e la solution a ltérante en
2 9Si, 170 et D de façon à prod u i re des gels enrichis
et permetta nt l'exploitatio n de ces différents
isotopes com m e sondes locales et sélectives de
la structure d e ces gels. Malgré le classement de
cette thèse en haute priorité par le C EA et son
financement assuré par cet organisme, aucun
candidat n'a franchi la barre des sélections du
CEA.
3- Etude d'analogues naturels (Aurélie
Verney-Carron 2005-2008) . La con naissance du
comportement à long terme des déchets nucléaires
dans la perspective d ' u n stockage en formation
géologique profonde passe nécessairement par
l'extrapolation de résu ltats expérimentaux et par
l'utilisation de modèles prédictifs. Dans ce cadre,
nous étudions des verres archéolog iques fracturés
et altérés en milieu marin sur une grande échelle
de temps, 1 800 ans, car ils constituent une source
potentielle de validation de ces modèles et de la
compréhension des mécanismes sur lesquels
ils reposent. Les premiers résultats montrent la
pertinence de l'analogie entre les deux types de
verres, notamment au n iveau de leur morphologie.
Ils se présentent tous deux sous forme de blocs
fracturés du fait d'un refroidissement rapide à
l'issue de leur élaboratio n .
L'objectif de c e trava il e s t d o n c d'établir u n
modèle de la quantité de verre altéré (QVA) qui va
dépendre de la vitesse d'altération (V) , fonction de
la surface réactive (S) et du temps (t) .
Hydrologie du s i te de B u re
Nous avons engagé u n e thèse A N D RA
tournée vers le traçage hydrogéochimique du
Callovo-Oxfordien et des formations proches sur
le site d u laboratoire souterrain de Bure (Sophie
G iannesini 2003-2006) . Dans ce cadre , notre
70
engagement a été plus particu lièrement l'analyse
isotopique H et 0 de l'eau de porosité dans ces
formations à très fa ible porosité. U n protocole
spécifique a été développé pour ce type d'analyse
couplant
plusieurs
approches
d'analyses
isotopiques (éq uili bration isotopique avec d u C0 2 ,
déshydratation et dilution-centrifugation) et une
esti mation des statuts physiques de l'eau réalisée
en colla boration avec le LEM (F. Vi llieras) . Cette
approche permet maintenant une analyse fiable
de l'eau de porosité sur carottes. Les résultats
obtenus sur le Callovo-Oxford ien et les formations
adjascentes
montrent
l'origine
purement
météorique de l'eau d u Callovo-Oxfordien et un
contraste marqué avec les eaux présentes dans
les calca i res oxfordiens s us-jascents. Ce projet
se poursuit dans le cadre de l'étude de la zone
d'endommagement d u laboratoire souterra i n .
Fonctio n nement et Co-financement de thèses : C EA (1 5 K€) , AN DRA, G D R F O R P R O (24,4 K€)
LES G E M M ES
Chercheurs : G. Giuliani, D. Ohnenstetter, A. Cheilletz
Etudian ts: Sah oly Rakotosamizanany
Collaborateurs: J. Dubessy (CREGU-UMRG2R); V. Garnier (ex-CRPG/CNRS), A . E. Fallick (SUERC,
Glasgow, GB), M.A . F. Rakotondrazafy (Université d'Antananarivo), D. Schwarz (Institut Gu belin), Ph.
De Donato et O. Barrès (LEM); J. Pironon (G2R - CREGU)
L E S C O R I N DO N S
Les travaux i n itiés p a r Vi rginie Garn i e r et
continués en partie dans le cadre de la thèse de
S. Rakotosa mizanany (2007-2009) comporta ient
trois aspects principaux.
1) Traceurs isotopiques et géoch i m iques pour
la caractérisation des rubis et saphirs mondiaux.
A l'instar de ce qui avait déjà été réalisé sur les
émeraudes, la mesure des ra pports isotopiques
1 60/1 60 des rubis et des saphirs a permis
d'établir une banque de données · mondiale
et de caractériser l'origine géologique des
corindons gemmes. Cette méthode isotopique
est tra nsposable aux pierres précieuses taillées
et historiques.
2) Genèse des gisements de rubis associés
aux marbres d'Asie centrale et d u S ud-Est. La
poursu ite des recherches sur la compréhension
des
processus
d'i nteractions
fluide-roche
par l' utilisation de traceurs géochimiques,
minéralogiques et isotopiques a permis d'établir
un modèle métallogénique révol utionnaire pour
la formation des g isements de rubis associés
aux marbres d'Asie : les sels fondus résultant
de la fusion d'évaporites i ntercalées dans des
calca i res mobilisent lors d u méta morphisme
himalayen à T-65o • c , l'aluminium et le chrome
présents en traces dans les calcaires pour former
le rubis (FigAAV3 ci-contre) .
3) G enèse des gisements de rubis et saphirs
associés aux basaltes alcalins de Madagascar
(S. Rakotosamizanany 2007-2009) .
pyrite
[::J
Q
•
Eï:J
matière organique
feldspath (plagioclase, orthose)
micas : margarite, muscovite,
phlogopite
évaporites : anhydrite, halite, sylvite
rubis/saphir rose
FigAAV 3. Modèle de genèse des rubis associés aux marbres
de l 'Asie. 1 : stade pré-métamorphique.
2: stade métamorphique. (Giuliani et al. 2007, Short course
series, GAC - MA C).
Les s o u rces de fi na nce m e nt
Fonctionnement et fin a ncement de thèse :
1 ) Programme de coopération internationale I R D et Université d'Antananarivo (2004-2008) Ca ractérisation
géologique et gem mologique des gisements de rubis et saphirs de Madagasca r (40 keu ros)
2) Projet de Gouvernance des Ressources M i nérales, Ministère de l' Energie et des M i nes de la République
de Madagasca r et le CR PG/C N RS avec la participation de la Faculté des Sciences de l ' U n iversité
d'Anta nanarivo (2005-2008). Les minéralisations à corindons gemmes de M adagasca r : ( 1 5 keuros)
71
L E S E M E RA U D E S
Les travaux concernant les émeraudes ont
porté sur l'identification de traceurs atomiques et
moléculaires pour la ca ractérisation de minéraux
à anneaux silicatés de type béryl. Ce projet
constitue la conti nuité des travaux réalisés au
CRPG s u r les béryls brésiliens (B. Charey) et les
gisements d'émeraude de Colombie et du Brésil
(A. Cheilletz , G. Giuliani et J . L. Zimmermann) . Il
s'attachait plus particulièrement à l'étude fine des
flu ides (Hp, C02 , pseudo-carbonate) piégés dans
les canaux d u béryl et les minéraux à structure
silicatée (cordiérite) . La quantification précise des
flu ides piégés est ren d u e possible par l'utilisation
de sondes moléculaires (micro-spectroscopie
infrarouge) couplées à des mesures par
microsonde Raman et ATVC. La disti nction des
différents types de gisement est appréciée par
détermination des spéciations isotopiques du
C0 2 et Hp au moyen de la micro-spectroscopie
infrarouge (de Donato et a l . , 2004) qui possède
l'avantage énorme d'être une méthode non
destructive. Les résultats peuvent être validés par
microsonde ionique (méthode in-situ destructive)
et spectrométrie de masse (méthode destructive) .
Le traçage des gisements d'émeraude dans le
monde à l'aide des isotopes de l'oxygène a par
ailleurs été poursuivi (Zwann et a l . , 2004) .
L E S P U B L I CAT I O N S R E LAT I V E S A U T H È M E
ACT I V I T É S A N T � R O P I Q U E S E T VA L O R I S AT I O N
Les publications d u CRPG sont présentées suivant l a méthode d 'évaluation par quartiles utilisée par l a section
18 d u Com ité National d u CNRS.
Le p remier quartile (A 1 ) corres pond aux revues ayant u n impact factor supérieur ou égal à 1 ,6
Le deuxième q u a rtile (A2) corres pond aux revues aya nt un impact factor com pris entre 1 et 1 ,6
Le troisième quartile (A3) correspond aux revues aya nt un im pact factor com pris entre 0,6 et 1
Le q uatrième quartile (8) corres pond aux revues ayant un impact factor i nférieur à 0,6
P U B L I CAT I O N S DE R A N G A 1
Claquet C . • Cari g n a n J., Lehmann M . F. , Va n haecke F. (sous
presse) . Variation i n the isotopie composition of zinc in
Claq uet C., Carig nan J., Libourel G. (2006) Atmospheric
the natural environment and the use of zinc isotopes in
biogeosciences. Anal. Bioanal. Chem.
metal concentrations and Pb isotopie compositions in
2007
pollutant dispersion around an u rban a rea using trace
epiphytie lichens. Atmos. Environ., 40 , 3, 5?4-5 87.
Carignan J., Libourel G. (2006) Isotopie
composition of Zn a n d Pb atmos pheric depositions
Claq uet C.,
B renat, A., Carig n a n , J., F rance-Lanord , C., Benoit, M . (2007).
Geological and land use contrais on ô"S and ô180 of
river d issolved su lfate : the Moselle river basi n , Fra nce.
i n a n u rban/peri urban a rea of northeastern France.
Environ. Sei. Technol. , 40, 2 1 , 6594-6600.
Claq uet C., Carignan J., Li bou rel G ., Sterckeman T., Perd rix E.
(2006) Tracing so u rce pollution in soils using cadmium
Chem. Geo/. 244, 25-4 1 .
Carig n a n J. a n d Wen H. (2007) Sca l i n g N I ST SRM 3 1 49 for
and lead isotopes. Environ. Sei. Technol. ,
2530.
Se isotope a n a lysis a n d isotopie variations of natural
samples. Chem. Geol. , 242, 347-350.
G i u l i a n i G., Fallick A., Rakoto n d razafy M., Ohnenstetter 0.,
selen i u m :
emissions, speciation
Environ. , 41 , 7 1 5 1 -7 1 6 5 .
and fate.
preci pitations
and
liqu id-va pour
fractionations.
Geochim. Cosmoehim. Acta, 70, 7 , 1 60 3- 1 6 1 5.
Sterckeman T. , Douay F. , Ba ize D . , Fourrier H . , Proix N . , Schvartz
C., Carignan J. (2006) Trace element d i stributions in
soils developed i n loess deposits from northern France.
Atmos.
Eur. J. Soi/ Sei. , 57, 392-4 1 0.
Wen H., Carign a n J., Q i u Y. , L i u S. (2006) Sele n i u m speciation
2006
i n keroge n from two C h i nese sele n i u m deposits:
environmenta l impl ications. Environ. Sei. Teehnol. , 40,
Baron S., Carig n a n J . , Laure n t S . , Ploq uln A. (2006) Med ieval
lead
making
on
Mont-Lozère
Massif
Geoehem . , 21 , 2 1 4-252.
Baron S., Cari g n a n J., Ploq u l n A. (2006) Dispersion of heavy
metals (metalloids) in soils from 800-year-pollution
(Mo nt-Lozère, France. Environ. Sei. Teehnol. , 40,
5 3 1 9-5326.
Bayon G., Vlg i e r N ., B u rto n
K. W. , B renat A., Carignan
J., Eto u b l e a u J . , C h u N . C . (2006) T h e control of
weathering processes on riverine and seawater
hafn i u m isotope ratios. Geology,
34,
4 , 1 1 26-1 1 32.
(Céve nnes
France): traci n g ore s o u rces using P b isotopes. Ap.
6, 4 33-436.
2005
Baron S., Lavoie E., Ploq u i n A., Carignan J., P u lido M . , De
Beaulieu J . L. (2005) Record of metal workshops in
peat deposits: h istory and enviro n mental i m pact on the
Mont Lozère Mass if, France. Environ. Sei. Techno/. ,
39,
1 4 , 5 1 3 1 -5 1 40 .
Carig nan J., Libourel G., Claquet C., Le Forestier L. (2005)
Lead isotopie composition of fly ash and fl ue gas
residues from m u n icipal solid waste combustors in
Fra n ce:
implications for atmospheric
lead
tracing. Environ. Sei. Techno/. , 3 9 , 2 0 1 8-2024.
72
2525-
Rose-Koga E . F. , Sheppard S. M . F. , Chaussldon M., Carignan
J. (2006) Boron isotopie co mposition of atmospheric
et al. (2007) Oxy ge n isotope systematics of gem
coru n d u m d e posits i n Madagascar: relevance for their
g eological origin. Mineralium Depos. , 42, 2 5 1 -270.
VWen H . a n d Carignan J . (2007). Reviews on atmospheric
40,
source
2004
Claquet C.. Rouxel 0 . , Carignan J., Libourel G. (2005)
Natural Cad m i u m isoto pie va riations in eight geolog ical
reference materials ( N IST 2 7 1 1 , BCR 1 76 , GSS 1 ,
GXR-1 , GXR-2, Nod-P-1 , N od-A- 1 ) and anthropogenic
samples,
measured
by
MC-ICP-MS.
Geostan.
Geoanalyt. Res. , 2 9 , 1 , 95- 1 06.
Giuliani G . , Fallick A . E., Garnier V., France-Lanord C.,
O h n enstetter O. (2005) Oxygen isotope com position
as a tracer for the origins of rubies and sapphires.
Geology,
33,
4 , 249-252.
Carig nan J., Cardinal D., Eisenhauer A . , Galy A., Rehkamper
M., Wombacher F. , Vig ier N . (2004) A reflection o n Mg,
Cd, Ca, Li a n d S i isoto pie measurements and related
rnate rials. Geostand. Geoanal. Res . , 28, 1 , 1 3 9-1 4 8 .
De Don ato P. , Cheilletz A., Ba rres 0 . , Yvon J . (2004) l n frared
spectroscopy of OD vibrators i n m i n era i s at natura l
d i l ution : hydroxyl g ro u p s in talc a n d kaolinite, a n d
structura l water i n beryl a n d e me ra l d . A p. Spectros. ,
58, 5, 521 -527.
Sterpenich J., Libourel G. (2006) water diffusion in silicate
g lasses under natural weath ering cc nd itions: evidence
from buried medieval sta ined g lasses. J. Non-Cryst.
Solids, 352, 3-4 , 5446-54 5 1 .
Garnier V., Ohnenstetter 0., G i u l i a n i G . , Fallick A . E . , P h a n
Trang T. , H o n g Q u a n g V. , P h a m Van L . , Schwarz D .
(2005) Basait petrology, zi rccn ages and s a p p h i re
genesis from Oak N a n g , southern Vietna m . Min. Mag. ,
69, 1 ' 2 1 -38.
Garnier
V. , G iuliani G., Ohne nstetter O. et a l . (so us presse)
M a rb le-hosted ruby deposits from central
and
southeast As i a : towards a new g e n etic madel. Ore
Geology Reviews.
Ra koto ndrazafy M . , G i u l i a n l G . , Fallick A. E . , Ohne nstetter
O . , Andriama monjy A . ,
Ra kotosa mizana ny
S.,
Rala ntoarison
Th.,
Razanatseheno
M.,
Offant
Y.,
G a rnier V. , Maluski H . , D u n a i g re C h . , Schwarz D . ,
Mercier A . ,
Ratri m o
V. , Ralison B . (sous presse) :
G e m ccru n d u m depos its in Madgascar: a review. Ore
Chabaux F. , Riotte J . , Schm itt A. D . , Carig n a n J . , H e rckes
P. , Pierre! M. C . , Wortham H. (2005) Va riations of U
and Sr isoto pe ratios in Alsace a n d Luxembourg ra i n
waters: origin a n d hydrogeoche m ical i m p l i cations. C . R.
Géoscience, 337, 1 447- 1 4 5 6 .
Garnier V., Ohnenstetter 0., Giuliani G . , M a l u s ki H . , Oeloule
E., Phan Tra n g T. , H o a n g Q u a n g V. (2005) Age a n d
sign ificance of ru by-bearing marble from the r e d river
shear zone, Northern Vietna m . Gan. Mineral. , 43 , 4,
1 3 1 5- 1 329 .
Garnier V., Ohnenstetter 0., G i u l i a n i G. (2004) L'aspidol ite
Geology Reviews.
Turner D . , G roat L. A . , Hart C. J. R . , Mortensen J. K . , Linnen R .
L . , G i uliani G . , Wengzynowski
W. (2007) . Mineralog ical
and geochemical study of the !rue blue a q u a marine
fl uorée : rôle des évaporites d a n s la genèse d u ru bis
des mabres de N a n g i m a l i (Azad-Kas h m i r, Pakista n ) . C.
R. Géoscience,
336,
1 245- 1 2 5 3 .
showi ng, Southern Yu kon. Gan. Mineral. 43 , 203-227.
Wen H., Carignan J., Hu R., Fan H . , Chan B . , Yang G . (2007).
Marshall D . D . , Groat L . A . , F a l c k H . , G iu l i a n i G . , N eufeld
Large Sele n i u m isotopie variations i n the Yuta ngba
Se deposit, H u bei Province and ils i m p l ication for Se
territories, C a n a d a : insig hts from fl u i d incl usions
and sta ble isotopes, with i m p l ications for N o rthern
e n richment. Chinese Sei. Bull., 52, 2443-2447.
Garnier
V. , M a luski H . , G i u l i a n i G., Ohnenstetter O., Schwarz
H . (2004) The Lened e merald p rospect , Northwest
Cordillera n e m e rald. Gan. Mineral. , 42 , 5, 1 523-1 540.
Zwaan J. C . , Cheillet.z A., Taylor B . E . (2004) Tracing the e merald
D . (2006) Ar-Ar and U - P b ages of marble-h osted ruby
orig i n by oxyge n isoto p e data : the case of San dawa n a ,
d eposits from centra l and southeast Asia. Gan. J. Earth
Zimbabwe. C. R. Géoscience,
Sei. ,
43,
336,
4 1 -4 8 .
509-532.
L E S P U B L I CAT I O N S D E R A N G 8
Gluliani G., Ohnenstetter 0., Ra koton d razafy M . et a l . (2007).
Garnier V., G i u lianl G . , Ohnenstetter 0 . , Schwartz D. (2004)
Les gisements d e ccrindons g e m mes d e Madagascar.
Les g isements de cc ri ndon : classification et genèse.
Revue de Gemmologie, AFG, 1 59 , 1 4-28.
Garnier V. , Giuliani G . , Ohne nstetter 0 . , Schwarz D., Kausar
Le Règne Minéral, 5 5, 7-35.
Giuliani G., Garnier V., O h n enstetter O. (2004) D u sel gemme
pour les gemmes. Pour la science, 3 1 6 , 1 0- 1 1 .
Lemarchand F. , G i u l i a n i G., O h n enstette r D . (2004) Le sel des
rubis. La Recherche, 379, 8 1 -87.
Pham Van L., Vinh H. Q., Garnier V., G i u l i a n i G., O h ne nstetter
O., Lhomme T., S hwa rz D., F a l l ick A., D u bessy J . ,
A. B . (2006) Les gisements d e rubis associés aux
ma rbres de l'Asie Ce ntrale et d u Sud- Est. Le Règne
67, 1 7-48 .
Minéral,
Rala ntoarison T. , Andriamamonjy A . , G i u l i a n i G . , Rakotonfrazafy
A . F. M . , O h n enstette r 0., Schwarz D . , Fallick A . ,
Razanatseheno
B.,
M.,
Ra kotosa m izanany
S.,
Moine
Baillot P. ( 2 0 0 6 ) . L e s s a p h i rs m ulticclores de
S a h a mbano et Zazafotsy, rég ion g ra n u l itique d ' l hosy,
Madagascar. Revue de gemmologie, AFG, 1 58 , 4-1 3 .
Tri n h P.
T. (2004) G e m ccru n d u m d epos its in Vietna m .
Joumal of Gemmo/ogy, 29, 1 29-1 4 7 .
Pham Van L . , Hoang Q u a n g V. , G a rn i e r V., Giuliani G.,
Ohnenstetter 0., Lhomme T., Shwarz D . , F a l l i c k A . ,
Garnier V., G i u l i a n i G., Ohnenstetter D . , Kausar A. B . , Hoang
D u bessy J . , P h a n Tran g T. (20 04) G e m ccru n d u m
Q u a n g V., P h a m Tra ng T. , P h a m Van L. (2005) Les
d eposits i n Vietna m . Journal of Gemma/ogy, 2 9 , 1 29-
gisements d e rubis d u Pakistan et d u Viét- N a m . Revue
de Gemmologie, 1 5 1 , 6- 1 2 .
Giuliani G . , Fallick A. E . , Garnier V., F ra nce-La nord C.,
O h n enstetter o., Schwartz D . (2005) Les isotopes de
l'oxygène, u n trace u r de l'origine géologique des rubis
et saph irs . Revue de Gemmologie, 1 52 , 9-1 1 .
1 47.
Pham Van L . , G l u l i a n l G., Garnier V., O h n enstetter O.
(2004) Gemstones i n Vietnam. A review. Australian
Gemmologist, 22, 1 62-1 6 8 .
Pham Van L . , Hoang Q u a n g Vi n h , Garnier V., Giuliani G.,
Ohnenstetter O. ( 2 0 0 4 ) Marble-hosted ruby from
Vietnam. Canadian Gemmologist, 25, 83-95.
LES C HAPITRES D E LIVRES
Giuliani G., Ohnenstetter O., Garnier V. , Fallick A. , Ra kotond razafy M . , Schwarz D . (2007). The geology a n d genesis of g e m coru n d u m
d eposits. Short course GAG-MAC.
73
#
O R G A N I S AT I O N I N T- E R N E
'"'
DU
C R PG
O R G A N I S AT I O N I N T E R N E D U LA B O R AT O I R E
La même structure d'équipe est proposée ca r elle a remplie, jusqu'à présent, sa tâche de gestion des
moyens et, d'une moindre manière , d'ani mation de la recherche. Les organ i g rammes su ivants présentent
la structure opérationnelle du C R P G . Nous pouvons y distinguer tout d'abord les équipes de recherche puis
l'organisation des ITA-IATOS à travers les services, la structure admin istrative , les entités a u service d e la
recherche et les laboratoires communs de la fédération de recherche EST hébergés au C R P G .
L E S É Q U I P E S D E R ECH E RCH E
L E S C H E R C H E U R S , E N S E I G N A N TS -CH E R C H E U R S
E T I N G É N I E U R S D E R ECH E RCH E
L'ICÔNE INDIQUE LE THÈME DE RECHERC H E PRINCIPAL DU CHERCHEUR
( * ) AG E N T A P PA R A I S SA N T PO U R LA P R E M I È R E F O I S DA N S U N R A P P O R T D ' A CT I V I T É D U CR PG
L ' É Q U I P E G É OCH I M I E
RESPONSABLE : ETIENNE D E L O U L E
Directeur de recherche C N R S
J ÉRÔME AL É O N
Chargé d e recherche C N R S
Départ , m utatio n en juil let 2005
•
'
'
(*)
PETER B U R N AR D
Ingénieur d e Recherche
M ARC C H AU S S I D O N
D i recteur d e recherche C N RS
.
C H RISTIAN F R AN C E - LAN O R D
Directeur d e recherche C N RS
Directeur FR E . S .T.
BÉATRICE L U AI S
Chargée d e recherche C N R S
( * ) F RA N Ç O I S M AR I N I
Maitre de Conférence E N S G - I N P L
BERNARD M AR TY
Professeur E N S G - I N P L
D i recteu r du C R P G depuis 09/2002
( * ) FABIEN PAL H O L
Maitre de Conférence E N S G- I N P L
RAPHA Ë L P I K
LAURIE R E I S B E R G
.
'
'
\.
·. .
�
..
·-�._
�
.7
:�
4.
.
Directeur d e reche rche C N R S
CLAIRE R O L L I O N - B AR D
Ingénieur d e recherche C N R S
N ATHALIE V IG I E R
Chargée d e reche rche C N R S
Recrutemen t
GUILLAUME C AR O
au concours
Chargé de recherche C N R S
200 7
. .
. �
. . /r
';�� . , .
\�
�
,..
:
77
L' É Q U I P E G É O DY N A M I Q U E E T M O D É L I S AT I O N
R ES PONSA B LE :MARY FO R D
SYLVAIN B O U R LAN G E ( * )
Maître de Confére nce E N S G - I N P L
P rofesse u r E N S G - I N P L
( * ) GUILLAUME C AU M O N
Maître de Conférence E N S G - I N P L
ALAIN C H E I L L E T Z
Professeu r E N S G - I N P L
PIERRE J AC Q U E M I N
Ingénieur de recherche C N RS
D AVID J O U S S E L I N
Maître d e Conférence E N S G - I N PL
C H RISTIAN L E C AR L I E R DE
VESLU D
J EAN- LAURENT M AL L E T
Ingénieur de recherche C N RS
Départ, mutation septembre 2007
Retraite N ovembre 2006
C HRISTIAN M AR IG N AC
JEAN-J ACQUES R O Y E R
Professeur E M N - I N P L
Départ, m utation janvier 2008
Ingénieur d e recherche C N RS
Recrutement
PAULINE C O L L O N - D R O U A I L L E T
au concours
Maître de Conférence E N S G - I N P L
2007
J É RÔME LAV É
Chargé de recherche C N RS
L' É Q U I P E P É T R O L O G I E
R ES P ONSAB LE : GASTON G I U L IAN I
D i recteur de Recherche I R D
PIERRE B AR B EY
Professeu r U H P - Nancy 1
FRANÇOISE C H ALOT- P R AT
STÉPHANIE D U C H � N E
Maître de Conférence U H P - Nancy1
Maître de C onférence U H P - Nancy1
( * ) FRANÇOIS FAU R E
Maître de Conférence U H P - N ancy1
GUY L I B O U R E L
D ANIEL O H N E N ST ETT E R
Chargé d e recherche C N RS
MARYSE O H N E N ST ETT E R
D i recteu r d e Recherche C N RS
ALAIN P L O Q U I N
M I KE T O P L I S
Départ, m utation Septembre 2004
78
Chargé de recherche C N RS
Retraite Décembre 2005
Mutation du
LGCA en
0912007
F É D É RAT I O N D E R EC H E RC H E E S T ( EA U - S O L-T E R R E ) .
D I R ECTE U R C H R I S T I A N F R A N C
S E C R É T A R I A T D E LA
FR · E S T
NORD
S EC R É TA R I AT D E D I R E C T I O N
Isa belle Geoffroy (Al),
Aurélie Didot (T)
Isabelle Geoffroy (Al)
Isabelle Geoffroy (Al)
P É T R O LO G I E
G ÉOC H I M I E
G É O DY N A M I Q U E
Responsa ble
Responsable
Responsable
Gaston G I U LIANI
Etienne DELOULE
SERVICE GÉN ÉRAL
Mary FORD
Nordine Bouden (T)
Jean-Marc Chaffaut (AGTP)
E m m a n uel Davy (25% - AJT)
Caroline Zimmer (T)
S E RV I C ES C O M M U N S
L I T H O LA M E L LAG E
G ÉO S T AT I S J Q U ES
Jean-Luc Lemineur (T )
Jean-Jacq ues Royer (IR)
S O N D ES I O N I Q U E S
SA R M
Responsable : Jean Carignan ( I R)
U N I T É T EC H N I Q U E ET I N FO R M A T I Q U E
Carole Dolmaire (Al)
Pascal Hild (Al)
E L E C T RO N I Q U E
J u l ien Dubois (Al )
IMPRIMERIE
Jacques Degeorge (T)
GAZ R A R E S
Peter Burnard ( I R)
Bouchaib Tibari (T·IATOS IN PL)
la urent Zimmermann (Al)
9
chercheurs C N RS
1 4 enseigna nts-chercheu rs (4 U H P-Na ncy1 , 1 0 I N P L)
1 chercheur IRD
L A B O RATO I R E
I S OTO P E S R A D I O G É N I Q U E S
Cél ine Fournier (T)
Christiane Parmentier (T)
Catherine Zimmermann ( l E)
La u re Sevin ( l E)
Christine Blanchard (T - 1 0%)
U N I T É DE S P EC T R O C H I M I E
Pierre Jacquem i n ( I R)
Michel Champenois ( l E)
Pierre Baillot (T)
la urence Shengold (lE)
U N I T É A D M I N I S T R AT I V E
E X P É R I M E N TAT I O N
A T E L I E R M ÉC A N I Q U E
R ÉS E A U
I N FO R M A T I Q U E
Catherine Negre y Rosselle (Al)
Responsable
Bruno Porcu (T )
lau rent Tissandier ( l E)
FR · EST
B I B L I O T H ÈQ U E
E T T EC H N I Q U E
E q u i pe tech nique :
39
Delphine Yeg hicheyan ( l E)
Christi ne Blanchard (T - 90%)
J u lien Meyer (T)
Hélène Pastel (T)
U N I T É DE G ÉO C H I M I E M I N É R A L E
L u c M a r i n ( l E)
Bernadette Gérard (IATOS - T)
J itka Lhomme (Al)
Pierre Yves Martin (Al)
A T E L I E R DE B R O Y AG E
postes ITA CNRS
Emmanuel Davy (AJT
1T C N RS-FR E.S.T.
- 50%)
1 , 5 IATOS I N P L
1 IATOS U H P-Na ncy1
0,5 CDI ASGA
Recherche : 1 4
Services - A dmi n i stration : 1 6
SARM : 1 2, 5
Geosta ndards G eoanalysis Research : 1 , 5
S E RVICE NATIONAL SONDE ION I Q U E
Marc Chaussidon (DR)
Etienne Defoule (DR)
G E O S TA N D A R D S N E W S L E TT E R
Ed Williams
Colette Gaudé
L E C O N S E I L D E LA B O RATO I R E
Le C R P G a re nouvelé son Conseil de La boratoire en Juin 2004. Sur la durée d u dernier quadriénal il s'est
réuni 1 4 fois. Le Conseil est constitué par :
Le D i recte u r
L e Col lège ITA
Ë lus
Nommés
Peter B U R NARD
Jean CAR I G NAN
Bruno PORCU
Catherine Z I M M E R M A N N
M ichel CHAM P E N O I S
Christian L E CAR L I E R D E VES LUD
Luc M A R I N
D e l p h i n e Y E G H I C H EYAN
Ë lus
L e Col lège Cherc h e u rs
Nommés
Sylvai n B O U R LA N G E
M a rc CHAUSS I D O N
Mary FORD
G uy L I B O U R E L
Nathalie VIG I E R
G u illaume CAUMON
Etienne D E LO U LE
Stéphanie D U C H É N E
Gaston G I U LIANI
Raphaël P I K
L e Collège É tu d i a nts
Ë lu
Valier GALY
Les i nvités perm a n e nts
Christi a n FRANCE-LAN ORD, D i recteur de la FR E . S .T.
Jean-Paul Tl SOT puis Amaury LEGAIT Directeur de l' Ecole N ationale Supérieure de Géolog ie (ENSG)
Pierre BARB EY, correspondant secteur Géosciences de I ' U H P-Nancy1
LE C O M I T É H YG I È N E ET S É C U R I T É
M e m b res nommés par les o rg a n isations s y n d i ca le s
Titulaires :
- Etienne D E LO U LE
- Denis MANG I N
- Céline F O U R N I E R
- Lau rent TI SSAN D I E R
Suppléants :
- Emmanuel DAVY
- Pascal H I LD
- Maryse O H N E N STETTER
- Laurie R E I S B E R G
- Caroline Z I M M E R
M e m b res ad m i n istrati on
- Bernard MARTY
- Jean CAR I G NAN
- Jean-Marc CHAFFAUT
- Bruno PORCU
- Catheri ne Z I M M ERMAN N
Me m b re de d roit
- Catherine TRECHOT (Médeci n du Travail)
Membres i nvités
- Pierre BAI LLOT (FR E . S .T./CR PG)
- Stéphanie BRUN (DR Centre-Est)
- Delphine YEGH ICHEYAN (CR PG/SARM)
80
�
1J
r
.......
0
)>
-f
.......
0
z
fi)
-f
)>
z
0
fTI
fi)
O Q <>
0000 0 0
0000@
0
0
AU P LA N I N T E R N AT I O N A L
Ed ite u rs Associés
pour des Revues
Scie ntifi q u es
I nte rnati o n a les
Chem ica l Geology
Christian France-Lanord
( 1 998-2006)
Geochem ica Cos moc h i m i ca Acta
Bernard Marty
(depuis 2000)
G e o l o g ic a l Society o f A m e ri c a n B u l l eti n
Christian France-Lanord (2000 - 2004)
G eosta n dards a n d Geoa n a lyti ca l Resea rc h
Jean Carignan
(dep u i s 1 997)
I n te rnational J o u rn a l of Ea rth S c i e n ces
Pierre Barbey (1 994 - 2006)
Te rra N ova
Christian France-Lanord (depuis 200 1)
M i nera l i u m Depos ita
Christian Marignac (depuis 2005)
Alain Cheilletz
Com ités
Scie ntifi q u es
C o u n c i l o r of the M eteo riti c a l S o c i ety
Marc Chaussidon (depuis 2003)
Conse i l d e l ' E u ro pea n Assoc iati o n of G e o c h e m istry
Christian France-Lanord (depuis 2004)
Pro g ra m m e d e Rech erc h e I nte rnati o n a l I R D - U n iv.
d ' A n ta n a n a rivo s u r les g is e m e n ts de c o ri n d o n s
g e m mes.
Gaston Giuliani (2004 - 2008)
Mem bre d u j u ry d e
p rix i nte rnati o n a u x
Pri x Cla rke de la Geoc h e m i c a l S o c i ety
Laurie Reisberg (2003 - 2006)
Leo n a rd Medal de la Mete o ritical S o c i ety
Marc Chaussidon (2003 - 2006)
N ie r Prize de la Meteo riti c a l S o c i ety
Marc Chaussidon (2003 - 2006)
NASA
Proj ets NASA
M e m b re d e l ' é q u i pe scie ntifi q u e d e l a m iss i o n G e nesis
po u r l ' a na lyse de l 'azote du v e n t s o l a i re
Bernard Marty
M e m b re d u Pre l i m i n a ry Exa m i nati o n Tea m po u r la m is
s i o n Sta rd ust de reto u r d 'éc h a n ti l l o ns c o m é ta i res
Bernard Marty
M e m b re d u 'Cosmochem istry Pa n e l ' NASA
Marc Chaussidon (depuis 2006)
83
Expe rts
i nte rnati o n a u x
Cel l u le d e recule m e n t d e l ' U n ivers ité d e Lausa n n e
Projets de rec h e rc he FCA R Ca n a d a
S N S F S u isse
2006
2004 et
Pierre Barbey
Pro g ra m m e de g o uve rnance des Resso u rces M i n é ra
l es (PRG M) du M i n istè re d e l ' E n e rg ie et des M i n es de
M a d a g asca r
Gaston Giuliani
A utres
Association I n te rnati o n a l e de M i n é ra l o g i e
Maryse Ohnenstetter (Secrétai re
depu is mars 2002)
Me m b re of the B oard of D i recto rs , Geoc h e m i c a l
Soci ety
Laurie Reisberg
(depuis 2004)
J o i n t Pu bl icati o n s Com itee of the G e oc h e m i ca l
Society a n d t h e M eteoritic al S oc i ety
B ernard Marty
Prog ra m m e E u ropéen «CRO N U S-EU »
Raphaël Pik (Team leader, 2004 - 2008)
C O DATA , I nte rnati o n a l
Jean-Jacques Royer (Trésorier)
84
A U P LA N N AT I O N A L
C N RS
Com ité Nati o n a l
Marc Chaussidon
(Section 1 8 , é l u , P rés ident d e la section)
Christian France-Lanord (Section 2 0 , n o mmé)
Daniel Ohnenstetter (Section 1 8 , é l u )
Daniel Ohnenstetter (Comm ission 4 1 , secréta i re)
Conse i l Scie ntifi q u e du d é p a rte m e n t S O U
Etienne Defoule
(él u , secrétai re scie ntifi q u e 2 000-2005)
Conse i l Scie ntifi q u e du d é p a rte m e n t S O U
Etienne Defoule
(él u , d e p u i s 2006)
Cha rg é d e m iss i o n CNRS/MPPU/I N S U
Secti o n S c i e n ces d e l a Te rre
Guy Libourel
Co m i té de l ' i nstru m e ntati o n m i -l o u rd
«ana lyses, mes u res, expé ri m e n tati o n »
Jean Carigna n
INSU
( I nstitut N ati o n a l
des Sciences
de l ' U n ive rs)
Co nse i ls S c ie ntifi q u es
INSU
Etienne Defoule
Prog ra m m e Nati o n a l Re l iefs d e la Te rre
( P résident)
Jérôme La vé
Prog ra m m e CNRS - E C L I PS E
(dep u is 1 999)
Pro g ra m me Nati o n a l d e P l a n éto l o g i e
Bernard Marty
(Président, 2000-2006)
Prog ra m m e F l u i d e F a i l le F l u x
Etienne Defoule
Co m m iss i o n d es Spécial istes des S c i e n ces d e la Te rre
Etienne Defoule
Alain Cheilletz
E nsei g n e m e nt
S u périe u r et
Recherche
Com ité Nati o n a l des U n ive rs ités
A lain Cheilletz
Stéphanie
(Section 3 5 , é l u , P réside nt)
Duchêne (Section 3 5 , é l u e)
Co m ité d ' éva l uati o n po u r les p ri m es
d ' e nca d rement d e rec h e rc h e
Mary Ford
(2006)
G ro u pe 'Systè m e sola i re et Plas m a s s pati a u x ' C N E S
Marc Chaussidon
(20 0 1 -2005)
85
A utres
C O DATA , F ra n ce
Jean-Jacques Royer (Vice-p résident)
Com ité Nati o n a l F ra n çais de G é o log ie
Pierre Barbey
(dep u is 2002 , membre d u b u reau de son CA
ma ndat 2005-2008)
Com ité de l a Carte G é o l o g i q u e d e F ra n ce
Pierre Barbey
(dep u is 2002)
Société Fra n ça ise d es Isotopes Sta b les
Fabien Pa/ho/
(membre élu au CA, 2002-2005)
IRD
C o m m iss i o n d 'attri b u ti o n des bo u rses de rec h e rche et
à la F o rmati o n )
Gaston Giuliani (2003-2006)
des postes d 'acc u e i l ( D é p . de S o uti e n
86
A U P LA N L O CA L
I nstitut N ati o n a l
Polytec h n i q ue
de Lorra i n e
( I N P L)
Co m m issions de S p é c i a l istes
Pierre Barbey (35-36-37)
Christian France-Lanord (35-36
B ernard Marty
(él u ,
j usq u'en
2006)
34-35-36)
François Marini (34-35-36)
Conse i l d 'Ad m i n istrati o n
A lain Cheilletz
(él u depu is 2 0 0 3)
Christian Marignac (él u j usq u ' e n 2007)
François Marini (él u j usq u ' e n 2007)
Fabien Pa/ho/ (consu lta nt)
Conse i l S c ie ntifi q u e
Bernard Marty
(élu)
Pô le Géos c i e n ces
Ecole Nati o n a le
S u pé ri e u re
de Géo log ie
( E NSG-I N P L)
( responsable)
Co m m iss i o n s de S p é c i a l istes
Sylvain Bourlange (35)
Marc Chaussidon (35-36 ,
nommé d e p u is 2 0 02)
Stéphanie Duchêne (34-35-36 , suppléante d e p u is 200 1 )
Mary Ford (35-36 , présidente depuis 2007)
Da vid Jousselin(35 , élu)
Raphaël Pik (34-35-36 , élu d e p u is 2000)
Co nse i l d 'Ad m i n istrati o n
Guillaume Caumon
(él u d e p u i s 2005)
(él u , 2 00 1 - 2005)
A lain Cheil/etz (depuis 2007)
Etienne De/oule (depuis 2006)
David Jousse/in (él u)
Marc Chaussidon
D i recti on des re latio ns i nte rnati o n a les
Guy Libourel
U n ive rs ité
H e n ri Poi nca ré
Nancy 1
( U H P)
Com m iss i o ns de S p é c i a l istes
Pierre Barbey (35-3 6 ,
Françoise
Président jusqu'en 2 0 04 ,
membre é l u depuis 2005)
Cha/at-Prat (35-36 , élue d e p u is 20 0 1 )
87
U n ive rsité
H e n ri Po i n ca ré
N a n cy 1
( U H P)
- s u ite -
Stéphanie Duchêne
Béatrice Luais
(35-36 , su ppléa nte depuis 200 1 )
(35-36 , nommée , 2004-2007)
D EA TERRE ( N a n cy-Stra s bo u rg )
(2000 - 2005)
Dépa rte m e nt S c i e n ces d e la Te rre
Pierre Barbey ( responsable
2000-2006)
Co nse i l du d é p a rte m e n t S c i e n ces de la Te rre
Françoise Cha/of-Pra t
Stéphanie Duchêne
(élue depuis 1 990)
(élue depuis 2003)
C o nse i l d e I ' U F R STMP
Pierre B a rbey
Françoise
(élu j usq u'en 2005)
Cha/of-Prat (élue j usqu'en 2005)
Service C o m m u n de F l u o resce n ce X
Pierre Barbey
(responsable 200 1 -2005)
F i l i è re 'F o rmation d es P rofesse u rs de SVT'
Françoise Cha/of-Pra t
(responsable depuis 1 995)
Conse i l S c ientifi q u e
Pierre Barbey
Délégatio n
Centre-Est
du C N RS
(él u j usq u'en 2004)
Co rres pondant Ress o u rces H u m a i n es et F o rmation
Christian Le Cartier de Veslud
(2006-septembre 2007)
Isabelle Geoffroy (depuis septembre 2007)
Delphine Yeghicheyan (2003-2006)
Co rres p o n d a n t Com m u n i cati o n
Michel Champenois
(depu is 2004)
Co m m ission Rég i o n a l e d 'Acti o n S o c ial e (CO RAS)
Denis Mangin
(représentant synd ical)
Conse i l Hyg i è n e et Sécu rité
Etienne De/oule
Fédératio n
d e Rec herc h e
E.S .T.
( F R 633)
66
88
D i recti o n
(depuis 2002)
Com ité d e D i recti o n
Jean Carignan
( n o m m é depuis 200 1 )
Zone Ate l ier
Mose l le
(ZA M)
Conse i l Scientifi q u e
Jean Carignan
(nommé d e p u is 2002)
Jean-Jacques Royer
Res ponsable d 'axe s c i e ntifi q u e
Jean Carignan
Autres
I nstitutions
(dep u is 2002)
Co m m iss i o ns de S p é c i a l istes
Françoise Chalot-Prat
(Besanço n , 35-36 , d e p u i s 200 1 )
( U LP Strasbourg , 35-36 , d ep u is 2002)
Marc Chaussidon ( M N H N Paris , 35-36 , depuis 2002)
Mary Ford (Lille, 35-36 , depuis 2 006)
Gaston Giuliani (Limoges, 35-36 , s u p p léant d e p u is 2 00 1 )
Gaston Giuliani (M N H N Paris, 35-36 , s u ppléant
depuis 2006)
Jérôme La vé ( U n iv. Lyon , 35-36-37 , depuis 2003)
Jérôme Lavé ( I PG P, 35-36-37, depuis 2004)
Raphaël Pik ( I PG P, 35-36 , 2003-2007)
Marc Chaussidon
Conse i ls S c i e n tifi q u es
Marc Chaussidon
( I PG P d e p u is 2005,
E N S Lyon depuis 2 007)
Co n s e i l d 'A d m i n istrati o n Ecole d es M i n es N a n cy
(EMN)
Christian Marigna c
(élu)
C o m m iss i o n O bse rvato i re d e I ' OS UG
Jérôme Lavé
(20 0 1 - 2007)
Conse i l S c ie ntifi q u e et Péd a g o g i q u e de
I ' I U F M Lorra i n e
Pierre Barbey
(200 1 -2004)
Réseau Ve rri e r Lorra i n (REV E L OR)
U HP N a n cy
1 - I N PL - I n d ustri e ls
Guy Libourel
89
P RO S P E CT I V E
Ce nouveau projet q uadriennal d u CRPG s'inscrit largement dans la conti n u ité d u précédent. Les prin
ci paux changements portent sur les thématiques s uiva nt les évolutions des problématiques scientifiques et
les nouveaux chercheurs arrivés au centre. Le CRPG est une Unité Propre de Recherche du C N RS et nous
soll icitons son renouvellement dans cette forme. Cette structure se justifie par l'importance des services
nationaux qu'abrite le C R P G mais n'implique pas un fonctionnement i ndépendant de la vie u n iversitaire . Au
contraire , le C R P G y est largement impliqué g râce aux enseigna nts cherche u rs de l' I N PL et d e I ' U H P et a ux
doctorants de l'école doctorale R P2E q u i poursuivent leurs recherches dans le centre . N o u s sollicitons donc
également notre reconnaissa nce par I'EPCS Nancy-Un iversité. Le CRPG dispose de conventions avec
I ' I N P L et I ' U H P et une nouvelle convention devra être établie avec Nancy- U n iversité .
Au plan loca l , le CRPG est l'une des com posantes de la Fédération Ea u-Sol-Terre (FR-633) . Nous i n s
crivons résolument notre politique scientifique dans le cadre de réflexion et de concertation de la FR-EST
en particulier en ce qui concerne les relations avec les établissements d'enseignement, la d éfinition des
priorités de profils recherche des postes enseignant-chercheur, les réponses aux appels d'offres C P E R ,
universitaires e t régionaux ou encore la politique d e demande d'al locations doctorales. N o u s participons
activement aux projets scientifiq ues animés par la FR et aux efforts de mutual isation de moyens analytiques
et tech n iq ues d e la F R-EST. À travers la FR-EST, le CRPG participe à l'I nstitut Carnot I C E E L.
Au niveau i nterne , l'organ isation matricielle du CRPG adoptée depuis les années 90 sous l 'im p u lsion de
Jean Cases, a fa it ses preuves. Nous conservons donc une organ isation fondée d'une part sur trois équipes
et un service et d'autre part sur quatre thèmes. Les équipes : Pétrologie, Géoch imie et G éodynamique et
le service SAR M , sont déterm inés par disciplines et ont en charge les ressources h u maines et les moyens
tech niq ues du centre. Les thèmes ont pour mission d'organiser l'animation scientifique et ils déterminent la
stratégie scientifique d u centre .
LES TH È M ES
Nous proposons l'organisation thématique su ivante :
Cosmochimie, Planètes et Terre primitive
M a g mas et Fluides profonds
S u rface de notre Planète
A ces thèmes, s'ajoute un axe transverse :
Activités de valorisation.
Les partici pations des cherche u rs aux thèmes fig u rent sur l'organigramme thématique fig u rant sur la page
suivante.
Nous avons fait évoluer les thèmes dans cette
nouvelle maquette en fonction des évolutions des
centres d'intérêts et surtout grâce aux nouveaux
chercheurs arrivés a u CRPG sur ces dernières
années. Le thème «Cosmochimie, Planètes et
Terre pri mitive» garde un contour assez proche
de celui qu'il avait sur le précédent q uadrien na l
avec un renforcement d e s objectifs sur la Terre
prim itive . Le thème «Géodynamique» disparaît
de notre maquette car il avait l'inconvénient de
maintenir une confusion entre thème et équipe.
I l se retrouve e n partie sur le nouveau thème
«Magmas et F l u ides profonds» qui marq u e un
renouveau des recherches a utour du mag matisme
au C R P G . I l i ntègre en contin u ité les recherches
sur les transferts fluides et les minéralisations.
Le thème «Su rface de notre Planète» regroupe
l'ensemble des recherches sur la Terre externe.
I l regroupe un spectre plus large que l'ancien
thème Reliefs , E rosion , C l i m at permetta nt
une intég ration des recherches axées sur les
relations tectonique-sedi mentatio n d'un côté et
environnement anthropisé de l ' a utre . Enfi n , si le
CRPG est u n laboratoire d e recherche largement
ancré sur la recherche fondamenta le, il mène
aussi des activités de recherches partenariales
de haut niveau. L'axe tra nsversal «Activités de
valorisation» regro u pe ces recherches. I l repose
sur des projets d e recherche menés en forte
interaction entre des demandes industrielles
et les compétences d u C R P G . Certaines sont
relativement limitées dans le temps, mais d'autres
reposent sur des actions de long terme telles
que celles associées a u consort i u m Goca d . Ces
recherches partenariales con stitue nt le socle
de notre partici pation à l ' I nstitut Carnot Energie
Environ nement e n Lorra i n e ( I C E E L) .
Les thèmes sont déclinés e n déta i l a u cha pitre
suivant.
93
C O S M OC H I M I E , P LA N ÈT E S ET
M AG M AS ET F L U I D E S
T E R R E PR I M ITIVE
P R OFONDS
Res p. G uy L i b o u re l
Resp. F ra nçois F a u re
S U R FACE D E N O T R E P LA N ÈTE
Res p. Raphaël P i k
Pierre Ba rbey
Sylva i n Bourla nge
Pete Bu rnard
Jean Ca r i g n a n
G u i l l a u me Ca ro
G u i l l a u me Ca u mon
G u i l la u me Ca ro
G u i l l a u me Ca u mon
Fra nçoise Cha lot-Prat
M a rc C h a u s s i d o n
Ala i n Chei l letz
Pa u l i ne Col l o n - D roua i l let
Etienne Delou l e
Sté p h a n i e Duchêne
Fra nço i s Fau re
Fra nçois Fa u re
Stépha n i e D u c hêne
M a ry Ford
Christian Fra n ce-La nord
Ga sto n G i u l i a n i
Pierrre J acq u e m i n
David Jousse l i n
G u y L i bo u re l
Béatrice Lua i s
F ra nçoi s M a r i n i
Bern a rd M a rty
J érôme Lavé
G uy L ibo u rel
Béatrice Lua i s
Bernard M a rty
D a n iel Ohnenstette r
Ma ryse Oh nenstette r
Berna rd M a rty
Fa bien P a l h o l
Raphaël P i k
La u rie Reisberg
Cla i re Rol l i o n-Bard
La u ri e Reisberg
Jea n-Jacques Royer
1
ACT I V I T É S DE VALO R I SAT I O N
1
Natha l i e Vigier
Jean Carignan, Guillaume Caumon, Pauline Collon-Drouaillet, Mary Ford, Pierrre Jacquemin,
Guy Libourel, Laurie Reisberg, Jean-Jacques Royer.
L E S É Q U I P E S D E R E C H E RC H E
Les équ ipes ont pour rôle d'organiser la vie pratique du centre pour les moyens humains et matériels.
Elles doivent assurer le fonctionnement des moyens analytiques et favoriser l'accès de tous aux différents
moyens analyti q u es et tech niques répartis dans les laboratoires. Leurs effectifs et l'importance des moyens
tech niques q u'elles déploient sont assez hétérogènes et de ce fait, elles o nt chacu ne u n fonctionnement
différent dans la vie du C R P G . Outre leur rôle déterminant dans la vie pratiq ue d u centre , elles assurent
aussi la cohésion des différentes disciplines et peuvent mener de ce point de vue une ani mation scientifique
transverse aux thèmes. L'o rgan igramme prévisionnel d u C R PG 2009, de la page suivante, donne une
représentatio n des équipes d u CRPG.
L'équipe Géochimie a u n poids important au
CRPG tant e n moyens h u mains que par le parc
analytiq u e qu'elle gère . Elle aura la lourde charge
de mener des projets d'éq u i pement très i mportants
à l'échelle régionale et nationale sur le prochain
q uadriennal notam ment avec l'i nstallation d'une
nouvelle sonde ionique.
L'équipe
Géodynamique rassemble
les
chercheurs qui développent les moyens de
94
modélisation numérique et les approches de
géologie structurale. Elle a e n particulier pour
challenge de renforcer l'intégration d'approches
de modélisation dans les recherches au CRPG.
Cette équipe abrite également le groupe Gocad
qui concentre une partie importa nte de son activité
autour du développement fondamental de ce
modeleur 3D. Elle est en fort renouvellement avec
quatre nouveaux a rrivants et deux départs.
F É D É RAT I O N D E R EC H E R C H E E S T ( EA U - S O L-T E R R E ) .
D I R E CTE U R FR É D É R I C V I L L I É RAS
S E C R É TA R I AT DE D I R E C T I O N
Isabelle GeoHroy (Al).
Aurélie Didot (T)
Isabelle GeoHroy (Al)
P ÉTRO LOG I E
8 chercheu rs et/ou
enseigna nts
Responsable : Gaston G i u l i a n i
Pierre Barbey
Fra nçoise Chalot-Prat
Sté p h a n i e Duchêne
Fra n çois Fau re
G u y Libo u rel
Daniel O h nenstetter
M a ryse Ohnenstetter
G ÉOC H I M I E
1 1 chercheurs et/ou
enseigna nts
Responsable : Laurie Reis berg
G u i ll a u m e Caro
Marc Chaussidon
Etienne Delou l e
Christian France-La nord
Béatrice Luais
François Marini
Bernard Ma rty
Fabien Palhol
Isabelle GeoHroy (Al)
G É O DY N A M I Q U E
7 chercheu rs et/ou
enseigna nts
SERVICE G É N ÉRAL
Sylvain Bourlange
Alain Cheil letz
Catherine Neg re y Rossello (Al)
Jean-Marc ChaH a ut (AGTP)
Emmanuel Davy (25% - AJT)
Caroli ne Zimmer (T)
Laurence Shengold (lE)
SARM
Responsa ble : Jean Ca rignan (IR)
SERVICES COMMUNS
U N I T É T EC H N I Q U E E T I N FO R M AT I Q U E
L I T H O LA M E L L A G E
Carole Dolmaire (Al)
Jean-luc Lemineur (T )
Pau l i n e Collon-Drouail let
E LECTRO N I Q U E
Julien Dubois (Al )
Mary Ford
Jérôme Lavé
IMPRIMERIE
Jacques Degeorge (T)
Raphaël Pik
Nathalie Vigier
R f S EA U
I N FO R M A T I Q U E
Responsable
Bruno Porcu (T )
Responsable : David Jousselin
G u i l l a u m e Caumon
B I B LIOTH tQUE
ET TEC H N I Q U E
Pascal H ild (Al)
U N ITÉ
A D M I N I STRAT I V E
la u re Sevin (lE)
Ch ristine Blanchard (T - 1 0%)
U N ITÉ DE S P ECTROC H I M I E
Del ph in e Yeg hicheyan (lE)
Ch ristine Blanchard (T - 90%)
J u lien M eyer (1)
Hélène Pastel (1)
U N I T É DE G É O C H I M I E M I N É R A L E
S E C R tTA R I A T
l u c M a r i n ( l E)
Bernadette Gérard ( IATOS - 1)
Tioga G u lon (1)
Aurélie Didot (T)
E X P f: R I M E N TAT J O N
E L E C T RO N I Q U E
SONDES IONIQUES
SONDES I O N I Q U ES
P ierre Yves M a rtin (Al)
Julien Dubois (Al)
laure Chirurgien (Al)
laurent Tissandier (lE)
Denis Mangin (Al)
Claire Roll ion-Bard (IR)
I M AG E R I E - I N FO R M A T I Q U E
U N I T É D E G É OC H I M I E I S OT O P I Q U E
G É O S TA T I S I Q U E S
Ch ristoph e Cloquet (COD CN RS)
Jean-Jacques Royer ( I R)
Pierre Jacque min ( I R)
ATE L I E R
DE
B R OYAG E
E m m a n uel Davy
M ichel Champenois (lE)
(AJT -
50%)
GAZ RARES
Peter Burnard ( I R)
Boucha ib Tibari (T-IATOS IN PL)
Laurent Zimmermann (Al)
L A B O R ATO I R E
FR - EST
A T E L I E R M ÉC A N I Q U E
Pierre Baillot (1)
ISOTO P E S R A D I OG t N I Q U E S
Céline Fournier en
Christiane Parmentier en
Catherine Zimmermann (lE)
S E R V I C E N AT I O N A L S O N D E I O N I Q U E
M a rc Chaussidon (DR)
O RGAN I G RAM M E
C R P G
2 0 0 9 - 20 1 2
Etienne Deloule ( D R)
G E O S TA N D A R D S N E W S L E TT E R
Ed Williams
Colette Gaudé (1)
C O N S O R T I U M G O CA D
G uilla u m e Caumon ( M Q
U)
c.n
L'équipe Pétrologie regroupe les moyens
d'observation microscopique et d'expérimentation
q u i sont centraux dans d e nombreux projets d u
C R P G sur l'ensemble d e s thématiques. L'équipe
manque néa n moins de moyens humains et l'une
des priorités d u centre sera de renforcer son
potentiel.
L e SA RM constitue u n e quatrième équipe
d u CRPG avec cependant des objectifs assez
distincts de service national d'analyse. Le
SARM poursuit son activité en recentra nt ses
prestations vers les laboratoires associés à
l ' I N S U et aux projets scientifiques mis en œuvre
par ses laboratoires . Deux nouveaux objectifs
seront l'ouverture d'une division isotopique sur
les traceu rs radiogéniques (courant 2008) et la
diffusion de la base de données d u SARM vers la
com m u nauté nationale.
Ces équipes ou services sont soutenues par les moyens communs administratifs et techniques du
C R P G : secréta riat, comptabilité, communication, bibliothèque, service général, mai ntenance électronique,
réseau , litholamellage. Le l itholamellage est m utualisé dans u n service commun de la FR et Jean-Luc
Lem i n e u r (T a u C R PG) travaille au service de lithola mellage mis en œuvre par le G2R. Nous accueillons
Pierre Baillot de la F R-EST qui anime l'atelier com mun de mécanique. Dans le même esprit de m utualisation ,
nous souhaitons reg rouper au CRPG les moyens de broyage de roche du G2R et du SAR M . Un poste est
demandé à cet effet au niveau de la FR-EST.
R ESSOU RCES H U MAI N ES
Le C R P G compte 26 chercheurs e t ensei
g n ants-chercheurs pour 42 ITA. Le rapport
!TA/chercheur apparaît assez élevé mais doit
être corrigé des services nationaux. Il est de 1 si
l'on considère u n i quement la partie recherche du
centre et se j ustifie en particulier par l'importance
d u parc instru menta l . G lobalement la situation des
ressou rces h u m a i nes permanentes du CRPG est
équili brée, même si des difficultés existent. Les re
nouvellements ont été satisfaisants et nous avons
p u créer certa ins postes à partir de nouveaux
projets de recherche . U n point important concerne
la situation d u secréta riat général qui est actuel
lement partagé avec la FR-EST. U n poste a été
demandé par la FR pour résoudre ce problème.
Le CRPG accueille environ vingt-cinq doctora nts,
mais nous tenons à souligner le faible nombre
d'al locations doctorales M E N S R . En moyenne le
CRPG d ispose d'une allocation et demie par an
ce q u i est très faible par rapport à nos objectifs en
recherche fondamentale.
Dans l'équipe G éochimie, l'intégration de
François M ari n i ( M C à I'ENSG) concrétise sa
colla boration a u cou rs des dern ières an nées avec
M a rc Chaussidon s u r les m icrosphérules cos
miques. Guillaume Caro , jeune recruté en CR2
arrive fi n 2007 pour ouvrir de nouvelles voies de
recherches s u r la Terre primitive et en environ
nement à l'aide d e la géoch i m i e isotopique du K.
Néanmoins le départ de Jérôme Aléon laisse u n
manque e n jeune chercheur a utour d e l a sonde
ionique et e n cosmoch imie. Nous affichons égale
ment un profil de recrutement au niveau chercheur
e n géoch i m i e en palée-environ nement - géomor
phologie et u n poste sur le traçage isotopique
dans l'environnement actuel. Les moyens ITA de
l'équipe Géochimie sont assez équilibrés. I l con
viendra de reconsidérer les moyens mis autour
d u Service national de Sondes Ioniq ues lorsq ue
la nouvelle sonde 1 280 sera opérationnelle. L'ac
q u i sition d ' u n e n ouvelle MC-ICP-MS nécessitera
96
également un renforcement du potentiel tech nique
autour de ces instru ments.
L'éq uipe Géodynamique a été profondément
renouvelée durant le quadriennal avec les arri
vées de trois MC à I'ENSG : Sylvai n Bourlange,
G uillaume Cau mon et Pauline Collan et d'un CR1 :
Jérôme Lavé q u i a opéré une m utation depuis
le LGCA de Grenoble. Pauline Collan et Jérôme
Lavé apportent d e nouvelles com pétences au
CRPG et vont tra nsformer les approches menées
dans la thématique S u rface notamment en modé
lisation . Un recrutement en MC à I'ENSG 2008
avec un profi l recherche « P rocessus de formation
des surfaces continentales» devrait poursuivre le
renforcement d u potentiel de cette équipe et de
la thématique S u rface. Le départ vers Rennes
m i-2007 de Christian Le Carlier de Veslud (IR)
pour ra pprochement de conjoint laisse un besoin
marqué autour de l'utilisation de Gocad par les
chercheurs C R P G . Le remplacement de ce poste
au n ivea u lE a été demandé avec une o uverture
de l'utilisation de G ocad par des équ ipes de l'I NSU
a u CRPG. Enfi n , Christian Marignac (Pr M i nes)
q u ittera le CRPG pour le G2R car les projets dans
lesquels il est engagé ont maintenant l'essentiel
de leurs centre de g ravité a u G2R.
L'équipe Pétrologie a été renforcée en 2005 par
les recrutements de François Faure (MC-U H P) , de
Laurent Tissa ndier ( l E) et d'un Al fin 2007. Malgré
cela , la pyramide des âges des chercheurs de
cette équipe reste préoccupante . De plus, Pierre
Barbey et G uy Libourel sont largement mobilisés
par leurs responsabilités nationales au M ENSR
et à l' I N S U respectivement. Si ces fonctions té
moig nent d'un bon rayonnement du C R P G , elles
diminuent notre potentiel humain de cette équipe.
I l reste donc impératif de la renforcer par des
recrutements chercheur eUou enseigna nt-cher
cheur. U n profil autour de la thématique Magma et
fluides profonds est proposé. De même un profil
autour de la pétrologie appliquée aux matériaux
r
anthropiques ou naturels, proposé sur le précé
dant q uadriennal, reste d'actualité.
Au SAR M , le renouvellement de personnel a
été très important a u cours du dernier q uadriennal
avec six départs et quatre arrivées. La plupart
des renouvellements étant assurés avec un délai
de deux ans, ces changements entraînent des
perturbations profondes dans le rythme d u service
et sont difficiles à accommoder même avec l'aide
importa nte des e m plois en vacation. L' a rrivée de
Christophe Claquet pour mettre en place une nou
velle d ivision isotopique devra à terme être suivie
par son . recrutement défin itif et par u n complément
au niveau T ou Al. Pour les a utres d ivisions, les
départs en retraite qui interviendront au cours du
prochain quadriennal doivent être a nticipés car
nous ne disposons pas de sou plesse de fonction
nement pour assurer des i ntéri ms sur ces postes .
Un recrutement AJT p o u r perm ettre la m utuali
sation des moyens de broyage est demandé par
la FR-EST et géré par le SAR M . Ce poste est
assuré depuis plusieu rs a n n ées par des vacations
mais ne peut plus continuer sur ce mode de fi nan
cement.
Les profils présentés ci-dessous détaillent nos orientations de recrutement chercheurs-enseigna nts
chercheurs pour le prochain quadrien nal. Ces priorités émanent des besoins thématiques com m e des
nécessités de renforce ment des compétences des équi pes. Elles reprennent également les priorités énon
cées lors d u précédent exercice.
GÉOCHIMIE ET PALÉO-CLIMATOTOLOGIE CONTINENTALE
L'activité de recherche du CRPG a utour des
processus qui concernent la su rface de notre pla
nète s'est vue confortée a u cours du q uadriennal
précédent dans plusieurs aspects et notamment
en ce qui concerne l'érosion et ses contrôles.
Nous ide ntifions comme priorité pou r conforter
et équilibrer la recherche d u thème «Surface de
Notre Planète» u n recrutement dans le domaine
de la paléo-cli matologie conti nentale récente à
très récente ( D M G à actuel) q u i permettrai de
mettre en valeu r les développements géochimi
ques les plus récents (palée-températures �47 ,
chronologie cosmogénique ha ute précision) e n
les appliquant à d e s problématiques scientifiq ues
environ nementa les d e plus e n plus importa ntes et
critiques à l'i nterface entre e n registrement pa lée
climatique et perturbations récentes de cet équili
bre naturel pré-a nthropique.
MAGMATOLOGIE EXPÉRIMENTALE HAUTE TEMPÉ RATURE
Le développement de l'outil «texture» a u
C R P G a permis d'apporter des contrai ntes for
tes sur la cinétique des processus magmatiques
basiques et ultra-basiques: basaltes, komati ites ,
chondres. Cet outil est donc uti lisé et développé
dans deux des trois thèmes du C R P G , a savoir:
«Magmas et Fluides Profonds» et «Cosmochimie,
Planètes et Terre Primitive » .
E n reva nche, s o n corollaire d a n s le domaine
des roches acides eUou alcaline n'est pas, à ce
jours , exploité bien que son cham p d'appl ication
soit également extrêmement vaste , allant par
exemple des grands épanchements i g n i m britiques
au stade ultime d e la d ifférentiatio n des laves mar
tiennes. Le recrutement d ' u n chercheur expéri
mentaliste spécialiste de croissance cristalline, de
viscosité, du contrôle des pressions partielles de
gaz et de l'action d'éléments qualifiés d e fondant
(sodium, phosphore, fluor... ) pe rmettrait d'étendre
le domaine d'expertise d u C R P G dans le déve
loppement de l'outil «text u re» . com me marq u e u r
d e s processus magmatiques terrestre et extra
terrestre.
DÉVELOPPEMENT DES ANALYSTES ISOTOPIQUES SUR LES SONDES IONIQUES
La mise en place d'une nouvelle sonde ionique
au CRPG est u n argument fort pour recruter un
jeune chercheur (CR) sur u n projets de recherche
faisant appel a u développement des mesures sur
les m icrosondes ioniques, notam ment la futu re
sonde à très haute résolution . A ce stade, ce profil
n'est pas orienté sur une thématique particulière
du CRPG, mais devra natu rellement s'inscrire
dans ces thématiques. Il d evrait se trouver à
l'interface entre différentes disciplines tel les q u e ,
la minéralog ie, la pétrogra p h i e et la géochimie. I l
devra en outre pouvoir partici per a u x développe
ments technologiques des i nstru ments.
TRAÇAGE ISOTOPIQUE DANS L'ENVIRONNEMENT
Dans le domaine de l'environ nement, l'enjeu
scientifique et sociétal actuel est à la fois de détec
ter u n e contri bution a nthropique, de documenter
le cheminement, les temps de transport dans les
différents milieux (air-eau-sol) , les transformations
ch imiques de ces polluants et e nfi n d'en identifier
les sources. La signature isotopique des éléments
comme les métaux est u n développement très
récent qui n'est effectué q u e dans peu de labo
ratoi res au monde . Elle est très ada ptée pour
97
répond re à des q uestions concrètes posées par
les com m u n autés et les ind ustriels eux-mêmes,
et porta nt sur l'ori g i n e et le devenir de pollutions.
Nous souhaitons recruter a u n iveau PR ou DR un
spécia liste d u traçage isotopique des processus
environnementaux naturels et anthropiques, des
cycles géochimiques des éléments i ntervenant
dans, ou permettant de, tracer les processus
bio-géochimiques ou les transferts d'élémen ts
pollua nts.
M I N É RA U X - M AT É R I A U X - V E R R E
Dans la démarche d e renforcement d e l'équipe
de pétrolog ie, u n profil en pétrologie appliquée
aux matériaux anthropiques ou naturels est affi
ché. Ce profi l , déjà affiché lors du précédant
q uadrien nal n'a pu être réalisé est reste largement
d'actualité. Un recrutement MC dans ce domaine
permettrait d'ouvrir un enseignement de pointe
sur des thématiques essentielles tant sur les
domaines classiques de la géologie que pour les
sciences de l'environnement et du développement
durable.
M O D É L I S AT I O N N U M É R I Q U E A P P L I Q U É E A U X P R O C E S S U S G É O L OG I Q U E S
Les recherches sur la g éodynamique externe
menées au C R P G sont fortement basées sur
le développement d e trace u rs et chronomètres
géochimiques, ainsi q u e sur la représentation
3 D des objets géolog iques, e n vue de quantifier
les processus qui ont gouverné l'évolution de
notre pla nète . Nous souhaitons rééquilibrer notre
recherche vers u n e meilleure prise en compte
de la modélisation des processus chimiq ues et
physiques en parallèle à leur quantification. Nous
affichons comme priorité le recrutement d ' u n spé
cialiste de la modélisation physique et numérique
capable d'évoluer et de fortement i nterag ir avec
les chercheurs plus focalisés sur la descri ption et
la quantification des processus morphologiq ues
et géochimiques de surface ou sur les couplages
tectonique-érosion-sédimentation.
V I E D U CRPG
Le fonctio n nement du C R P G repose sur un
bureau de d i rection et u n conseil de laboratoire .
Le bureau de d i rection intégrera les animateurs
de thèmes pour préparer les choix de politique
scientifique (choix des s ujets de thèse, soutien
a ux projets de recherche . . . ) et/ou les animateurs
d'équipe pour la g estio n d u personnel et pour les
aspects plus pratiques et techniques de vie du
centre . Le bureau de direction se réunit sur u n
rythme hebdomadaire e t le conseil de laboratoire
sur un rythme tri mestriel.
U n i ntranet sera mis e n place pour assurer
u ne diffusion pére n n e des i nformations au sein du
laboratoire (C R d e conseils d e laboratoire, appels
d'offres, avis divers d e cong rès etc . . . ).
L'a n imation scientifique se poursuivra sur
le modèle des séminaires externes et i nternes
hebdomadaires organ isés par le laboratoire.
Parallèlement les thèmes seront encouragés à
mettre en place une animation plus info rmelle
autour de présentation-discussion de travaux en
cours sur le modèle organisé par le thème REC
au cours des quatre années précédentes. Ces
réunions pou rront également être orientées vers
des d iscussions prospectives pour l'élaboration
des projets de recherche .
L e bâtiment a été largement transformé
durant le quadriennal avec la mise en service
des nouveaux étages, la rénovation du deuxième
étage Sud et la construction d'un nouvel escalier
de secours au Nord . Le prochain chantier sera la
construction d'un local de stockage de produits
ch imiques qui devrait être mis en service en 2008.
Nous poursuivrons la rénovation des locaux par le
remplacement progressif des fenêtres et la remise
en état des locaux : 4 ème étage , 1 •r étage SARM en
particulier.
D E M A N D E B U D G É TA I R E
L e C R PG e s t u n laboratoire de recherche lar
gement ancré sur la reche rche fondamentale et
cette o rientatio n se poursuit dans la prospective
de ce prochain q uadrie n n a l . Notre engagement
dans la reche rche partenariale peut apporter cer
taines sou plesses budgéta i res mais sans excès.
D e plus, le C R P G met e n œuvre des moyens
a nalytiques lourds particulièrement coûteux en
e ntretien et dont certa ins sont utilisés en moyens
n ationaux. S i le C R P G ne s'esti me pas lésé en
98
termes de soutien de base, celui-ci est pl utôt mar
qué par une érosion progressive au cou rs du pré
cédent quadriennal. Cette érosion va de pair avec
une évolution des soutiens de programmation vers
des projets très fortement dotés (AN R) mais rares
et donc chaotiques et une diminution des projets
i ntermédiaires type actions de l ' I N S U .
Les sources de soutien a lternatives sont pour
la plupart finalisées ou, dans une certaine mesure,
régionales et ne permettent q u e difficilement de
su ivre des voies de recherche fondamentale am
bitieuses. I l nous apparaît donc important pou r
maintenir les objectifs scientifiques d u C R P G d e
maintenir raisonnablement s o n niveau du soutien
de base. Nous ra ppelons également que le C R P G
est hébergé d a n s d e s locaux propres du C N R S .
Si celu i-ci assure d e s opérations im porta ntes
de m ise à n iveau d u bâti ment, nous fi nançons
également u n e part significative de trava ux sur le
soutien de base.
Deux lignes disti nctes d u soutien de bases
sont demandées pour les services nationaux
INSU (SARM et Sondes Ion iques) . Ces lig nes
sont essentielles pour assurer le fonctionnement
de ces services. I l sera nécessa ire de mener
une éva luation des besoins d u service Sondes
Ioniques au cours d u q uadrien n a l pour prendre en
compte la mise e n service d e la nouvelle sonde
ionique.
E VO L U T I O N S T E C H N O L OG I Q U E S
Pour les équipements les plus im portants , le CRPG a inscrit son projet dans le cadre d u nouveau C ontrat
de P rojet Etat-Région i n itié en 2007. Le projet « P iateforme Géoch i m ique» porté par la F R-EST dans le cadre
du pôle «Sciences et Génie de l'Environnement» comprend notamment trois équipements q u i seront mis
en œ uvre par le C R P G . I l est, à ce stade , difficil e de donner u n calendrier précis des opérations, mais la
pièce centrale de ce projet qui est l'acquisition d'une nouvelle Sonde Ionique sera réalisé e n 2009 o u 20 1 0
LA S O N D E I O N I Q U E
À
T R È S H A U T E R É S O L U T I O N D E M AS S E
Cette nouvelle sonde permettra de développer
des micro-analyses in situ (faisceau < 1 0 � m) à très
grande précision (abonda nces < 1 00 ppm) . Ceci
sera réalisé grâce à de très hautes résolutions de
masse (de 6000 à 20 000) pour pouvoir mesurer
très précisément les compositions isotopiques
des éléments de masse intermédiaire et lourd e
à l'échelle d e quelques m icrons. C e t instrument
sera associé à la sonde ionique 1 270 actuelle
pour offrir une plateforme très complète de
micro-analyse isotopique pour les applications
en cosmochimie, géoch ronologie et géoch i m ie
environnementale. Elle permettra de doubler le
potentiel français actuel dans ce type d'analyse.
La demande intègre une m ise à n iveau de la
sonde 1 270 q u i est indispensable après plus de
dix ans de fonctionnement. Cette mise à n iveau
sera plan ifiée sur la fin d u C P E R .
L E S I S O TO P E S S T A B L E S
C e spectromètre d e masse, isotopes stable s ,
à cinq collecteu rs permettant l'analyse des
isotopologues du co2 pou r couvri r les masses
44 à 48. La demande porte sur u n spectromètre
sans système d'introd uction. Celu i-ci sera équipé
à partir des couplages d ual-inlet, analyseu rs
élémentaires o u g a z ch ro matographie déjà
existants au C R P G . I l doit permettre de
développer l'analyse d u .M7 d u C0 2 qui trace
les conditions de tem pérature de formatio n des
molécules ca rbonatées pour des applications
environnementales et palée-environne mentales.
MC - I C P- MS
M C-ICP- M S à multi-collecte u r pou r les traçages
isotopiques des processus environnementaux
et géologiques. Cet équ ipement doit servir
en particulier au développement de nouvea ux
traceurs environnementaux sur les éléments des
masses intermédiaires (K, Mg, Ca ... ) et lourdes
(Pb, Hg, Cd, Ni, Zn, Ge, Fe . . . ) Cet équipement
est destiné à la fois à l'utilisation par les équ ipes
de recherche de la F R et e n service national
dans le cadre de la nouvelle d ivision isotopique
du Service national d'Analyse des Roches et des
M i néraux (SARM) .
.
99
N
...
0
N
1
m
0
0
N
�
�
œ
u
�
c
00
w
�
�w
x
�
00
w
J
C O S M OC H I M I E , P LA N È T E S E T
TERRE PRI M ITIVE
A n i m ate u rs : Guy L i b o u re l et M a rc C h a u s s i d o n
C e thème a u ra pou r objectif scientifique d'étudier i ) les premiers temps de la formation d u système
solaire, tout particu l ièrement les processus à l'oeuvre au sein du d isque d'accrétion protoplanéta i re et l e u r
chronolog ie, i i ) la natu re d e s processus de formation , de d ifférenciation e t d 'évo l ution planétai re, a i nsi q u e
i i i ) l'évolution précoce de la Terre à l ' hadéen e t à l'archéen. En s'i nscrivant d a n s une certaine conti n u ité
scientifique, ce quadriennal sera néanmoins marqué par notre plus grande i m p l ication dans les m issions
spatia les (Phobos-G runt, Satu rne-Kronos), par l'arrivée d ' u ne nouvelle sonde ionique et par l 'accue i l à
N ancy en j u i l let 2009 d u 72nd annual meeti ng o f t h e Meteoritical Society.
Cherch e u rs et enseign ant-cherc h e u rs i m p l i q ués : Marc Chaussidon, G u i l la u m e Caro, François
Faure, Guy L i bourel, Béatrice Luais, François Marini, Bernard Marty.
Etu d i a nts en thèse ( 1 00%) : Johanna Marin (thèse débutée en octobre 2006), Johan Villene uve (thèse
débutée en octobre 2006), Romain Math ieu (thèse débutée en octobre 2005), Maga l i P ujol (thèse débutée
en octobre 2005).
Post-doctorants :
Yves Marrocch i , Andreas Morlok (Al lemagne)
C O S M OC H I M I E
L'étude de la formation des systèmes ste l l a i res, des phases primord i a les des d isques circu mste l l a i res
et des systèmes planétai res a con n u u n rega i n d'i ntérêt sans précédent dans les dernières an nées en
raison de la richesse des i nformations fournies par les observations spectra les des g rands télescopes et
des m issions spatiales. De l'ensemble de ces i nformations émergent des modèles dans la com m u n a uté
d 'astrophysique toujours plus précis, notam ment sur la structu re, la formation et l'évol ution des d isques
protoplanéta i res (D'Alessio et al. 2005).
A partir de l'étude de certains échanti l lons extraterrestres (météorites et missions spatiales) et du
développement d'expériences de simu lation, nous proposons pour cet exercice de participer à cet effort en
foca lisant nos études sur les premiers insta nts de la formation du système solaire ( « l a période d u disque»),
c'est à d i re la natu re physique, chimique, m i néralogique et la chronologie des processus q u i ont prod u it les
premiers solides (CAl et chondres) et les premières pla nètes. Répondre à ces q u estions i m p l i q u e également
de se poser la q uestion de l'origine de ces constitua nts et donc de leur histoi re présalaire q u e ce soit dans
des environnements stellaires ou i nterstellaires.
Schéma du demi disque protoplanétaire du système solaire
Crystalline and
amorphous nebu l a r
condensates
0. 1
P resolar,
largely
amorpho us
d u st
1 00 AU
1 03
P R OC E S S U S D E C O N D E N S AT I O N ET FO R M AT I O N D E S P R E M I E R S S O L I D E S
S T E L LA I R E S E T I N T E R S T E L LA I R E S
C e sont les enveloppes circumstellaires
des étoi les en fi n de vie et les nébuleuses
p rotostel l a i res en formation q u i , a u sein de notre
g a l axie, sont les zones les plus propices à la
condensation : c'est à d i re à la formation de
solides à partir du gaz, princi palement car ces
zones correspondent à des environnements
pression-température restre i nts . Impossible à
observer à l ' h e u re actuelle, ces processus sont
pourtant fondamentaux pour com prendre le cycle
de la matière puisque, on le sait, la poussière joue
un rôle primord i a l dans la physique et la chimie
d e la galaxie. I l est donc essentiel de comprendre
les conditions dans lesq uel les cette condensation
opère (tem pératu re , com position d u gaz, pression,
cond ition hors-é q u i l i bre ou à l'éq u i l i bre), ainsi que
la natu re des phases condensées (mi néralogie
des grains, com position, ta ille, crista l l i n ité).
L'étude des m étéorites d ' u n e part, notam ment
d e la m i néralogie des i nclusions réfractai res, et
les observations spectra les des étoiles évoluées
ou du m i l i e u i nterstellaire d'a utre part, laissent à
penser q u e certa ins objets a ient pu se former soit
par des processus de condensation à l'éq u i l i bre à
ha ute tem pérature dans la nébu leuse protosolaire
soit par des processus de condensation hors
éq u i l i bre basse tem pérature .
M ê m e si l'observation e t la modélisation des
m i l ieux ste l l a i res s./. progressent à grand pas dans
la com m u n a uté astronomie-astrophysiq ue, i l nous
semble particu l ièrement i m portant de favoriser une
approche expéri mentale pour m ieux comprendre
ces processus de condensation . C'est le sens de
notre démarche de ces dernières a n nées (Thèses
L. Tissa ndier et A. Toppani) où nous nous sommes
attachés à développer u n appareillage : « N ébu
lotro n » , permettant d e simuler des processus de
condensation en cond itions stellaires ou i nterstel
l a i res, c'est à d i re à basse pression < 1 0·3 bar, tem
pératu res variables, à l'éq u i l i bre et hors éq u i l i bre,
d ' u n gaz de com position solaire ( S i , Mg, Ca, Al ,
0). Notre réussite dans ce domaine (Tissandier et
al. 2002; Toppa n i et al. 2005, 2006) nous cond u it
pour ce prochain exercice à persévérer dans cette
approche d'astro m i n éralogie expéri mentale. Nous
sou haitons notam ment approfondir des questions
plus fondamenta les sur les processus de conden
sation e ux-mêmes: nucléation, croissance, cris
tal l i n ité, taille des g rains, com position ch imique,
collage des g rains, fractionnement d u gaz, etc . . .
afi n d e mieux com parer nos synthèses aux ob
jets réels (météorites et spectres ISO, Herschel).
Pour se fa i re nous étud ions la possibilité avec les
col lèg ues g renoblois (J . L . Hazema n n , U P R 2940,
Institut Néel) de mettre en ligne u n e partie de no
tre nébulotron (laser + chambre + pompe à vide
tu rbomolécu laire) sur le synchrotron de I ' E S R F
(Thèse M a r i e C u rie Actions RTNs). L' idée serait
de fai re de la reconna issance m i néralog ique (d if
fraction X) in situ des phases entra i n de condenser
dans le gaz réfractai re chaud . En s'affranchissant
ainsi des processus de nucléation hétérogène liés
au su pport en plati ne des condensats de la précé
dente expérience, nous a u rions là u n e expérience
q u asi-analogue des processus de condensation
stellaire .
C O N D I T I O N D E FO R M AT I O N D E S C H O N D R E S E T N ATU R E D E S P R ÉC U R S E U R S
Com posés d'olivine, de pyroxène, de méta l ,
d e su lfu re e t d e verre, l e s chondres avec leurs
textures ig nées représentent, avec près de 80%
d e la roche, le constituant le plus abondant des
m étéorites p ri m itives. Ces corps chondritiques
constituant à leur tou r la m aj e u re partie de la
cei nture d'astéroïde , les chondres offrent une
occasion unique d 'accéder à l ' h i stoire prim itive
du système sola i re jeune ( H ewins et al. 2005).
O utre les informations chronologiq ues dont
ils sont porteu rs (voir i nfra ) , leur étude peut
e n effet permettre de préciser les cond itions
i n itiales rég n a nt dans le disque protoplanéta ire
solaire au moment de leur formation (pressions
partielles, tem pérature, temps, opacité, etc).
Résultats q u i , à leur tou r, permettront d'affiner
les modèles astrophysiques de formation
stellaire , et nota m ment d 'évo l ution des d isques
protoplanétai res. Malgré leur diversité, tous les
modèles envisagent, peu ou pro u , une formation
des chondres à partir de solides fi nement d ivisés
issus pou r l'essentiel de condensats nébulaires
1 04
qui a u raient été fondus par ondes de choc dans
le disque : les rares g rains reliques observables
dans certa ins chondres résu ltant de l ' i n corporation
d e morceaux de chondres ou d ' i nclusions
réfracta ires.
Nos résu ltats récents reviennent sur ces
modèles conventionnels et proposent que les
chond res correspondent à des objets plus
complexes (Libo u rel et al. 2006; Libourel et
Krot, 2007), constitués d ' u n com posant l ithique
d e com position d u n itique (olivine ± méta l ) hérité
de corps astéroidaux d ifférenciés prim itifs et
d ' u n com posant igné en éq u i l i bre avec le gaz
nébulaire (verre + pyroxène ± silice). Pour cet
exercice, nous sou h a itons, g râce à une approche
expéri mentale et ana lytique, prog resser dans notre
compréhension de ces objets en trava i l lant d'une
part sur la natu re des précu rseu rs (différenciés? )
à partir desquels i l s se sont formés et d'a utre part
s u r l'environnement nébulaire dans lequel ils se
sont formés.
Précurseurs des chondres
Si, comme nous le pensons, les ol ivines
présentes dans les chondres magnésiens ont
crista l l isé dans u n ma nteau planétaire et non à
partir des chondres eux-mêmes ou d'une phase
gazeuse nébulaire, ces corps, s'ils existent, ont dû
être ca ractérisés par des signatu res isotopiques
homogénéisées à ha ute tem pérature, comme c'est
la cas des planètes terrestres. Nous souhaitons
donc essayer d ' i dentifier de telles homogénéités
par une étude systématique isotopique (0,
D , gaz rares) et ch imique ( R E E , traces) des
ol ivines dans les d ifférents types de chond rites
(CV, CR, C M , OC). A terme, cette étude devrait
permettre de m ieux caractériser la d istri bution
des sig natures isotopiques dans les chondres,
de tester l'hypothèse que les phases ha ute
températu re gardent une mémoire des entités
dont elles sont issues (voir i nfra rad ioactivités
éteintes), confortant (ou i nfi rmant) nos modèles
sur la formation des chond res, et si nous avons
de la chance, caractériser des embryons ou des
protoplanètes maintenant d isparues. N otons
enfi n que cette approche sur la recherche des
précu rseu rs des chondres s./. pou rrait être
complétée par l'ana lyse des fractionnements
isotopiq ues du calci u m q u i semblent également
de bons traceurs pour q u a ntifier l ' i n corporation d e
matériel type C A l dans l e s chondres.
De façon à mieux a ppréhender ce problème des
précu rseurs dans les chondres, une étude des
inclusions vitreuses des o l ivines des chondres
sera également entreprise (AN R M I M E , 2008201 0). Elle aura pour objectif de préciser les
cond itions de formation de ces inclusions dans
les chondres et d 'éta b l i r la sign ification de leurs
com positions, q u i sont le plus souvent d ifférentes
de celles mesurées à partir de la mésostase d u
chondre . L'approche sera à la fois expéri menta l e
e t ana lytique e t portera sur l e s i nclusions vitreuses
des ol ivines magnésiennes de Type 1 et ferreuses
de Type I l . Des inclusions synthétiques seront
reprod u ites au laboratoi re en effectuant d ivers
types d'expériences de crista l l isation dynamique
en su ivant un protocole s i m i l a i re à cel u i décrit par
Faure et Schiano (2005).
Environnement nébulaire
Selon ce nouveau modèle, les chondres
magnésiens seraient le résu ltat de l ' i nteraction
de fragments l ithiques (voir ci-dessus) avec le g az
et les poussières de la nébuleuse. La formation
des chondres doit donc être vue comme u n
processus se prod u isant en système ouvert pour
lequel les i nteractions avec le gaz nébu laire sont
prépondérantes et dans lequel d u tem ps est
nécessaire pour résorber les ol ivines réfractai res .
Nous avons récem ment montré (Cha ussidon
et al. sou mis) que l'analyse systématique des
isotopes de l'oxygène des différentes phases
présentes dans les chond res (olivine, pyroxène,
mesostase) permettait, outre de confirmer
l' hypothèse d'une formation des chondres en
système ouvert, d'identifier la com position
isotopique d u g az nébu laire avec lequel ils ont
i nterag it d u rant leur formation . Pour cet exercice,
nous élarg i rons cette approche orig inale à
l'ensemble des principaux types de chond rites
(CV, CR, C M , OC, E H , EL) de façon à tester
l' homogénéité ou non du g az nébu laire . De
plus, dans l'optique de s i m u ler au laboratoi re
les interactions chondres-gaz nébulaire, nous
conti nuerons à développer nos expériences de
solubil ité élémentai re (alca l i ns, silicium, etc) dans
les l i q u ides silicatés à partir de la phase gazeuse
(Georges et al. 2000; Tissa ndier et al. 2002 ;
Math ieu et al. , sou m is). Nous avons en effet à
d isposition un nouveau protocole expéri mental
permettant d'établir, de contrôler et de mesurer
les activités et les pressions partielles de sod i u m
dans des bains silicatés (Thèse Rom a i n Math i e u ) .
Appliq uée a u x chondres, cette approche devrait
nous permettre de q u a ntifier d i rectement les
pressions partiel les : PN a tg ) PK(g ) ' PS i 02 t l rég nant
'
dans la nébuleuse protosol a i re lors d e la formation
des chondres.
De façon à évaluer les ci nétiques d e formation
des chondres dans le m i l i e u nébulaire, nous
proposons d'effectuer des expenences de
cristal l isation et de d i ssol ution des m i n éra ux
card i naux des chondres (olivines, pyroxènes)
à partir de ou dans des l i q u ides silicatés de
com position fixée . L'aspect novateu r résidera
dans le fait que ces expériences seront réal isées à
haute tem pératu re et sous atmosphère contrôlée
dans une plati ne cha uffante et que les ci nétiq u es
de cristal l isation/d issolution seront mesurées in
situ grâce à une caméra C C D à ha ute résol ution
placée sur un m icroscope éq u i pée d'objectifs à
grande distance focal e . Ce plan d'expérience
permettra à terme d'établir les lois ci nétiques de
d issol ution et de crista l l isation des principales
phases mi nérales des chondres et le ti ming de
formation des textu res actuelles des chondres.
O R I G I N E DES R A D I OACT I V I T É S ÉT E I N T E S
Les rad ioactivités étei ntes ( i . e . les éléments
rad ioactifs ayant des dem i-vies cou rtes de l'ord re
de quelques m i l l ions d'an nées) revêtent une
i m portance toute particu l ière en cosmoch i m i e .
Celles qui o n t été identifiées j u s q u ' à présent d a n s
l e s météorites sont :
1 05
le 7Be (T 1 = 53 jours),
12
le 1 0Be (T 1 = 1 ,5 Ma),
12
2
le 6AI (T 1 = 0,73 M a ) ,
12
le 36CI (T 1 = 0 , 3 Ma),
12
le 4 1 Ca (T 1 = 0, 1 Ma),
12
le 53M n (T 1 = 3 , 7 M a )
12
e t le 6°Fe (T 1 = 1 ,5 M a ) .
12
La présence de c e s éléments rad ioactifs dans
le d isque d'accrétion sola i re , comme en atteste la
présence d'excès d e leurs isotopes fi ls dans les
com posants pri mitifs des m étéorites, implique
q u ' i l s a ient été p rod u its dans u n laps de temps
de quelques centa i nes de m i l l iers à quelques
m i l l ions d'an nées par ra pport à la formation
du systèm e sol a i re . Depuis la découverte de
I' 2 6AI (Lee et al. , 1 976) dans une inclusion
réfracta i re ( CAl ) d e la m étéorite Allende, deux
sou rces n ucléosynthétiques ont été discutées
pour l'orig i n e des rad ioactivités éteintes : d'une
part la prod uction par des éto i les en fi n de vie
(su pernova, géantes rouges, ... ) dont l'étape fi nale
a u ra it précédé l a formation d u système solaire
ou d'a utre part, une prod uction à l'intérieur d u
système sol a i re par des processus d'irrad iation
a utou r du Soleil jeune (Goswami & Va nhala,
2000 ; B usso et al. , 2003 ; Goswami et al. , 2005 ;
Cha ussidon & Gounelle, 2006) .
C e s d e u x scénarios o n t d e s aficionados et
des détracteu rs et ils ont tous les deux reçus
réce m ment des confi rmations observationnel les
sur le plan astrophys i q u e . L'observation de
rég ions H l l dans Orion a montré que des étoi les
pouvaient se former à l a l i m ite de la cavité H l l
(l'effondrement d ' u n e partie d u n uage molécu laire
peut être déclenché par le choc dû à l'i nteraction
entre le vent d e l'étoile massive qui scu l pte la
cavité H l l et le nuage molécu l a i re q u i l'entou re) et
ensu ite évo l u aient (eva porative gaseous globule
EGG, proplyd , . . . ) et se trouvaient inévitablement,
à l'échelle de quelq ues m i l lions d'an nées,
exposées dans la cavité H l l aux prod u its éjectés
par l'étoile massive en fi n de vie ( Hester & Desh ,
2004). À l ' i nverse, l'observation de l'activité X
d'étoiles j e u n es de masses solaires dans Orion
par le sate l l ite Chandra a démontré que ces
étoi les passa ient par un stade d ' i ntense activité X
i m p l iquant q u 'elles pouvaient être la source d'un
fl ux de protons environ 1 05 fois plus intense que
le fl ux d u Soleil actuel, et ce pendant quelques
m i l l ions d'an nées ( Feigelson et al. , 2002 ; Preibisch
& Feigelson 2005 et les a utres a rticles dans ce
n u méro d'Ap. J consacré au projet Chandra ) . De
telles fl uences permettent de préd i re la prod uction
d'éléments rad ioactifs à cou rte période dans la
partie i nterne d u disque exposée à l'étoile jeune
(Lee et al. , 1 998 ; Gounelle et al. , 200 1 , 2006) .
L e s études récentes d e s rad ioactivités
étei ntes dans les m étéorites m ettent aussi en
l u m i ère ce p roblème. D ' u n e part la découverte
de la présence du 1 0Be ( McKeegan et al. , 2000)
et d u 7Be (Cha ussidon et al. , 2006) dans les CAls
1 06
d'Al lende est généralement considérée comme
u n e preuve de la présence de prod u its d ' i rrad iation
n ucléosynthétisés a utou r d u Soleil jeune. D'a utre
part, la présence de 6°Fe dans certains su lfures et
chondres de Semarkona ( Mostéfaoui et al. , 2004 ;
Tachibana & Huss, 2003) démontre la présence
de produ its de su pernova , le 6°Fe étant u n noyau
riche en neutrons et donc prod uit avec très peu
d'efficacité par les processus d ' i rrad iation (Lee
et al. , 1 998). Les calculs montrent en outre que
toutes les a utres radioactivités étei ntes ( 26AI , 36CI ,
4 1 Ca e t 53M n ) pourra ient être prod u ites dans les
quantités observées dans les météorites par les
processus d'irrad iation dont l'i ntensité est ca l i brée
par le 7Be et le 1 0Be (Gounelle et al. , 2006) .
U ne autre com plexité d e s scénarios d ' i njection
est le timing précis de l'injection et les processus
de mélange dans le d isque d'accrétion, une
homogénéisation des rad ioactivités étei ntes étant
généralement considérée , mais pas toujours
(Gounelle & Russel , 2005), comme le pré-requis à
toute uti lisation en termes de chronologie relative
des a bondances des rad ioactivités étei ntes
( e . g . Goswa mi & Vanhala, 2000). Certa ines
des données les plus récentes sur l'abonda nce
i n itiale de 1 ' 26AI (Bizza rro et al. , 2004 ; Thrane et
al. , 2006) montrent une très grande homogénéité
de sa distri bution avec un rapport i n itial 26Aif27AI
de 5, 85±0 .05x 1 Q·5. Cependant des valeurs
su praca noniques a l lant j usqu'à 7x 1 0·5 ont été
trouvées dans les CAls (Young et al. , 2005) .
L'absence d' 2 6AI d a n s certa i nes h i bon ites de
M u rchison et d'Allende est considérée par certains
comme une preuve de la formation de ces grains
d ' h i bon ite très tôt dans l'histoi re d u système
sola i re, avant que 1 ' 26AI n'ait été i njecté (Sahijpal
et al. , 2000). Dans le même ord re d ' idées, i l a été
proposé très récemment, à partir de l'observation
d ' u n déficit de 60N i dans certa i nes météorites
de fer, dans l'ang rite SAH 99555 et dans des
chondres et CAl s d'Allende, que le 6°Fe avait été
introd u it dans le système solaire environ 600 000
ans après la formation des CAls ( Bizzarro et al. ,
2007). I l existe donc actuellement une certai n e
confusion (c'est le m o i n s que l ' o n puisse d i re ! )
s u r l'orig ine des radioactivités étei ntes e t s u r leur
distribution dans le système solaire.
Ce projet vise donc à fa i re des prog rès
q uant à notre com préhension de l'origine et de
la distri bution des rad ioactivités étei ntes dans le
système solaire jeune. Trois rad ioactivités étei ntes
seront étud iées en priorité : le 1 0Be (prod uit par
i rrad iation), le 6°Fe ( prod u it de supernova ) et 1' 26AI
(deux origi nes possibles mais élément essentiel
pour la chronologie relative et source de cha leur
potentielle pour la d ifférenciation précoce des
planétésimaux). La thèse de Johan Vi lleneuve
traitera en partie de l'étude du 2 6AI et du 6°Fe dans
les chondres. À cela s'ajouteront des travaux, en
colla boration avec Gopalan Srin ivasa n , sur les
rad ioactivités étei ntes à très cou rte période d u 7Be
et d u 4 1 K.
Le premier objectif est ( i ) de
chercher à établir la présence
du 6°Fe, et son n iveau d'abon
o 2 6Mg* San Carlos olivine = 0.003 ± 0.024%. ( # 27)
dance, dans les chondres et les
0.1
météorites d ifférenciées (ang rites
et e u crites). Pour cela nous cher
ô 0.05
cherons à obte n i r des isochrones
�
0
i nternes plus précises que celles
-1<
déjà p u b l i ées sur les chondres par
Cl
0
�
exemple (e. g. Tachibana & H uss,
co
N
2003). Nous pouvons mai ntenant
r;Q
-0.05
attei n d re u n e meilleure précision
dans la mesure des rapports
isotopiques d u mag nési u m en uti
-0. 1
l isant le système de m u lti-co l l ec
tion avec des cages de Faraday
-0. 1 5
( F ig . C PT P 1 page su ivante). Cette
0
5
10
25
15
20
30
approche d evrait a ussi permettre
Analysis nu mber #
de fai re progresser le débat q u a nt
à l ' a bonda nce d u 6°Fe i n itialement
découvert par B i rck et Lug m a i r
Fig. CPTP1 : Reproductibilité des mesures d'excès de 26Mg
(écarts à la droite de discrimination de masse) dans une olivine terrestre
( 1 988) (6°Fe/56Fe< 1 , 6 x 1 Q·6). L'ap
proche en roche tota le (Bizzarro
standard (Chaussidon et al. , LPSC2006). Les mesures sont réalisées
avec la sonde ionique ims 1 2 70 en multicol/ection avec 3 cages de
et al. , 2007) souffre du fa it que les
Faraday pour la mesure des trois isotopes du Mg (24Mg, 25Mg et 26 Mg).
anomal ies de 60N i à détecter sont
très fai bles (de l'ord re de 0,0 1 %o)
et que à ce n iveau l'existence d'anomalies isotopiques nucléosynthétiques d u N i (à la masse 62 entre
a utres) peuvent ajouter une incertitude analytiq u e (Qu itté et al. , 2006). Le deuxième objectif est ( i i ) de cher
cher à établir dans le même objet les abondances des trois rad ioactivités étei ntes ( 2 6AI , 6°Fe et 1 0Be), et ceci
par des isochrones in situ ind iscutables. Ces résultats permettront de confi rmer, ou non, l ' i njection tard ive
du 6°Fe et de comparer l'évol ution des rapports 2 6Aif27AI , 1 0Bef!Be et 6°Fe/56Fe d u rant les premiers Ma d u
système solaire . Pour cela nous développerons une modél isation de l'effet d e l a d iffusion post-crista l l isation
sur ces systèmes isotopiques pour fai re la part d e ce qui reflète vrai ment des variations d'abondance dans
le d isque d'accrétion .
0.1 5
-
O R I G I N E D E S S O U R C E S D E S É L É M E N TS VO LAT I L S DAN S L E S Y S T È M E S O LA I R E
L' une des g randes problématiques e n
cosmoch i m i e est de comprendre l e s variations
isotopiques, souvent extrêmes, de certa ins
éléments légers comme H , 0, et N par exemple
(Ciayton, 2003). Le but n 'est pas purement
intellectuel, mais bien d ' utiliser ces traceu rs
isotopiq ues exceptionnels pour comprendre
comment le système solaire s'est formé. Ces
variations isotopiq ues, sans com m u ne mesure
avec celles enregistrées dans des échanti llons
terrestres, résu ltent soit de mélanges entre
différents réservoi rs ayant eu des histoi res
nucléosynthétiques d ifférentes, soit de processus
nucléaires dans le système sola i re jeune, soit d e
fractionnements isotopiques exacerbés lors d e
réactions ion-molécule à très basse tem pératu re
dans le n uage moléculaire ou le système sola i re
naissant, soit enfi n à plusieurs de ces processu s .
Les variations isotopiq ues i ndépenda ntes de la
masse de l'oxygène pou rraient résu lter, entre
autres, des processus d ' i rrad i ation du gaz par
le soleil jeune. Choisir entre ces différentes
possibil ités est très d ifficile, a priori, et req uiert
d'accu muler les données sur les com positions
isotopiques des principaux réservoi rs du système
solaire, en commençant par le Soleil l u i même, puis
les planètes , les m étéorites, les pla nètes géantes
sensées représenter la nébuleuse protosolaire, et
enfi n les comètes. Nos efforts récents concernent
l'ana lyse du vent sola i re et de la matière cométa ire,
q u i vien nent compléter les données acq u i ses sur
les échanti llons l u n a i res, les météorites et J u p iter.
Les résu ltats sont su rprenants et sou l èvent des
questions fondamenta les que nous proposons
d'explorer durant le prochain contrat q u a d riennal.
Composition cométaire
Les comètes sont des objets peu con n u s
q u i , d u fait de leur très basse température
de formation, ont pu échanti l lonner des
quantités i m porta ntes d'éléments volati ls du
système solaire lointa i n . Leu r contri bution est
fréq uemment évoq uée com m e sou rce de volati ls
des atmosphères des planètes i nternes. Leur
com position, interste l l a i re ou sol a i re, req uiert
1 07
l'analyse pétrolog i q u e et cosmoch imique fi ne en
laboratoi re ; la m i ssion Stard ust avait pou r but
l'échanti l lonnage de g ra i n s cométai res lors du
passage dans la queue d e la comète Wild2/P.
Les premiers résu ltats m ontrent que la matière
cométa i re écha nti l lonnée est typique du système
solaire, les variations isotopiques d'éléments clés
étant très com pa ra bles à celles des chondrites et
I D Ps , validant au passage la thèse d'une origine
cométaire pou r nombre d ' I D Ps (Brown lee et al. ,
2006 ) . L'analyse des gaz rares au CRPG et à
l ' U n iversité d u M i n n esota à M i n neapolis a montré
la présence d ' h é l i u m et de néon extraterrestres
dans des fragments de b u l l e d ' i m pact de g rains
cométa i res dans des proportions tel lement
i m po rta ntes q u ' i l fai l l e envisager leur implantation
lors d ' i rrad iation extrême par le Soleil jeune. De
plus, le néon isotopique n'est pas cel u i attendu
d u Solei l , mais se rapproche plus de cel u i trouvé
dans la matière organique des météorites.
Le rôle des comètes dans la formation des
atmosphères, notamment celle des planètes
terrestres, est souvent invoq ué, mais u n e
vérification qua ntitative de ces effets nécessite
u n e meilleure connaissance de la com position des
comètes. Pour ces raisons, nous avons demandé,
et obte n u , des échantillons plus conséquents de
g rains cométai res, et nous sou haitons analyser
i sotopiq uement les gaz ra res lourds dont le
xénon , et l'azote, élément pou r lequel se pose un
p roblème cosmoch imique.
Composition d u ven t solaire
Nous avons a n alysé la com position isotopique
d e l'azote dans le vent solaire échanti llonné
d u rant 27 mois par la sonde Genesis et implanté
dans des cibles dorées. Ces analyses mettent
en évidence un pôle sol a i re ayant un ra pport
1 5Nf14N s i m i l a i re à cel u i des planètes terrestres
et des m étéorites, et très différent de cel u i de
l 'atmosphère de J u p iter, cette dernière étant
appa uvrie de 40 % par rapport à la Terre . Ce
résu ltat s u rprenant pose la q uestion suivante:
Comment conci lier des va leurs très d ifférentes
entre J u p iter, censé représenter la nébuleuse
solaire, et le vent sola i re , censé représenter la
zone convective d u Soleil ? De plus, l'azote des
sols l u n a i res est enrichi d'un ordre de grandeur
par rapport a u vent solai re , après normalisation à
u n gaz ra re sol a i re , et la com position isotopique de
N dans les sols l u na i res p résente un pôle enrichi
en 1 5N et u n a utre appauvri en 15N par rapport à
notre nouvelle va leur du rapport 1 5Nf14N dans le
vent solaire modern e . Quels sont les vecteu rs de
ces com posa nts exotiques d 'azote ? Y a t-i l eu une
évolution sécu l a i re d e la com position isotopique
d e N dans le vent solai re, comme cela a été
p roposé voici trois décenn ies (Kerridge, 1 975)?
Cette possibilité avait été écartée par (Geiss
and Bosch ler, 1 982) qui n'avaient pu identifier
des processus sola i res réalistes . Cependa nt, les
d ifférentes hypothèses de ces a uteu rs devront
être reconsidérées maintenant que l'on pense
que le vent solaire moderne est effectivement
« normal» pl utôt que similaire à l 'azote Jovien
censé représenter la nébuleuse protosolaire .
Lors de cet exercice, nous a l lons explorer les
ca uses possibles de variation isotopique de N
par l'analyse d'a utres cibles de Genesis, u n e
re-appréciation d e s don nées N-gaz rares d e s
écha nti llons l u n a i res d'Apollo e t de météorites
l u n a i res (en cou rs d'analyse), et de la matière
organique macromoléculaire des météorites
(analyse isotopique de N extra it par pyrid inisation
(Marrocchi et al. , 2005)) Résoudre ce paradoxe
a u ra des implications fortes pou r l'orig ine des
fractionnements isotopiq ues dans le système
solaire (par exemple, 0 (Ciayton, 2002 )).
P LA N È T E S
Trois actions principales sont rassemblées dans ce thème. Deux d'entre elles sont liées à de futu res
m issions spatiales et sont donc à ce titre très prospectives. L'étude de la d ifférenciation métal-silicate à
travers celle des variations isotopiq ues du Fe et du Ge est q uant à elle une conti n u ation et un développement
de trava ux d éj à menés au cou rs du quadriennal précédent.
D I F F É R E N C I AT I O N M É TA L - S I L I CAT E
La variation des cond itions physico-ch imiq ues
tem pérature , com position) lors de la
d ifférenciation des planétési maux se tradu it par
des fractionnements élémentai res et isotopiques
des éléments sidérophiles entre phase métal et
phase silicatée. Nous l'avons mis en évidence
par l'étude couplée expéri mentation - isotopes
du fer en fonction de la fugacité d'oxygène.
Par contre, le fraction nement i sotopique d u Ge,
(f02,
1 08
élément moyennement sidérophile, dans les
m étéorites de Fer des g roupes mag matiques
représentant le noyau des planètes, sont
s i m i laires (ô74Ge = 1 ,77±0,22%), malgré l'évidence
de cond itions de f02 d i stinctes . Le com portement
du germ a n i u m par des processus redox d u rant
la ségrégation metal-silicate sera étudié par une
approche analog i q u e de météorites primitives
et différenciées et par une étude couplée
expérimentale et isotopique. ( 1 ) Le fractionnement
isotopique d u germa n i u m des météorites
pri m itives (chond rites carbonées et ord i n a i res)
déterm i nera s'il y a variabil ité isotopique des corps
pri m itifs, avec conséquences sur les processus
dans la nébuleuse solaire . L'ana lyse de grains de
métal dans les chond rites, après tri manuel, sera
également envisagée, et permettra de remonter
à des com positions isotopiques d u germa n i u m
de phases métalliq ues pouvant représenter des
condensations d i rectes à partir de la nébuleuse.
La faisabil ité d'analyses isotopiques in situ (soit
par laser couplé MC-ICPMS, ou sonde ionique)
pou rra également être envisagée et demandera
un développement a n alyti q u e . La com paraison
des com positions de ces chond rites avec les
météorites de fer et achond rites permettra de
comprendre les processus de d ifférenciation des
pla nètes. (2) Une s i m u lation expéri mentale de
la ségrégation m étal-silicate mettra en œuvre le
partage préférentiel d u germa n i u m d'une phase
sil icatée vers une phase métal en fon ction de la
f0 et d u paramètre temps. La q u antification du
2
fractionnement isotopique lié aux processus redox,
d iffusion et potentiellement évaporation sera
éval uée et comparée aux données isotopiques
des météorites.
M I S S I O N DE R ETO U R D ' ÉC H A N T I L L O N S DE P H O B O S
La mission russe Phobos-G runt a pou r obj ectif
d'étudier u n des deux satell ites de Mars ( Phobos)
et de ramener sur Terre des échanti l lons de son
régolithe. Après u n lancement prévu en 2009 et
un voyage de presq ue une an née assuré g râce
à u n mote u r à propulsion ionique, la sonde se
mettra en orbite autour de Mars pour cartog raphier
la su rface de Phobos et déterm iner la zone
d'atterrissage. La sonde une fois posée prélèvera
avec un bras articulé un total de q uelques
centa ines de grammes de sol du régolithe de
Phobos et u n e capsule de retour sera ti rée de
l'atterrisseur pour ra mener les échanti llons sur
Terre . La faible vitesse d'échappement à la
su rface de Phobos (environ 1 1 m/sec) facil ite ce
type de m ission de retou r par rapport à un retou r
d'écha nti llon de Mars .
Phobos n'a j usqu'à présent été étudié q u e
p a r la mission russe Phobos 2 ( 1 988- 1 989).
C'est u n objet quasi-sphérique (27x 2 1 x 1 8 km)
q u i se trouve à environ 6000 km de Mars et dont
l'orbite ( Phobos se rapproche de Mars) suggère
q u ' i l a été ca pté par Mars et qu'il a donc une
origine différente de cel i e d u satell ite terrestre ,
la Lune. La com position de Phobos n'est pas
connue mais son albédo est faible indiq uant
une com position peut être semblable à celle
des astéroïdes de type C . Les astéroïdes de
type C sont considérés par certa ins comme les
corps parents des chond rites carbonées (e. g .
Allende) q u i sont les chond rites parmi les plus
prim itives que l'on connaisse et q u i sont riches
en volatils. Le retou r de plusieurs centa i nes de
grammes d'échanti llons de Phobos sur Terre
constituerait une opportun ité assez extraordinaire
pour les géologues permetta nt d'étudier ces
échanti llons avec toute la panoplie des tech niques
modernes appliq uées aux météorites (ana lyses
minéra log iques, ch imiq ues, isotopiques). Cette
mission serait la première à ramener sur Terre
une g rosse quantité d'échanti l lons extraterrestre
après les missions Apollo des a n n ées 70, les deux
dern ières missions de retour d'échanti llons de vent
sola ire (GENESIS) et d'échanti llons cométa i res
(STARDUST) ayant ra mené moins d ' 1 mg de
matière . De nombreuses q u estions scientifi q u es
pou rront être a bordées g râce à l'étude des
échanti llons de Phobos comme par exemple (i)
la caractérisation de la com position de Phobos
et donc la déterm i nation de son origine avec
comme idée di rectrice de déterm iner si Phobos
ne pou rrait, en fait, pas être un objet formé a u
delà d e l'orbite de J u p iter (ce q u i le ra pprocherait
d'un noyau cométa ire), ( i i ) la comparaison d e sa
composition avec celle des chond rites carbonées
connues, (iii) la d atation de ses com posa nts et la
caractérisation d e son « h istoi re géolog ique» pour
essayer de dater sa formation et sa capture par
Mars, (iv) l'étude d e l ' h istoi re d ' i rrad iation et de
bom bardement enregistrée par son régolithe pour
à la fois reconstru i re l'histoi re de Phobos mais
aussi comparer cet enreg istrement avec cel u i de
la Lune qui est plus proche d u Soleil, . . .
L e C N ES sou h a ite soute n i r u n e participation
française à la mission Phobos-G runt en soutenant
à la fois la participation des laboratoires spatia ux
français aux instru m ents embarqués (nota m ment
le module d'ana lyse des gaz) mais a ussi en
soutenant l'étude des échanti llons ra menés
sur Terre . Des protocoles spécifi q u es et des
collaborations devront être développées pour
cela dans l'esprit d e ce qui avait été engagé pour
l'étude des échanti llons m a rtiens et de ce qui a
été réalisé pou r les échanti llons com étai res de la
mission STARDUST. Le CRPG, dans la logique
des travaux développés ces dernières an nées
en cosmoch imie, essayera d'être mote u r dans
ce processus, u n d e ses mem bres ayant été
proposé comme l ' i nterlocuteu r de la com m u n a uté
française avec les russes pou r l'étude des futu rs
échantillons.
1 09
L' E X P LO R AT I O N D E S P LA N È T E S G ÉA N T E S
Les planètes géantes constituent des arch ives
g azeuses exceptionnelles des com positions
i n itiales des réservoirs ayant évolué vers le
système solaire actue l . Ai nsi, la composition de
J up iter, a n alysée par i nfra-rouge (Fouchet et al. ,
2000) puis in situ par la sonde Gali leo (Owen et
al. , 1 999), m et en évidence un e n richissement des
espèces volatiles plus lourdes que l' hydrogène,
l ' h é l i u m et le néon, q u i est i nterprété comme
résu ltant d e la contri bution d e planétésimaux
glacés dont les comètes représentent sans
doute les a nalogues modernes. Ces analyses ont
également montré un appa uvrissement de 400
pour mille en 1 5N dans l'atmosphère de J u p iter par
rapport à l'azote terrestre . Les compositions des
planètes i nternes dont la L u n e et des météorites
seraient le résu ltat d'add ition de com posés azotés
e n richis en 1 5N lors de réactions ion-molécu le
dans les n uages moléculaires. Nous avons vu le
problème d e cette i nterprétation à la lum ière des
résu ltats de Genesis, qui tendent à montrer que
l 'azote d u Soleil est similaire à cel u i de la Terre .
Saturne, la planète géante la plus proche de
J u piter en distance et en masse, a une composition
atmosphérique différente , qui ne peut s'expliquer
par u n modèle simple de ca ptu re d u gaz prim itif,
et montre au contra i re la com plexité des sou rces
et processus de formation planétaire.
Les données sur Saturne sont peu nom breuses
et très rud imentai res et, afi n d'acq uérir des
données fiables et précises d e la com position
des sta bles et g az rares de l'atmosphère de
Saturne, u n projet de m ission d'analyse in situ
de l'atmosphère de Saturne a été proposé à
l'appel d'offre Cosmic Vision de l'Agence Spatiale
E u ropéenne ( ESA), dont le porteur est l'un d'entre
nous. Ce projet appelé KRONOS rassemble
u n consorti u m com prenant 47 scientifiques de
9 pays européens et vise à s'i ntégrer dans u n
effort i nternational ESA-NASA d'exploration de
Saturne dans la ligne de celle de J u p iter voici
une décade . Le prog ramme consistera à envoyer
un orbiteu r et deux sondes desti nées à rentrer
dans l'atmosphère de Saturne pour y mesurer
les com positions isotopiq ues de H , C , N, 0 et
gaz ra res, les teneurs en eau et a utres molécules
majeures, la dynam i q u e atmosphérique et
q uelques paramètres géophysiques clés dont le
champ de g ravité . Nous serons particu l ièrement
attentif à la mesure d u ra pport 1 5N/14N de Satu rne,
afi n de conforter, ou non, l'existence d'une valeur
u n i ue re résentative d u
nébulaire .
TERRE PRI M ITIVE
L' Hadéen ( période avant 4 m i l l iards d'an nées) et l'Archéen (avant 2,5 m i l l i a rds d'an nées) constituent
deux périodes clefs de l'histoi re d e la Terre pendant lesq uelles de très g rands changements se sont prod u its .
L'étude de la Terre hadéenne et archéenne est rendue d i fficile par la ra reté des échantil lons très anciens
et par les transformations i m portantes qu'ils ont souvent su bies. Les traceu rs isotopiq ues sont les outils
essentiels qui permettent de s'affranchir en partie de ces transformations et de remonter a ux com positions
d e la croûte, du m anteau , de l 'atmosphère et des océans à cette époq ue. Les variations des com positions
isotopiq ues d e ces différents réservoirs mettent en évidence les processus qui ont modelé l'évolution
précoce d e la Terre et permettent d'essayer de reconstituer les variations des cond itions de l'environnement.
Nous aborderons ces d ifférents aspects grâce à plusieurs approches analytiq ues originales :
( i ) l'analyse isotopique à l'échelle de la dizaine de micromètres avec la sonde ionique ims 1 270 et nous
l'espérons a u cou rs d e ce q u a d riennal avec la futu re sonde ionique à très grande résol ution de masse,
(ii) l'analyse isotopique d e ha ute précision avec le MC- I C P M S lsoprobe pou r les isotopes d u K, d u Ca
et du Ge
et enfi n ( i i i ) l'ana lyse isotopique des gaz rares dans les inclusions fl u ides des roches séd imentaires
archéennes par s pectrométrie statique mu lti-collection.
Pour des ra isons d e facil ité de présentation, trois thématiques ont été défi n ies dans la su ite mais i l
est évident q u e des i ntersections i m portantes existent entre tous ces projets e t que l'étude de la Terre
prim itive est a ussi à considére r dans un contexte planétologique et cosmoch i m i q u e plus global. Il existe
un lien fort entre certains de nos thèmes de recherche en cosmoch imie (com position isotopique du Soleil
et de la nébu leuse protosolaire , origine et différenciation des premières planètes, origine des volati ls et
110
des atmosphères, orig ine de la matière carbonée dans le système solaire, . . . ) et l'étude de la formation et
de l'évol ution précoce de la Terre . Il est sans doute encore plus important de bien mettre en parallèle les
i nformations obtenues sur la Terre prim itive avec cel les qui peuvent être obten ues sur la Lune et Mars q u i
sont passées p a r u n stade d'océa n mag matique semblable à cel u i d e l a Terre , mais q u i o n t ensu ite s u b i u n e
évol ution très d ifférente. N o u s sommes particu l ièrement conscients d e ces aspects : nous travai l lons depuis
plusieurs an nées sur les échanti l lons ra menés d e la Lune par les missions Apollo et sur les météorites SNC
« m a rtiennes» et nous avons vei l l é à tisser des l iens forts avec la communauté française d e planétolog ie
à travers l'organ isation d'écoles thématiq ues conjointes ou à travers l'enseignement en master (modules
conjoi nts Nantes-N ancy, mod u l es de planétolog ie). L'évol ution de la Terre ne peut plus être considérée en
dehors d ' u n contexte de «géolog ie extraterrestre » .
LA P R E M I È R E C R O Û T E T E R R E STR E E T S O N D É V E L O P P E M E N T
À
L ' A RC H É E N ET AU P R O T É R OZ OÏQ U E
Grâce a u développement, i l y a une vingta i n e
d'an nées, de la datation de zircons par l e
système U/Pb avec la sonde ionique S H R I M P d e
I'Australian N ational University de Can berra , n o u s
sommes sûrs maintenant q u ' u ne croûte s'est
formée très tôt à la su rface de la Terre (Fraude
et al. , 1 983 ; Com pston & Pidgeon, 1 986). Ces
zircons sont les seuls échanti llons de roche datant
de plus de 4 m i l l iards d'an nées que nous ayons
entre nos mains, ou plus précisément que nous
soyons ca pables de reconnaître car c'est le seu l
type de m i néra l pour leq u e l , actuellement, u n e
datation à l'échelle d u m icromètre est possible.
L' idée de ce projet est d ' u n e part
(i) de développer avec la sonde ims 1 280
la datation 87Rb/87Sr et la datation 40K/4°Ca à
l'échelle micrométrique, ce q u i pou rra it permettre
d'identifier dans nos col lections toute u n e série d e
« nouveaux» échantillons hadéens e t archéens,
autres que des zircons, échanti llons jusq u ' à
présent impossibles à reconnaître et
( i i ) d'appliquer le système 40K/4°Ca au traçage
de la croissance et d e l' érosion de la croûte
continentale archéenne g râce à des mesures
isotopiq ues en ha ute précision par T I M S .
D e «nouveaux» échantillons hadéens e t archéens
L' i mporta nce de trouver de « nouveaux»
échanti llons hadéens et archéens peut faci lement
être comprise en regardant rapidement ce que
les zircons à eux seuls ont apporté à notre
connaissance de l'évolution prim itive de la Terre .
Les com positions chimiques et isotopiq ues
de ces zircons (mesurées par sonde ionique)
fournissent en effet d'a utres renseignements,
que sim plement leur âge, sur l'h istoi re précoce
de la Terre . La concentration en Ti du zircon
est fonctio n , entre a utres, de sa tem pératu re
de cristall isation : les zircons hadéens semblent
avoir des concentrations en Ti sembla bles aux
zircons gra n itiques actuels crista l l i sés dans des
magmas à des températu res de l 'ord re de 700° C ,
c e q u i suggère que vers 4 , 3 5 Ga la structure
thermique de la croûte terrestre là où elle exista it
éta it déjà assez semblable à l'actuel (Watson et
Harrison, 2005) . Un autre ind ice i m portant est la
com position isotopique de l'oxygène dans ces
zircons. Un enrichissement en 1 80 a été observé
dans un g rand nombre de ces zircons (Wilde et
al. , 200 1 ; Mojzis et al. , 200 1 ; Cavosie et al. ,
2005) ce q u i suggère une sou rce enrichie en 1 80
par ra pport au ma nteau . La seule manière con n u e
p o u r fai re cet enrichissement est l ' i nteraction
à basse tem pératu re (quelques centaines de
degrés a u plus) entre l'eau de mer et le mantea u
q u e c e soit p a r hydrothermalisme ou à travers le
cycle séd i menta i re . Les enrichissements en 1 80
des zircons hadéens sont donc un arg u ment en
faveu r de l'existence d'eau liquide sur Terre à cette
époq ue. Enfi n , très récem ment des études par
MC-ICP-MS de plus d'une centa ine de ces zircons
hadéens (formation de Jack Hills en Australie)
préala blement datés par sonde ionique avec le
système U/Pb ( H a rrison et al. , 2005), ont révélé
qu'ils avaient des com positions isotopiques d e l ' Hf
(variations de quelq ues d ixièmes de pou r mille d u
rapport 1 76Hf/ 1 77Hf) variables q u i montraient des
enrichissements et des appa uvrissements par
ra pport au mantea u terrestre actue l . Ces variations
du rapport 1 76Hf/ 1 77Hf i m pliquent l'extraction du
manteau hadéen d e croûte différenciée très très
tôt dans l'h istoire de la Terre, peut-être dès 4 , 5
Ga, alors que l'océan magmati q u e i n itial était en
train de se solid ifier. Ces résu ltats vont dans le
même sens que la découverte d'excès de 1 42 N d
(provenant de la décro issance active d u 1 46S m
qui a une demi-vie de 1 03 Ma) dans les roches
archéennes d ' l s u a a u G roenland (Caro et al. ,
2003, 2006 ; Bayet et al. , 2003) q u i indiq uent
aussi une différenciation précoce vers 4,46 G a .
I ls sont éga lement en accord avec la com position
isotopique du xénon mantél ique indiquant un taux
de dégazage, et donc de prod uction mag matique
et u n taux de convection u n ord re de g randeur
plus i m portant à I ' H adéen q u ' à l 'Archéen (Yokoch i
and Marty, 2005) . Les variations isotopiques d e
l'Hf d a n s l e s zircons hadéens e t d u N d dans les
roches archéennes sont com pati bles avec la
cristallisation en profondeur de la base d'un océan
magmatique (Caro et al. , 2005 ) .
111
Dans ce p rojet, nous essayerons de
développer la datation 87Rb/87Sr et la datation 401</
4°Ca par sonde ionique à l'échelle m icrométrique.
Les tests réa l i sés jusqu'à présent indiquent que
cet objectif est réa lisable dans certai nes phases
m i nérales (cf projet sonde ionique à trés grande
résol utio n ) . Nous chercherons, grâce à ces
tech n iques de datation, si d'a utres minéraux « plus
classiques» q u e les zircons n e sont pas présents
dans les roches a rchéennes et n'ont pas préservé
leur âge 87Rb/87Sr eUou 40K/4°Ca de formation .
U n a utre aspect de c e projet sera d'essayer
d e déconvoluer les sig natu res géoch imiques
« pri m a i res » de celles héritées de fl u ides
m étasomatiques dans le cas des zi rcons hadéens
de Jack H i l l s (Australie). Ceci est nécessai re
pour pouvoir reconstituer l'évolution de la
première croûte terrestre car les zircons, bien
que résistants à l'altératio n , n'en subissent pas
moins des mod ifications chimiq ues im portantes,
nota m m ent lors de la circulation de fl uides
hyd rothermaux. Nous pro posons pour cela
d ' utiliser le système isotopique 4°K-4°Ca . Les
processus d'altération génèrent en effet de forts
e n richissements en ca lci u m dans les zircons,
a boutissant in fine à leur rem p lacement par de
la zirconol ite . E n ra ison d e son rapport K/Ca
très élevé, le rapport 4°Ca/44Ca de la croûte
conti nenta le évolue vers des signatu res de plus
en plus radiogéniques. La sig nature isotopique
en calci u m des zircons altérés contient donc une
i nformation chronolog ique, q u i peut être utilisée
pour retracer leur histoi re post-crista l lisatio n . Ces
mesures isotopiq ues in situ pou rront être couplées
à des mesures d'éléments traces q u i permettront
d ' évaluer l ' i m pact des processus d'a ltération sur
les systèmes isotopiques Rb-Sr, Lu-Hf et Sm-Nd
dans les zircons Archéens.
Une a utre appl ication de ces techniq ues
d e datations in situ pou rra être bien sûr l'étude
des i nclusions silicatées dans les diamants et
les i nformations q u 'elles pou rraient apporter sur
l'évolution de la l ithosphère archéenne. De même,
l'étude des inclusions dans les zircons de Jack H i lis
(quartz+mica+feldspath potassique) deviendra
possible. Ces trava ux pou rront être couplés à
des travaux q u i reprendraient (avec la précision
des meilleures tech niq ues T I M S actuel les) une
étude de fond d e l 'évol ution isotopique d u Sr des
g rands réservoirs terrestres pendant le premier
m i l l iard d'an nées de l'histoi re de la Terre . Les
baryti nes, certa ins carbonates ou même certains
cherts pou rraient avoir préservé l e u rs sig natu res
i sotopiques originel les en Sr.
Con train tes apportées par le sys tème 4° K - 4° Ca sur l'évolution de la croûte con tinen tale
Le système 4°K-4°Ca fut relativement peu em
ployé dans le passé, en raison de difficu ltés ana
lytiques i m portantes dans la mesure précise des
rapports isotopiques d u calci u m . La tech nologie
actuelle permet en partie d ' é l i m i ner ces difficu ltés
et les résu ltats récem ment obtenus montrent que
les rapports i sotopiq ues d u calci u m peuvent être
mesurés avec u n e précision de 30ppm environ,
soit une amélioration d ' u n facteur 3 à 5 par rap
port a ux trava ux précédents . Les propriétés d u
système 4°K-4°Ca en font, à c e degré de précision,
u n très bon traceu r de l'évolution de la croûte con
tinentale. E n effet, les roches g ranitiques dans la
croûte s u périeure sont d e facto les seules litholo
g ies dont le rapport 4°K-4°Ca est suffisamment éle
vé ( - 1 ) pour permettre le développement d'excès
détectables de 4°Ca radiogénique. A contrario, les
roches du m anteau et les l itholog ies basaltiques
présentent des rapports si fai bles (K/Ca-0,0 1 0,03) q u e l a croissance d u 4°Ca reste indétectable,
même après 4 , 5 G a . Enfi n , d u fa it de sa cou rte
période de dési ntég ration ( 1 ,28 Ga), le système
4°K-4°Ca est extrêmement sensible à la formation
d e la croûte conti nentale d u rant les deux premiers
m i l liards d'années de l ' h istoi re de la Terre . L'ap
proche choisie dans cette étude consistera , en
conti n u ité avec les trava ux menés par l'un d 'entre
nous (G. Caro) d u rant son stage post-doctoral a u
Cal ifornia lnstitute o f Technology de Pasadena, à
tenter de caractériser la com position isotopique d u
calci u m d e s gran itoïdes e t d e s basa ltes archéens
du G roenland ( 3 , 6-3,8 Ga). Cette approche pour
rait permettre d'identifier l'incorporation de croûte
Hadéenne lors de la genèse des plus anciens cra
tons permettant ainsi de tester les différents mo
dèles de croissa nce crusta le. Para l l èlement, nous
tenterons d'éva luer précisément la consta nte de
dési ntég ration B- d u 4°K en effectuant des mesu
res cou plées Rb-Sr et K-Ca dans les météorites
d ifférenciées.
L E S E N V I R O N N E M E N TS P R É C A M B R I E N S
S i les changements climatiques qu'a connus
la Terre dans les quelq ues dernières centaines
de m i l l iers d ' a n nées sont assez bien connus par
l'étude des e n registrements séd i mentaires et des
carottes d e g lace, i l n'en est évidemment pas de
112
même pour les périodes anciennes de l 'Archéen .
Pourtant l a Terre a con n u des changements
d rastiques des cond itions de l'environnement
comme le montrent, par exemple, la présence
p roba ble de g laciations g lobales a u Protérozoïq ue
ou le changement de la com position de
l'atmosphère avec l'augmentation de la
concentration en oxygène vers 2,3 Ga indiq uée
par la d isparition des anomal ies indépendantes
de la masse des com positions isotopiques d u
soufre d e s séd i ments à cette époq ue (Farquhar
et al. , 2000) . Ces changements de com position
atmosphérique ont très probablement eu des
conséq uences i m portantes sur les climats de
la Terre . La physique d u Soleil nous enseigne
que le déro u lement des réactions de fusion
de l' hyd rogène en son coeu r depuis 4 , 5 Ga a
entraîné une augmentation de sa l u m i nosité
d'environ 25%. Avec u n e l u m i nosité plus faible
de 25%, la Terre aurait d û être complètement
gelée i l y a 3,5 Ga, mais ce n'était pas le cas
puisque l'enregistrement géolog ique contient
des séd iments déposés à partir d'eau l i q u ide à
parti r de 3 , 5 Ga. Ce pa radoxe du «Soleil fa ible»
est classiq uement résol u en fa isant appel à une
composition atmosphérique à l'Archéen très
d ifférente de la com position actuelle car riche
en gaz à effets de serre comme le C0 , le CH
2
4
et la vapeur d'ea u . De très g randes variations
des températures d e s u rface sont théoriquement
possibles et les appa uvrissements en 1 8 0 des
silex archéens par rapport à l e u rs équ iva lents
modernes pou rraient suggérer u n e températu re
de surface il y a 3 , 5 Ga de l 'ord re de 50 à 70°C
plus élevée qu'aujourd ' h u i (Kna uth et Lowe, 1 978
; Knauth 2005).
Les objectifs de ce projet sont :
( i ) d'arriver à fai re des prog rès dans la
déterm ination des tem pératu res de surface
à l'Archéen à partir de l'étude isotopique des
sédiments archéens (silex, carbonates, oxydes
de fer),
( i i ) d'essayer d e reconstru i re les variations
d u pH des océans à l ' a rchéen à partir des
variations des com positions isotopiq ues d u Ca
des carbonates marins et
(iii) d'essayer de mesurer la com position
chimique et isotopique (gaz rares) des océans
archéens à partir de l'analyse des fl u ides piégés
en inclusions dans les séd i ments siliceux
archéens.
La température des océans archéens
les zones non pertu rbées pour pouvoir ainsi
remonter aux conditions d e formations de ces
roches. Nos travaux actuels (Thèse de Johanna
Mari n ) sur les variations à petite échelle des
com positions isotopiques de l'oxygène dans des
si lex de la formation G u nfl i nt (2, 1 G a ) permettent
de démontrer q u e ces roches sont bien des
roches séd i menta i res et permettent d ' identifier
dans celles-ci le com posant séd i menta i re
d iagénétique ( q u i donne accès aux conditions
de l 'environ nement de formatio n ) , u n com posant
détritique et u n com posant hyd rotherm a l .
À l 'évidence, une a n a lyse en roche
Photo e n lumière polarisée de différents types de quartz (microquartz,
totale des com positions isotopiq ues de
quartz radié, . . .) présents dans un chert archéen.
l'oxygène dans de tels échanti l lons n'est
pas la m a n ière correcte de con d u i re
l'étude isotopique. G râce à la futu re
sonde ionique ims 1 280, nous espérons
pouvoir encore amél iorer la précision
des mesures isotopiques (0 et Si par
exem ple) et pouvo i r associer à la même
échelle des études isotopiques et des
études m i néralog iques ( M E B , Ra m a n ,
cathodol u m i nescence, . . ) . La possibilité de
traçage des com posa nts hyd rotherm a ux
et détritiques sera également envisagée
avec le German i u m . Le Germa n i u m
- qui est u n analogue de l a silice - a
cependant un comportement d ifférent
lors de ces deux processus. Notam ment
l'adsportion préférentie l l e d u Germa n i u m
p a r d e s oxides/hyd roxides d e fer formés
par hydrothermalisme se traduit par
un fractionnement du rapport Ge/Si
(Ge/Si élevé) com pa ré a ux processus
sédimentai res . La déterm i n ation d u
Certains de nos trava ux récents ( Robert et
Cha ussidon , 2006) sur la com position isotopique
d u Si dans les si lex archéens semblent indiquer
aussi des tem pératu res élevées à l'Archéen .
Notre approche consistera donc à essayer d e
mesurer les com positions isotopiq ues q u i sont des
indicateu rs potentiels de variations de cond itions
environnementales (essentiellement 0 et S i ,
m a i s aussi peut-être H , B , . . . ) à petite échelle
dans ces roches séd i m entaires archéennes
pou r essayer d ' identifier les pertu rbations
secondaires (hyd rothermalisme, a ltération) et
113
rapport Ge/Si ainsi q u e les mesures isotopiques
du Ge par MC-ICPMS de cherts de d ifferents
âges depuis l 'Archéen seront cou p lés à la mesure
des isotopes d u Silicium par sonde ionique. Nous
pou rrons en d éd u i re la potenti a l ité des isotopes du
G e comme traceu r des cond itions de formations
des cherts et d e l 'évo l ution d e la composition des
océans depuis l'archée n . En plus des mesures
des com positions des isotopes stables, nous
essayerons d e développer la d atation in situ des
silex a rchéens (méthode U/Pb) pour essayer
de dater les échanti l lons indépendam ment des
âges stratig rap h i q ues et pour quantifier les
pertu rbations (et l e u r chronolog ie) à l'échelle du
m icromètre, des analyses de ô1 8 0 ou de ô30Si .
L'ensemble de ces observations représenteront
des don nées nouvelles q u i seront util isées pour
mieux contra i n d re les modèles théoriques de
l'atmosphère p récam brien n e afi n de réconci l ier la
faible l u m i nosité sol a i re et u n e température élevée
à la su rface de la Terre (modél isations condu ites
par Fra n k Selsis et François Forg et). Le but de
cette modélisation climatique (1 D et 3 D ) sera de
réévaluer l'effet de serre du C H 4 avec un modèle
de structure de la stratosphère en tenant com pte
des tra nsitions dans le domaine visible et proche
I R . L'effet du CH 4 est complexe car les particules
solides des brumes formées via sa destruction
photoch imique ont tendance à l i m iter l'effet de
serre et à absorber les UVs sol a i res. D'a utre
part, la photolyse de H p et la perte de H dans
l'espace est actuel lement l i m itée par la teneur en
H p et C H 4 dans la stratosphère . Ce n 'est plus l e
c a s si les concentrations en C H 4 sont élevées.
Un tel échappement de H dans l'espace a u ra it
des conséq uence sur le rapport D/H des océans,
rapport que nous espérons pouvoir aussi mesurer
dans les séd i ments archéens en choisissant bien
avec la sonde ionique les m i néraux à analyser.
Le pH des océans archéens
La com position isotopique des carbonates
m a rins
présente
d ' i m portantes fl uctuations
au cou rs du Cénozoïq u e . Celles-ci peuvent
être i nterprétées comme reflétant l'évol ution
isotopique d e l'océan , o u alternativement,
comme la conséquence d e variations de pH
o u de température sur les fractionnements
isotopiques d u calci u m ( F i g . C PTP2 ci-dessous).
0.2
,.--,---,...--,.-.-----,.---.---r--,
0.0
-0.2
J
rn
ü
�
-0.4
..o .6
slope ,_..._. 1 . 1 4o/..J pH
=
-0.8
u n it
-1 .0
-1 .2
-1 .4
-1 .6
....__...__..___..___...._
._
..___....__....____..____.___,
7.0
7.2
7.4
7.6
7.8
8.0
8.2
8.4
8.6
8.8
Des expériences récentes indiq uent, en effet,
q u e l'amplitude de ce fractionnement pou rrait
être contrôlée par la pression partielle de co
2
atmosphérique (Lemarchand et al. , 2004). Ce
résu ltat est im portant car i l permet d'envisager
l ' uti l isation des isotopes d u ca lci u m comme « pH
mètre » océa nique. L'objectif à terme de ce projet
est d'évaluer les grandes évolutions du cycle d u
C0 depuis l'archée n . Dans u n premier temps,
2
nous étudierons des carbonates précipités dans
des environnements à p H extrêmes de type lacs
salins. Ces mesures permettront de vérifier en
m i l ie u natu rel l'existence d'une relation entre
pH et �Ca . Par la su ite, nous étudierons une
série de séd iments archéens bien ca ractérisée
chimiq uement
et
pétrog raphiquement,
et
sélection née dans la col lection du Precam brian
Paleobiology Research G roup ( U C LA). Ces
mesures seront effectuées par spectrométrie de
masse à thermo-ion isation sur les roches tota les
et la variabil ité interne des échanti l lons pou rra être
étudiée in-situ par sonde ionique, afin d'évaluer
l ' i m portance des phénomènes secondaires
(métamorphisme, recristallisation) sur la sig nature
i sotopique en calci u m des ca rbonates a rchéens.
9.0
pH
Fig. CPTP2 : Dépendance théorique des fractionnements isotopiques du
calcium au pH, fondée sur les résultats de Lemarchand et al. (2004)
La composition des océans archéens
U n e façon de mesurer la températu re et
la composition des océans archéens serait de
pouvoir mesurer di rectement des fl u ides de
cette époq u e . Cette possibil ité est offerte par les
i nclusions fl u ides d e séd i m e nts archéens peu
m étamorph isés, à cond ition de s'assurer que de
telles inclusions ( 1 ) sont pri m a i res et (2) n'ont pas
114
échangé avec l'extérie u r depuis cette époq ue.
De tels échanti l lons sont bien évidemment ra res,
mais existent sans doute. L'éq u i pe de P. P h i l l i pot à
I ' I PG P a en effet caractérisé des i nclusions fl u ides
dans des q u a rtz de remplissage de séd iments et
de basaltes océaniques archéens écha nti l lonnés
à North Pole, Pilbara , Australie. Le quartz a d u
crista l l iser peu après la mise en place des basaltes
de façon à conserver les structu res vacuolaires
pri m a i res et les ca ractéristiq ues morpholog iques
des incl usions fl u ides suggèrent fortement que
ces dernières sont pri m a i res. La com position
des fl u ides occl us, analysée par XRF et Raman ,
montre q u e les fl u ides sont u n mélange entre u n
pôle de type e a u de m e r pa uvre en métaux e t u n
pôle de type hyd rothermal ( Foriel e t al. , 2004).
Grâce à une colla boration (co-encad rement de
la thèse de M . Pujol, contrat AN R) avec l'éq u i pe
de Paris, nous disposons d ' u n échanti l lonnage
couvrant d ivers états de mélange de fl uides
et permettant en principe de remonter aux
com positions des termes purs . Notre approche est
de mesurer les abondances des g az rares dans
les incl usions fl u ides par écrasement sous vide,
les abonda nces relatives des g az rares d issous
dans l'eau étant une fonction de la tem pératu re
et de la salinité . De plus, les gaz rares com portent
des compositions isotopiq ues i m portantes pour
caractériser les échange m a nteau-s u rface au
cours d u temps. Peu de données existent sur les
roches archéennes, em pêchant la compara i son
avec l'atmosphère actu e l l e . L'extraction par
broyage sous vide perm et de s'affranchir de l'effet
d'âge (ajout d'isotopes prod u its naturellement
depuis la formation des roches). Nos premiers
essa is, en ce qui concerne le xénon , montrent une
composition isotopique dans les inclusions fl u ides
très différente de l'atmosphère actue l l e , avec un
pôle mantellique (excès de 1 29Xe et 1 36Xe dans le
même ra pport que les MORB actuels) déjà mis
en évidence dans des cherts d e la même rég ion
(Pinti et al. , 200 1 ) et de forts excès en 1 28 Xe, 1 31Xe
et 132Xe dont certa ins dûs à des effets n ucléa i res
sur des éléments lourds (Ba, Te) . Ces p remiers
résultats ouvrent la porte à la déterm i n ation des
paléo-abondances de certains éléments traces,
ainsi qu'à une approche géochronolog i q u e .
L E S U LT R A- M I C R O S P É R U L E S C O S M I Q U E S ET L E S E X T I N CT I O N S
microsphéru les ( detaille m i crométrique, F i g . C PTP3
L'étude des apports extraterrestres a u cou rs de
ci-dessous) dans les roches séd i m e ntai res . Cette
l ' h istoire de la Terre a con n u des développements
tech nique appliquée à la transition PIT a permis
très i m porta nts ces dernières a n nées. C'est
de découvrir une con centration appa remment
notamment le cas pour la d écouverte des
exceptionnelle d ' u ltra-m icrosphéru les dans u n
m icrornétéorites, leur étude et la mise en
mi nce n iveau marneux marq u a nt la ru ptu re
évidence de l ' i m porta nce des fl ux de matière
entre les faciès permiens et triasiques des séries
correspondant au cou rs de l'histoi re précoce d e
la Terre ( l e s m icrométéorites pou rraient être u n e
marines théthysien nes d e Hong rie (montagnes de
Bukk). Ces u ltra-microsphéru les sont i nférieures à
sou rce essentielle de matière carbonée p o u r l a
20 m icromètres avec u n mode à 3 m icromètres.
Terre archéen ne). C'est a u s s i , bien sûr, le cas
Leur com position m i néralog ique varie e ntre les
pour la reconna issance grandissa nte d u rôle des
i m pacts dans l'évolution géologique de la Terre ,
pôles «oxydes de fer» et « phase vitreuse silicatée
lors de l'accrétion de la Terre mais aussi lors
ferro-a l u m i no-ca lci q ue » . N otre échanti l lonnage
du bombardement ta rd if dont la surface l u n a i re
porte sur une tranche décimétri q u e bien défi n i e
a gardé toutes les traces.
La relation entre i m pacts
et extinctions de masse est
50
S ize d i st ri b :
un autre doma ine q u i a été
a
p ro b e f rom
40
révol utionné ces dernières
2 m ounts,
an nées à la su ite de la
30
1 59 spheru l es
découverte du cratère de
20
Ch ixcu l u b dans la province
de Yucatan à la l i m ite KIT.
10
Notre projet s'i ntéresse à
0
la l i m ite Permien/Trias pou r
laquelle a u c u n i m pact majeur
n'a été identifié mais qui
correspond à u n e extinction
biotique majeure (disparition
de 75% des genres a n i maux
en domaine mari n ) ,
un
évènement
catastrophique
Fig. CPTP3 : Ultra-microsphérules de la limite Permien- Trias, dans
g lobal dont le méca n isme
les séries marines de Hongrie. En haut : mesures granulométriques.
reste controversé .
G râce
A droite : un exemple de concentré (les flèches pointent vers les
de
au
développement
ultramicrosphérules). La rangée du bas montre quelques exemples
tech niq ues de séparation
d'individus isolés, de composition variable, montés sur Indium. Toutes
origina les, nous avons pu au
les vues sont prises en électrons rétrodiffusés (BSE). Un léger flou est
cou rs des dernières an nées
inévitable en BSE sous de tels grandissements.
identifier et séparer des u ltra.
115
de part et d'a utre d u n iveau porteur q u i l u i est
centi métri q u e . C'est tout l ' i ntérêt des u ltra
m i crosphérules q u i semblent être des marqueurs
très p u i ssants des apports extra-terrestres et q u i
permettent d e localiser ces évènements dans
les séries séd i m e ntai res avec une précision bien
meilleure que les ana lyses d ' i ridium par exemple.
Nos trava ux consisteront à (i) rechercher
des traces des apports extra-terrestres sur
tout le profi l et à comparer des « i ndicateurs
classiques» tels q u e les concentrations en i ridium
ou les com positions isotopiq ues de l'hélium
avec les i n d ications données par les u ltra
m icrosphérules, ( i i ) q u antifier les concentrations
en u ltra-m icrosphérules dans toute la série avant
et après le n iveau repère pour démontrer le
116
caractère exceptionnel de cette concentration, ( i i i )
rechercher p a r analyse in-situ (sondes ioniq ues
ims 1 270 à N ancy et Nanosims 50 à Paris)
des marqueurs isotopiq ues d ' u n e orig ine extra
terrestre com m e par exemple des com positions
i sotopiques de l'oxygène traçant l'évaporation
dans la ha ute atmosphère et (iv) à rechercher,
toujours par sonde ionique, des anomal ies
isotopiques traçant la présence de poussière
i nterstellaire, le passage du système sola i re dans
u n nuage de poussière i nterstellaire à la l i m ite PIT
étant une hypothèse q u i pou rrait être testée g râce
à ce niveau d ' u ltra-microsphérules puisque leur
présence loca l ise avec u n e g rande précision où
des grains i nterstellaires m icrométriques doivent
être cherchés dans toute la série séd i menta i re .
M AG M AS E T F L U I D E S P R O F O N D S
An i m ate urs : Fra nçois F a u re et Etie n n e D e l o u l e
C e thème a pour objectif de fédérer les actions conduites au CRPG auto u r des tra nsferts d e matière e n
lia ison avec les processus mag matiques et les fl u ides profonds. Notre approche, géoch i m i q u e e t pétrolog ique,
repose sur la q u antification des fl ux entre les différentes enveloppes de la Terre et sur la déterm i n ation de
leur ci néti q u e . Nous nous l i m itons à quelques chantiers permettant d'aborder ces transferts sous quelques
aspects spécifiques (fusion partielle, tra nsferts magmatiques, hétérogénéités isotopiq ues, crista l l i sation et
genèse d'anomal ies géoch i m iques d ' i ntérêt économique) et à différentes échel les (de cel l e d e l'atome pour
la d iffusion de l'He à celle d u m i néral pou r les textures et à l'échelle globale pour les fl ux d e matière).
T RAÇAG E ET C I N É T I Q U E D E S P R OC E S S U S M AG M AT I Q U E S
Chercheurs : Pierre Ba rbey, Pete B u rnard , Françoise Chalot-Prat, François Faure, David Jousse l i n , Béatrice
Luais, Bernard Marty, Laurie Reisberg .
Collaborations : R . Clocch iatti ( C EA Saclay), P. Schiano (Clermont), P. Bachèlery ( L a Réu nion), G . Gleizes,
Y. Denele et M . Toplis (Tou louse), D . Gasquet (Cha mbéry), F. Bussy (Lausanne), D . G ra h a m (Oregon
State U n iv. ), K. Farley (Cal. Tech . ) , M. Norman, (Tasmanie), D . H . G reen (Can berra ), M. Godard et D .
Bosch (Montpellier)
Doctorants : A. Col i n , B. Welsch .
Financement : AN R M I M E « prog ra mme blanc» 2007 , rég ion (demande en cou rs), RSES AN U , S E D I T 2007,
projet S E D I T sou mis, Bourse m i n istère .
T E XTU R E S ET T R AÇAG E D ES P R OC E S S U S M AG M AT I Q U E S
L'objectif est d e comprendre les processus se prod uisant, à d ifférentes échelles, à la transition
l i q u ide/solide. L'uti lisation de l'outil «texture» s'est révélée à cet égard particu l ièrement efficace pour
apporter des contrai ntes sur la cinétique des p rocessus magmatiques. N otre a pproche est ( i ) d'aborder
par l'expéri mentation le problème de la sign ification des textu res et de l e u r util isation com m e ind icateu r
q u antitatif (nucléation, croissance, morpholog i e cristalline, etc . . . ) et ( i i ) d e l e s uti l iser com m e trace u r
pétrogénétiq u e sur d e s cibles naturelles ( l itage magmatique, distribution e t évol ution des l i q u ides, etc . . . ) .
Nucléation, croissance, morphologie cristalline e t diagrammes d e phases métastables
L' i nterprétation des textures repose sur l 'étud e
d e s morpholog ies mi nérales, de la d istri bution
en taille des cristaux (CSD) et des relations de
phases à l'éq u i l i bre et hors d'éq u i l ibre (diagra m m e
de phases). Cependa nt, le développement d ' u n
tel outi l vers une qua ntification de p l u s en p l u s
précise de la ci nétique i m p l i q u e à la fois des
études expéri mentales et la confrontation d e
ces résu ltats avec l e s observations effectuées
sur des systèmes natu rels. D'un poi nt de vue
expéri menta l , plusieurs chantiers seront menés:
(i) quantifier le rôle crucial joué par l a
nucléation et, en particu lier, s o n retard sur l a
cristall isation d e s roches magmatiques ;
( i i ) déterminer la vitesse et les mécanismes
de croissance des d ifférentes faces crista l l i nes des
minéraux cardinaux des roches mag matiques ;
( i i i ) établir les champs de sta b i l ité des
d ifférentes morphologies crista l l i nes en fonction
des vitesses de refroid issement et d u degré d e
surfusion.
L'objectif est d'éta b l i r u n e relation entre ces
différents paramètres q u i tradu isent tous l'état d e
déséq u i l i bre ch i m i q u e q u i règ ne a u moment de l a
crista l l isation d u m a g m a . Cependant, une tel l e
relation nécessite de disposer d e diagra m mes d e
phases métastables, travai l expérimental complexe
mais fondamental q u i reste à acco m p l i r.
Distribution et évolution du liquide magmatique sous le Moho océanique
Dans u n contexte où les premières don nées
géophysiques sur la l i m ite manteau-croûte sous
l a dorsale Est-Pacifique changent rad icalement
notre compréhension d u dynamisme des dorsales
(Toomey et al. , 2007), l'observation de la zone de
tra nsition ma ntea u-croûte dans les ophiol ites est
une nécessité pou r valider de nouveaux modèles
de dorsale. L'étude de l a zone d e transition d u
Moho dans l'ophiol ite d'Oman a d éj à con d u it à l a
reconna issance d e zones de ci rculation d e liquide.
Notre but sera d'y com prendre l a formation
de lenti l les de g a bbros l ités . U n affleurement
117
exceptionnel dans l e massif d e Semai l , encore
non décrit, m ontre u n e évo l ution prog ressive entre
des d u n ites non déformées et i m prég nées de
plag ioclase et des gabbros au l itage grossier, où la
d u n ite encaissante est faiblement déformée. Une
attention particulière sera portée sur l'évolution
des textu res , les va riations d e p roportion modale,
d e fabrique de forme des poches d e plag ioclase et
d e la fabrique de résea u de l'olivine d u manteau
e ncaissant ou des l its riches en olivine a u sein des
gabbros. Cela permettra de mieux com prendre les
p rocessus d'accu m u lation de magma à l ' i nterface
l ithosphère-asthénosphère et l e u r rôle dans le
dynamisme des dorsales ra pides.
Litage magma tique et textures réactionnelles dans les granites
et de la zonations chimiq ues des m 1 nera ux,
nous avons déterm iné quel rôle spécifique jouait
la crista l l isation fractionnée, les mouvements
relatifs l i q u ides-cristaux et la déformation dans
l a formation des pl utons granitiques. Nous
avons, par a i l l e u rs, montré quel était le rôle des
magmas basiques, d'une part sur la formation
des l itages mag matiques et, d'a utre part, sur
l e fonctionnement d'une cham bre magmatique
acide. U ne partie de ces résu ltats est encore en
cou rs de publ ication . N otre objectif est maintenant
d ' a ppréhender les l itages magmatiques dans u n e
vue synthétiq u e - en i nsistant plus sur le rôle de
l a déformation - en montrant com ment ils reflètent
des processus i m pliqués dans la g enèse des
p l utons et dômes anatectiques (fusion partielle,
crista l l i sation fractionnée, agrégation et mélange
d e magmas, déformation).
Nous avons obtenus quelques résultats
i ntéressants tant s u r la cinétique des réactions
ayant lieu à la tra nsition sol ide/l iquide dans la
croûte conti nentale (Barbey, 2007) que sur la
natu re des processus i m p l i q ués lors de la m ise
en place des pl utons graniti q u es (e.g. Pons et al. ,
2007). Nous pou rsu ivrons ces approches selon
deux d i rections. Il s'ag it, d ' u n e part, d'util iser les
textu res réactionnel les et l a ci nétique qu'el les
reflètent com m e marq u e u r d e l a d u rée de certains
processus tels q u e l a mise e n place d'un dôme
anatectique. E n uti l i sant les textures particu lières
de la cord iérite nous voulons, sur l'exem ple d u
Velay, tenter d'esti mer les tem ps de formation
du dôme. Il s'ag it, d'autre part, de comprendre la
g enèse d u l itag e magmatique dans les g ran ites.
A partir de la caractérisation des structu res d u
l itage magmatique a i nsi q u e des microtextures
T R A N S F E RT ET H É T É R OG É N É I T É S M A N T E L L I Q U E S
Les mouvements de convection dans le mantea u terrestre favorisent les tra nsferts de matière d u
mantea u i nféri e u r vers le ma nteau supérieur e t la surface . La qua ntification de ces processus de transferts
peut être a bordée par l'étude géochimique et isotopique comparée du mag matisme océa nique i ntraplaque,
expression en su rface des poi nts chauds et d u magmatisme de ride . Les trois volets su iva nts seront
a bordés.
Interaction ride-panache par l'étude de la région du «Galapagos Spreading Center»
(GSC)
Les données de bathymétrie, de géophysique,
d e pétrolog i e et d e géoch i m i e i n d iq uent clai rement
une interaction entre ride et panache dans cette
rég ion. Cependant, les données isotopiques d'He
mesurées tout a u long des différents segments
de la ride d u GSC montrent des valeurs typiques
des MORB. Nous sommes en tra i n d'analyser les
i sotopes de N e et d'Ar dans les basaltes d u GSC
afi n de vérifier si l'absence d'un signal isotopique
d u type panache est spécifique à l'He ou si cette
a bsence concerne toutes les espèces volati les.
Études expérimentales de la répartition de l'He et de l 'Ar
Contre toute attente, des résultats récents
( Parman et al. , 2005; Watson et al. , 2007)
suggèrent que l ' H e est plus compatible que
l' u ran i u m lors de la fusion partielle d u mantea u , ce
qui a des i m p l ications fortes pour l'i nterprétation
des données 3H e/4He des basaltes . Nous
effectuons de nouvelles expériences avec des
o l ivines dopées en H e-4, puis i rradiées avec des
protons afi n d e prod u i re I ' H e-3 dans la matrice de
l'olivine. L'extraction par paliers de température de
l'He de ces o l ivines «dopées - i rrad iées» devrait
séparer l ' H e d issous dans la matrice d'une façon
homogène et correspondant à la vraie sol u b i l ité
118
de l ' H e dans l'olivine, de cel ui q u i est piégé dans
des i nclusions/défa uts . Nous entamons u n e
a utre étude expéri mentale afi n de déterm iner
les sol u b i l ités de l ' H e et de l'Ar dans les l i q u ides
carbonatés . Le fractionnement observé des
gaz rares par ra pport aux éléments en traces
l ithoph iles (Pb, Sr, Nd . . . ) a été parfois attri bué à la
fusion des carbonates. Cependant, les sol u b i l ités
de l'Ar et de l ' H e dans des l i q u ides carbonatés
sont très mal con n ues. Nous sommes en tra i n
d e mesurer l e s sol u b i l ités de ces éléments dans
des carbonates fondus de Ca et d e Mg à ha ute
tem pératu re (800- 1 1 oooC) sous fl ux de co2.
Flux de matière noyau-mantea u
La déterm i nation de la com position du manteau
i nférieur peut être mod ifiée par des fl ux de matière
(éléments sidérophi les) du noyau vers le mantea u
inférieur s o u s d e s cond itions oxydantes (Jones
et Drake, 1 986). Cette problématique sera
abordée par l'étude élémentai re et isotopique
d u germ a n i u m . Cet élément moyen nement
sidérophile peut être u n traceur des méca n ismes
de transferts chimiques noyau-ma nteau pour les
trois raisons suivantes : (i) Ge est u n des éléments
clés des météorites de fer, représentatives d u
noyau , e t dont la com position isotopique est bien
déterm i née ; (ii) le rapport élémentaire Ge/Si est
un trace u r des hétérogénéités mantelliq ues et de
la profondeur de fusion des basaltes océa niq ues
(De Argollo et Sch i l l i ng , 1 978a, b) ; et ( i i i ) les
fractionnements élémentaire et isotopique de G e
entre phase métal e t silicate sera ient contrôlés p a r
la fugacité d'oxygène. Les basaltes océan i q ues
d'origine profonde devra ient e n reg istrer ces
fractionnements à l ' i nterface noya u-manteau . U n e
étude particul ière sera focal isée sur Hawaï o ù ce
transfert de matière a été mis en évidence par l e
système Re-Pt-Os ( B randon et al. , 1 998, 1 999),
alors qu'il n'a pas été identifié par le système
isotopique Hf-W (Shersten et al. , 2004 ). Des
analyses isotopiques d u Ge seront effectuées s u r
l e s basa ltes océaniq ues d'origine plus superficiels
ainsi sur les MORS, où ce signal i sotopique en Ge
d u noyau devrait être absent.
L E M AG M AT I S M E S O U S L E S D O R SA L E S
L a genèse de basaltes aux rides méd ie-océaniq ues à partir d e péridotites mante l l i q ues est l ' u n des
processus de premier ord re de la d ifférenciation chimique de la Terre . De récents résu ltats mod ifient notre
compréhension de ce processus de genèse. A l'axe des dorsales, le manteau océanique appa raît fortement
métasomatisé par des l i q u ides de type MORS (Piccardo et al. , 2006 ), et les basaltes émis correspondent
plus souvent à des liqu ides d ifférenciés qu'à des liquides d its prim itifs. En sus, à l'axe des dorsales ra pides
actuelles, la géophysique montre que, sur
près de 50% de la longueur d ' u n seg ment
de dorsale, l e magma a rrive à plus de 5
km à l'écart de la dorsal e (Toomey et al. ,
2007) . Ces variations de distance entre
la zone d'arrivée du magma et l ' a pex
de la ride pou rraient cond itionner non
seulement la fréquence des éruptions
mais aussi la com position des basa ltes
L___j
et gabbros (Fig . M F P 1 ci-contre). Ces
- 1 0 km
résu ltats posent plusieurs questions et
o ff-axis del ivery
ouvrent des perspectives orig inales d e
�
recherche:
(i) quelle est l a com position du
basalte en é q u i l i bre avec le mantea u à
des pressions i nférieu res à 1 GPa ?
( i i ) quelle est la natu re des
interactions entre l e magma et l a roche
encaissante dans u n contexte éloigné de
la dorsal e ?
ZON E DE MONTEE
( i i i ) quels sont les mécanismes
DU MAGMA DANS
et les effets d u dégazage des l i q u ides
LE MANTEAU
basaltiques lors de ces parcou rs plus ou
moins ra pides jusqu'à l'éru ption?
/\ \
/1 \
Fig. MFP 1 . La première image d'une
tranche de manteau, à 8 Km de
profondeur sous la dorsale Est-Pacifique (Toomey et al, 200 7) révèle que les zones riches en magma ne sont pas
toujours exactement à l'aplomb de la dorsale, comme on le croit, mais peuvent s'en écarter de plus de 10 Km. Là où les
zones riches en magma se trouvent sous la dorsale, les éruptions volcaniques sont plus fréquentes et les phénomènes
hydrothermaux plus vigoureux. Quand le magma arrive sous le Moha à distance de l'axe, celui-ci peut se dégazer et se
différencier avant de nourrir la chambre magmatique; les éruptions volcaniques sont alors peu nombreuses, et J'activité
hydrothermale est réduite. Les variations de J'activité de la ride ne sont donc pas due à des variation du taux d'alimentation
en magma, mais au trajet suivit par Je magma.
119
Expérimenta tion sur la genèse des MORB
Selon les concepts actuels, les MORS
correspondent plus ra rement à des liqu ides
« prim itifs» q u ' à des l i q u ides « d ifférenciés » . Ces
derniers pourraient être formés par percolation/
réaction de l i q u ides prim itifs avec le mantea u
traversé à basse pression avant éru ption ,
et/ou par fusion partielle d u manteau par
d écom pression a d i a batiq u e à fa ible profondeur
(<1 GPa). Ces hypothèses sont testées dans
un p rojet de pétrologie expéri mentale (en cou rs
depuis 2005) d esti né à éta b l i r, pour des pressions
à basse pression
de 7.5kb, 5kb et 3.5kb, la com position des liqu ides
en éq u i l i bre avec une lherzolite mantellique à
5 phases (plag/ol/opx/cpx/sp) et la gamme des
températu res correspondantes. Les don nées
obtenues conduisent à la construction d ' u n e grille
de référence P-T-X permettant de repérer non
seulement les com positions de l i q u ides mais aussi
des sources et résidus mante l l iques provenant
a ussi bien des océans actuels qu'a nciens. Ces
3 paramètres sont des contrai ntes maj e u res pour
com prendre la dynam i q u e mante l l i q u e .
Dis tribu tion et évolution du magma basaltique sous l e Moho océanique
L'étude de la zone de transition d u Moha dans
l'ophiol ite d'Oman a con d u it à l a reconnaissance
d e zones de circu lation d e l i q u id e . En nous basant
sur cette reco n n a issance, nous avons identifié
deux sites d u massif de Semai! permettant
d'étudier en déta i l l a circu lation, l'évol ution et le
stockag e de magma dans le manteau superficiel.
Dans la pre m ière rég ion ( M a h ram), le mantea u
superficiel est riche en plag ioclase et en lenti l les
de gabbro l ité. Ce site est identifié comme étant
sous-jacent à la palée-ride d'Oman. La deuxième
rég ion (Mansah) est i nterprétée comme étant
éloignée de l'axe (Jousse l i n et N icolas, 2000). Le
manteau de Mansah est pauvre en plag ioclase
et en l enti lles de gabbro, mais très riche en
pyroxénite. Nous proposons donc d'étudier les
com positions en éléments traces et les isotopes
radiogéniq ues (Sr, N d , Pb,Os) pour comparer
la sou rce des magmas d'une zone à l'a utre et
étud ier les interactions possi bles entre le magma
et la roche encaissante.
Les mécanismes et effets du dégazage des magmas sous les dorsales
Le dégazage des magmas lors de leur transport
a u travers de la croûte océanique donne lieu à
u n e modification de leurs teneu rs en éléments
volati ls. De ce fa it, il n'est possible d'esti mer, ni
les concentrations, n i l e com portement de ces
éléments dans le m a ntea u convectif à partir de
l e u rs teneurs dans des M O R S . Heureusement, la
d ifférence de sol u b i l ité entre les gaz rares (He, Ne,
et Ar) et l e C 0 dans les l i q u ides silicatés entraîne
2
un fractionnement e ntre ces espèces volati les,
ce qui nous perm et d e tracer et de quantifier ce
dégazage. La com position en volatils (He, Ar, Ne,
N, C 0 ) de chaque vésicule d ' u n basalte donné
2
e n reg istre l'état d u dégazage lors de sa formation ,
c e q u i entraîne u n e gamme de composition très
variée à l'échelle d ' u n seul échanti llon. Nous
d isposons d e nouveaux é q u i pements (laser
Exci mer) pour effectuer une analyse bulle par
b u l l e . Une vingta i n e d e bulles par échanti llon de
verre sera a n alysée pour bien défi n i r la tendance
de dégazage pour chaque basalte. Une fois cette
tendance bien défi n i e , la com position en éléments
volati ls du l i q u ide parental sera ca lculée. Par
a i l l e u rs, les teneurs en Re, l'élément père du
couple rad iogén ique Re-Os, risq uent a ussi d'être
pertu rbées par le dégazage sous les dorsa les.
Il a été démontré (Lassiter, 2003) q u e la forte
volati l ité du Re expl ique la d ifférence i m portante
entre les teneurs en Re des MORS q u i sont mis
en place dans u n contexte sous-mari n , et cel les
des îles océaniques q u i perdent du Re lors de leur
é ru ption subaérien ne. Pourtant l'éventuelle perte
d u Re lors du dégazage des MORS n'a jamais
été étudiée. Nous projetons d ' i nvestiguer cette
possibil ité en analysant une série de MORS de la
ride sud-est indienne dont les ta ux d e dégazage
sont déjà bien établis à parti r des analyses
des gaz rares (Surnard et al. , 2002, 2004). Les
résu ltats serviront à clarifier le com po rtement d u
Re lors de la fusion partielle d u mantea u , ainsi
q u e le fl ux éventuel d u Re vers l'océan lors d u
dégazage d e s magmas basaltiques.
T RA N S F E R T S M A N T EA U -C R O Û T E ET F L U X DAN S LA
L I T H OS P H È R E
Ce sous-thème concerne l'étude des transferts de fl uides et de magmas au sein de la l ithosphère
mais a ussi entre l ithosphère et manteau supérieur, en contexte de convergence. Les questions majeures
identifiées dans les différents projets sont :
( i ) quels sont les tra nsferts de fl u ides intervenant dans une zone de subduction océa n i q u e actuelle et
leurs interactions avec la structu ration, la fracturation et la sismogénèse de cette zone?
1 20
( i i ) q uels sont les transferts de magmas se prod uisant au cou rs de l 'évol ution d ' u n e marge active sur
plusieurs centa ines de m i l l ions d'an nées et com ment peut-on s'en servir pou r recon stituer la déformation d e
la p l a q u e cheva ucha nte?
( i i i ) com ment se font les transferts d'eau dans la l ithosphère ; est il possible de déterminer la com position
et l'âge des fl ux et le com portement de l'eau lors des processus magmatiques et m étamorphiq ues ?
(iv) quelle est la mobi l ité à d ifférentes échelles des REE et des H FS E lors du métamorphisme associé
à la ci rcu lation d'une phase fl uide ?
Chercheurs : Sylvain Bourlange, Françoise Chalot-Prat, Stéphanie Duchêne, Etienne Deloule, Béatrice
Luais
Collaborations : P. Henry (Aix-en-Provence), S . Lallemant et L . Lou is (Cergy-Pontoise), T. McCan n
(Germany), A. Sai ntot (Trondheim), R . Stephenson e t J . Wijbrans (Amsterd a m ) , V. Sta rosten ko (Kiev), A
Seg hedi (Roumanie), N Pravi kova (Moscow), N . Metrich (CEA Saclay), C . Wag ner ( U PMC), Q u n Ke Xia
(Hefei), XiaoZhi Yang (USTC), F. B ru net (ENS Paris), D . Marquer et P. Gonca lves (Besançon)
Doctorants : A.S. Bouvier, C . Martin
Financement : N anTroS E IZE (3F, I N S U ) , demande de fi nancement sur appel d 'offre 2008 E u rocores
Prog ramme/TO PO E u rope, Fina ncement 3f (2007-2008), AN R Anti l les et M i me et projet de coopération
franco-ch inois ( P RA)
T R A N S F E R TS DE F L U I D E S , F R ACTU RAT I O N ET S I S M OG E N È S E
DA N S L E S Z O N E S D E S U B D U CT I O N
le cad re du prog ra m m e IODP (Fig . M FP2, ci
dessous). Il s'agit d ' u n projet d 'étude i ntég rée
de la zone de s u bd uction, i ncluant le forage ,
l 'échanti llonnage e t la m i s e en place d ' u n
observatoi re instru mental de la zone sismogénique
de la l i m ite de plaq u e . Les enjeux scientifiques
sont de comprendre les méca n ismes à l'origine
des structu res géolog iq ues d e cette l i m ite de
La zone de subduction d e Nankai a u Japon
est une des zones sismiq ues les plus actives
a u monde et une des zones de subduction les
mieux étudiées. Les derniers grands séismes
ayant affectés cette zone sont ceux de Tonankai
(M=8. 1 ) en 1 944 et de Nankaido (M=8.3) en 1 946.
Cette zone de subduction est le chantier d 'étude
d u programme i nternational N a nTroS E IZE dans
Fig. MFP2. Coupe sismique et localisation des sites de forage du programme IODP Nantroseize de forages
multiples de la zone de subduction de Nankai. Les grandes failles de cette zone de subduction et la zone
sismogenique vont ainsi faire l'objet de carottage, de diagraphie et d'instrumentation dans les 5 années à venir.
Plate Interface
and Mega-Splay Sites
Kumano Forearc Basin Site
Input Sites
Li ne 5
slip (seismic) Coseismic slip (tsunami) -
Coseism1c
. ·: # · ·
65
60
55
50
45
40
35
plaque ainsi que leur évol ution temporelle, en
ra pport avec le déclenchement des tremblements
de terre . Dans le cad re de la pa rtici pation a u
projet N a nTroS E IZE, n o u s envisageons d'étudier
plus précisément le rôle des fl u ides en essayant
de mieux identifier les i nteractions entre les
tra nsferts de fl u ides, fracturation et sismogénèse .
Nous proposons de réa l iser une étude fi ne de
30
25
20
15
10
5
0
-5
la structure et des modes de déformations des
matériaux affectés par la zone de subduction ,
ainsi q u ' u n e ca ractérisation d e s su rpressions de
fl u ides en présence dans le système ainsi que des
fl ux en présence . L'objectif éta nt de m i e ux cerner
comment déformations et ci rculations de fl uides
agissent de concert a u cou rs d u cycle sismique
dans cette zone sismogén ique.
1 21
M AG M AT I S M E ET ÉVO L U T I O N M O R P H O-TECTO N I Q U E À L O N G
T E R M E D ' U N E M A R G E ACT I V E
L a marge mérid ionale d e l a Plate-Forme
Est- E u ropéen ne et la rég ion de la Mer Noire ont
constitué pendant 300 Ma ( Dévon ien-Carbon ifère)
le front d ' u n e zone d e convergence de plaques par
subduction vers le Nord d e la Téthys . L'objectif de
ce projet géolog i q u e et géophysique est d'él ucider
l e mode d e fonction nement d ' u n e marge active
s u r u n e d u rée de plusieurs centai nes de m i l l ions
d'an nées : a-t-el l e évolué, comme classiq uement
i nvoq ué, par accrétion conti n u e de terrains en
front d e marg e et cheva uchements successifs
vers le sud des panneaux subductés, ou plutôt
par ouvertures et fermetu res répétées de bassins
d'a rrière-a rc à l'arrière d'une zone de subduction
océanique m aj e u re et pérenne ? Cette dernière
hypothèse s u p pose la réactivation tectonique à
de m u ltiples reprises de sutures l ithosphériques,
laquelle s'est accompagnée de nom breux
changements topog raphiq ues et effets associés
(érosion et cl imats). Les magmas prod u its,
crusta ux ou mantel liq ues, i ntrusifs ou extrusifs,
tout au long de cette évol ution sont ind icateu rs
de la com position des zones sollicitées dans la
l ithosphère conti nentale ou le mantea u sous
jacent mais a ussi d u com po rtement rhéolog ique
des n iveaux traversés lors de leur mise en place .
I ntégrées à l'étude tectono-séd imentaire des
bassins, les analyses géoch i m ique et isotopique
des roches mag matiques et leur datation
constituent u n excel lent traceur de l'évol ution de
l a déformation de la plaque cheva uchante .
F L U X D ' É L É M E N TS ET C O M P O R T E M E N T D E L ' E A U DA N S LA
L I T H O S P H È R E CO N T I N E N TA L E
L'étude d u com portement d e l'eau à
l ' i nterface ma ntea u-croûte , de sa distri bution
e ntre les différentes phases m i nérales lors des
processus mag matiques o u méta morphiques
est indispensable pour défi n i r les fl ux dans
l a lithosphère. Pour ce fa i re, i l fa ut d'une part
défi n i r les q u a ntités d'éléments suscepti bles
d'avoir bougé, en mesurant les teneurs en eau,
éléments légers et éléments traces, ainsi que leur
com position isotopique pour tracer les sources
et/ou les processus, dans des échantillons
représentatifs des processus à l'i nterface. I l fa ut,
d'a utre part, dater les échanti l lons et si possible
les processus pour pouvoir i ntég rer dans le temps
les tra nsferts entre réservoirs . Pour réaliser ce
p rojet, nous vou lons développer les datations
Rb-Sr et K-Ca in-situ par m icrosonde ionique,
e n faisant l'acq u isition d'une m icrosonde ionique
à très ha ute résol ution de masse (> 30 000), qui
pou rra être insta l lée au CRPG en 2009-20 1 0 . Les
écha nti l lons destinés à l'étude sont des xénol ithes
et/ou xénocrista ux de g ra n u l ites de la croûte
i nférieure et de péridotites du ma nteau su périeur.
Les mesures portent sur les teneurs en eau et
éléments traces et les com positions isotopiq ues
sur des m i néraux nomi nalement an hydres par
m i crosonde ionique et des incl usions vitreuses de
xénocrista ux d u mantea u .
M O B I L I T É D E S R E E E T D E S H F S E PA R L E S F L U I D E S
L e but d e cette étude est de mettre e n évidence
la mobil ité à différentes échelles des REE et des
H FS E lors du métamorphisme. Est-ce que la
mobil ité d ifférentielle lors du m étamorphisme en
présence d e fl u ides carbonatés ou salins peut
i n d u i re des déco u plages isotopiq ues des systèmes
Nd et Hf depuis l'échelle d e l'affleurement j usqu'à
l'échelle crusta l e ? De même cette mobil ité
à l'échelle de l'écha nti llon contrôle-t-elle le
fonctionnement des chronomètres Sm-Nd et
Lu-Hf et donc la sign ification relative des âges
m étamorphiques sur m i néraux séparés ?
Ce projet s'appuie sur deux exem ples :
métamorphisme H P/BT en contexte de subduction
conti nentale des Calédonides de Norvège et skarn
d u Quérigut ( Pyrénées) pou r étudier le transfert
des R E E en m i l ieu carbonaté . Les approches
util isées sont la réa l isation de bilans élémenta i res
et isotopiques lors du métamorphisme et l'étude
expéri mentale de la sol u b i l ité des REE et des
H FS E en conditions métamorphiques.
T RAÇAG E I S O TO P I Q U E ET DATAT I O N D E S M I N É RA L I SAT I O N S
Toute concentration minérale représente dans la lithosphère une anomalie géochimique susceptible
d'être exploitée ration n e l l ement. La recherche fondamentale sur les ressou rces m i nérales a donc une
i m portan ce capitale car elle permet d'établir des modèles préd ictifs q u i ciblent la prospection et l'orientation
d e l'i nventa i re minéra l . Des enjeux de société et des défis scientifiques majeurs apparaissent et s'agissant
des méta ux associés aux g isements mag matiques s . l . , des questions fondamentales peuvent être abordées
par l'étude des compositions isotopiq ues des mi néralisations. Ces questions concernent à la fois la datation
et la détermi nation des sou rces des gisements. La datation peut être effectuée soit sur les mi néra l isations
1 22
elles-mêmes par la méthode Re/Os, soit sur les mi néraux accessoi res piégés dans les méta ux ou les
minéraux porte u rs par les méthodes U/Pb, Sm/Nd. Le traçage isotopique des m éta ux et éventuel lement
des i nclusions magmatiques par les isotopes sta bles (0-H-S) ainsi que par les isotopes rad iogén i q u es (Os,
Pb) permettent de défi n i r les sou rces et les affi liations magmatiques des m i néral isations. I l est nota m ment
possible d'esti mer les apports relatifs des sources mantelliques et crustales.
L'approche d u CRPG pou r aborder ces q uestions est très spécifique, la recherche s'appuyant sur les
équi pements d u centre, notam ment la sonde ionique et les laboratoires d'isotopes sta bles et rad iogén iques
q u i permettent d'apporter des éléments de réponse aux trava ux de terrain réalisés par ses cherche u rs . Le
sous-thème «Traçage isotopique et datation des minéralisations» mérite plei nement son affichage dans l e
thème M a g m a e t Flu ides profonds» d a n s le cad re d u quadriennal 2008-20 1 1 , dans l a mesure où l e s s uj ets
abordés reposent sur les transferts de magmas et leur interaction avec l'encaissant. Il se com pose de deux
chantiers : (i) u n chantier « méta ux » en liaison étroite avec les processus magmatiques et (ii) u n chantier
« gemmes » plus orienté vers les interactions entre magma et croûte conti nentale.
Chercheurs : Pierre Barbey, Guillaume Caumon, Alain Cheil letz, Etienne Deloule, Gaston G i u l i a n i ,
D a n i e l Ohnenstetter, Maryse Ohnenstetter, Laurie Reisberg , Jean-Jacques Royer
Collaborations : D. Bois et M. Jébrak (Canada), D . Gasquet (Cham béry), E. Gonzalez, G. Levresse
( Mexiq ue), A. Mouttaqi (Maroc), J . L . Paq uette (Clermont) M . C . Boiron, A-S . André , J. Leroy, J. D ubessy
et M. Cu ney (G2R), N. Arndt (Grenoble), D. Rakotomanana (Madagascar), F. Poitrasson (Toulouse), A . E .
Fall ick (Glasgow), M . Rakotond razafy (Antananarivo)
Doctorants et stagiaires : O. Rabeau (cotutelle I N P L/UQAM-Montréal), S. Rakotosamizanany (Université
d'Antananarivo, I RD , C RPG/C N RS), A. Ratefiari m i no (stag iaire PGRM Madagascar)
Financement : D IVEX (Réseau pour la d iversification de l'exploration m i nérale au Québec); M i n i stère
des Ressou rces Naturel les et de la Faune du Q uébec, accord de coopération scientifi q u e avec I'ONHYM,
a l location de thèse, I RD, S U E RC, AN R blanc pour 2008 ou autre spécifique sur l'Afri q u e .
L E S M ÉTA U X
Iden tification des mécanismes de contrôle des flux de matière dans la lithosphère
continentale au moyen de l 'étude des concentrations métallifères
Nous nous intéressons aux g isements d e
méta ux précieux (Ag-Au) sur trois exem ples :
Anti-Atlas maroca i n , ceinture centrale Mexica i n e
e t Abiti b i . Dans le premier cas l'objectif est d e
déterminer le rôle d e s m u ltiples réservoi rs d e
la l ithosphère conti nenta le à l'orig ine d u stock
métal concentré, dans le cad re de l'évol ution
ta rdi-panafricaine de la marge conti nentale Anti
atlasique (Gasq uet et al. , 2005). Nos trava ux
ont permis d'établir l'âge et la sou rce de l a
minéralisation (Cheilletz et al. , 2002 ; Levresse
et al. , 2003 ) . Au Mexique, nos premiers résu ltats
montrent pour la première fois l'implication d ' u n
mag matisme de type ada kitique d a n s la genèse
des mi néralisation s Au-Fe d e type skarn . N otre
objectif est notamment la ré-i nterprétation des
modèles génétiq ues de certa ins g isements
de type VMS ( F rancisco y Madero ) ou S ka rn
(Charcas).
L'établissement
de
nouveaux
modèles métallogéniques permet de prod u i re,
en partena riat avec les entreprises concernées,
des g u ides d'exploration extrêmement efficaces
aux échel les tactiques et stratég iques. Enfi n , sur
l'exemple de la ceinture volcano-séd i menta i re
archéenne de l'Abiti b i , notre objectif est d e
quantifier l e s tra nsferts à partir d e l a modélisation
géométrique et n u m ériq u e des corps m i néra l isés.
Datation, traçage des sources et contexte des minéralisations de la bordure NW du
craton Ouest africain (Sahara marocain)
Le contexte géolog ique d u sud maroca i n
consiste en u n domaine archéen, prolongation
occidentale de la Dorsale Reg u i bat, et un
domaine néoprotérozoïq ue repris à l ' Hercynien
(Mauritanides). De natu re essentiellement calco
alca l i n e/sub-alcaline pou r la partie panafricaine, le
magmatisme s'accompagne de m i néra l isations de
typologie variées : stratiformes VMS, épitherm a l ,
rem placement ( Barodi e t al. , 2002 ; Levresse e t
al. , 2004). L e s premières phases d'exploration
d u Sahara marocain ont mis en évidence de
nouvelles cibles, notam ment : magmatisme
alca l i n (carbonatites), mag matisme anorthositique
(gabbros, anorthosites). I l apparaît donc u n
enjeu économ i q u e e n ra ison d e s ressou rces
potentiellement associées à ces roches ( C u , Au , Ti ,
REE, N b ) . En amont de cet i ntérêt économique se
situent deux enjeux scientifiques : (i) l a g enèse et
l'évol ution des minéra l isations dans les contextes
polyphasés (datation, traçage des sources,
etc.), et ( i i ) la sign ification d e ces d ifférents
mag matismes s u r l'évolution géodynamique
de la bordure NW d u craton o uest-africa i n qui
reste à ce jour mal con n u e . L'expertise q u e nous
avons acquise, d ' u n e part, s u r la datation des
zircons hyd rothermaux ( Pel leter et al. , 2007) et
1 23
la méthode Ar et, d'a utre part, sur le Panafricain
et Hercynien d e I'Anti-Atlas m a roca in (Gasquet et
al. , 2005) et sur l 'Archéen et le Paléoprotérozoïq ue
de l a Dorsa le Reg u i bat ( B a rbey 1 974, 1 975 ;
C u ney et al. , 1 975 ; Lahondère et al. , 2004 ), nous
permettent d'aborder ce sujet dans les meilleures
conditions.
L e système Re-Os : datation et traçage des sources des minéralisations
Le cou p l e rad iogénique Re-Os est d'un i ntérêt
particulier dans les i nvestigations méta l logéniq ues
car il est le seul système isotopique qui permet
la datation de la m i néra l i sation el le-même, pl utôt
q u e cel l e des phases s i l i catées associées. En
outre, en ra ison d u contraste im portant de la
com position i sotopique d e l'osm i u m entre la
croûte conti nentale et l e m antea u , ce système est
également un exce l lent traceu r pour l ' identification
d e la sou rce des méta ux dans les g isements . Au
C R P G , les ana lyses Re-Os ont déjà été exploitées
pour contra i n d re la sou rce des métaux dans le
g isement géant d'argent d ' I m iter, Maroc (Levresse
et al. , 2004), et pour dater la m i néralisation à
C u ivre et or de l ' i ntrusion de Bolcana, Rou manie
(Cardon et al. , soumis). G râce à sa souplesse,
ce système sera u n com posant i m portant de
nombreuses études méta llogéniq ues en cou rs
ou prévues dans les an nées à ven i r, par exemple
sur des projets concernant les g isements d'or et
d e chrome de Madagascar, et les mi néralisations
a u rifères hercyn ienne en E u rope. Ces études
seront menées en col l a boration étroite avec des
cherche u rs d u G2R.
Transfert e t dépôt des éléments d u groupe d u platine (EGP) et d u chrome
dans les chambres magmatiques
Notre objectif est d ' a border l 'orig ine des
m i néra l i sations en E G P sur l es exemples du
B ushveld etAnd riamena. Les études géoch i m iques
récentes entreprises dans le complexe du
Bushveld i nvoq uent l ' i njection d'un magma
spécifique, conta m i n é par l a croûte conti nentale,
et porteu r de l a m i néral isation plati n ifère, à
l'orig ine du Merensky Reet (Arndt et al. , 2005).
Cela contraste avec les précédents modèles q u i
envisagea ient le m é l a n g e d u magma résident
après le dépôt d e l a p l u part des u ltramafites avec
un a utre magma (soit de com position semblable
a u magma parent des u ltra mafites d u Bushveld,
soit très évo l u é et issu de la cristall isation des
u ltra mafites, soit a l u m ineux, contaminé par la
croûte et parent des l eucogabbros de la zone
principale reposant a u -dessus d u Merensky
Reet) . Les travaux pré l i m i n a i res mettent en
évidence u n contraste l itholog i q u e et géoch imique
entre les assemblages i nterstitiels et les incl usions
magmatiques associés à l a mi néralisation
d ' u n e part, et les phénocrista ux et minéraux
poeci l itiques d'a utre part, ces derniers montra nt
éga lement des évol utions cryptiques contrastées
en fonction de l e u r position stratigraphique dans
l ' u n ité. Tout ceci conforterait l ' hypothèse de la
p résence de magmas d isti ncts lors d u dépôt de
la m i néralisation plati n ifère. Notre objectif est
donc de ca ractériser l'origine des assem blages
pétrog raphiques (par d ifférentes approches dont
l a sonde ionique) d ' u n e section de l ' u n ité du
Merensky Reet, à Rustenburg , afi n de décrypter
la présence et l 'orig ine de différents magmas,
leur mode de mise en place et évol ution dans une
zone transitoi re clef de la cham bre magmatique
d u B ushveld .
Par a i l l e u rs, le lien entre mi néralisation
chromifère et m i néralisation en EGP existe
aussi, d'une manière plus générale, dans
les ophiolites et les complexes alaskéens. A
Madagascar, des m i néra l isations plati n ifères ont
été découvertes dans des i ntrusions su pposées
néoprotérozoïq ues, dont l'origine par rapport aux
chromitites d'Andriamena, réputées archéennes,
est problématique. Les études de terra i n et
pétrog raphiq ues sur les chrom itites d'Andriamena
montrant des variations sign ificatives de la
com position des chrom itites, notre approche sera
d ' util iser les méthodes Re/Os et Sm/Nd pou r dater
ces minéra l i sations et leur encaissant, déterm iner
l'origine des magmas parents et le type de
complexe porteu r.
LES G E M M ES
Les gisements de corindons gemmes associés a ux basaltes alcalins
L'objectif de la recherche est l'étude des
sa p h i rs et des rubis associés aux environnements
basaltiques nota mment de Madagascar, Ta nzanie,
Camero u n , Chine et Austra l i e . I l s'agit d'étud ier
soit les g isements pri m a i res d e rubis et de saphirs
associés a ux basa ltes ( F ig . M F P3, page suivante),
soit les placers l iés a u déma ntèlement de ces
derniers . L'étud e des ca ractéristiques ch i m iques,
1 24
m inéra log iq ues et isotopiq ues de ces cori ndons
ainsi que cel les des basaltes va permettre de
contri buer a u débat i nternational sur l'orig ine
d e ces cristaux ( mécan ismes de formation
métamorphique, magmatique ou hybride). L'étude
pétro-géoch imique des xénol ites et enclaves
associés aux basaltes vont nous appo rter des
i nformations primord i a les sur la nature d e la
croûte profonde et du mantea u infra-continental
a u Cénozoïq ue. Le cou plage des
pétrog raphiq ues,
données
et
géoch imiq ues
radiométriq ues permettra de
proposer u n ou des modèle
(s) de formation pour ces
g isements . Par ailleurs,
l'étude gem molog ique et
isotopique des d ifférents
types de saph i rs et de
rubis nous permettra d'éta b l i r u n e ca rte d ' identité
m i néralog ique et isotopique pour chaque
g isement avec u n e appl ication certaine
à
la
certification
com merciale.
Les cha ntiers sont répartis sur
les d ifférents conti nents: Afrique
Ta nza n i e ,
(Camero u n ,
N igéria,
Madagascar), Asie (Chine, Vietna m ,
Australie), E u rope (France), Amérique
du sud (Colombie), Améri q u e d u N o rd
(Etats- U n is)
Fig. MFP3. Xénocrystal de saphir
bleu inclus dans un basalte alcalin
du Changle (Chine). échelle : 1 cm
de long
1 25
1 26
S U R FAC E D E N OT R E P LA N È T E
P R OC E S S U S N AT U R E L S E T A N T H R O P I Q U E S
A n i mate u rs : Ra p h a ë l P i k et J é rô m e Lavé
Ce thème d e recherche se propose de
fédérer les actions condu ites a u CRPG
autour des p rocessus q u i affectent la
su rface de notre planète et qui, tout en
modelant son évo l ution, ont pu contrôler
les variations d u climat et des g rands cycles
géoch i m iques. La s u rface de la Terre est en effet
une i nterface complexe entre l'expression superficielle
de la géodynamique interne et les cycles externes de
l' hydrosphère, de l'atmosphère et d e l a biosphère . Au delà des
éq u i l i b res naturels q u i ont caractérisé son évo l ution depuis plus de
4 . 5 Milliards d'années, la su rface de notre planète et notre environ nement
actuel sont aussi fortement infl uencés depuis quelq ues centa ines d'an nées
par l'activité de l'Homme et notam ment son i m pact sur l'exportation des sols, la
pollution de l' hyd rosphère et le réchauffement du cli mat.
Cette i nterface, qui est matérialisée par le rel i ef terrestre, a donc la particularité d'être à la fois l e témo i n
privi légié e t accessible d e s processus q u i rég issent la dynamique de notre planète, a i nsi q u e le terra i n de
jeu de tous les acteu rs de l'érosion et des processus superficiels naturels o u anthropiques. N otre démarche
scientifique pour a border l'étude de ces processus est basée sur notre expérience d u développement
et de l'util isation de traceu rs géoch i m iques, de l'observation et la modélisation des obj ets géologiques
et des processus physiques associés. Ces recherches se feront en all iant l'expérience, l'expertise et la
complémenta rité de 14 chercheurs et enseignant-chercheurs ( 10 ETP) dans les domaines d e la g éoch i m i e ,
géochronolog ie, géologie structurale e t séd i mentaire, géomorphologie, e t modélisation n u méri q u e .
Quatre axes de recherche sont d isti ngués d a n s le document ci-après dans u n souci d e clarté e t d e
synthèse . I ls sont b i e n sûr thématiquement extrêmement l i é s e t i nterdépenda nts e t seront souvent abordés
conjoi ntement par les d ifférents acteu rs de ce thème de recherche sur des chantiers phares de l a su rface
du globe.
-
T E CTO N I Q U E , E X H U M AT I O N ET É VO L U T I O N D E S R E L I E F S
Chercheurs : Stéphanie Duchêne, Mary Ford , Ch ristian France-La nord , Jérôme Lavé, Raphaël P i k
Doctorants et post-doctorants : Aud rey B i l lerot (2007-20 1 0), Lise S a l l e (2006-2009 ), N icolas Backert
(2004-2007), P. Steer (2007-20 1 0 , co-d i r. ENS-Paris), doctorants coop. I P G P, I PG S .
A la surface de notre planète le modelé d u paysage est le résu ltat d'i nteractions complexes e t variables
dans le temps et l'espace, entre une tendance générale d'orig ine tectonique qui crée des rel iefs et des
bassins, et une tendance inverse qui réd u it les i rrégularités topog raphiq ues par érosion et séd i m e ntation.
L'évol ution des rel iefs est donc contrôlée à la fois par des forçages internes (dynamique d e la lithosphère) et
par des forçages externes (dynamique du cl imat). Par une approche mu lti-d isci plinaire, a l l i ant observation,
expérimentation, qua ntification et modél isation, notre but est de mieux com prendre , sur des chantiers phares
de la su rface du g lobe, les processus qui contrôlent ce système, de façon à ca ractériser les i nteractions et
rétroactions entre tectonique, érosion et cli mat.
C O N T R Ô L E S D E S I N T E RAC T I O N S S O U L ÉV E M E N T - É R O S I O N - S É D I M E N TAT I O N
C O U P LAG E S E N TR E P R OC E S S U S P R O FO N D S E T S U P E R F I C I E L S
Dans les zones soumises à de la tectonique
active ou récente , la création de topog raph ies
positives conduit le plus souvent à un
accroissement de l'érosion, qui éventuellement
peut cond u i re à u n état d'éq u i l i bre pour leq u e l
l'érosion compensecomplètementl'épaississement
tectonique et permet le m a i ntien d ' u n rel ief en
moyenne stationnaire . Ces processus actifs et
opposés opérant dans l'évolution des chaînes
de montagne laissent différentes e m prei ntes q u i
1 27
permettent de retracer pou r partie cette évol ution
et éventue l l ement d e démêler l'enchaînement des
causes et des conséq uences dans les interactions
q u i l ient ces deux processu s . Sur l'évol ution long
terme, c'est à d i re pour s u ivre une orogénèse
s u r plusieurs m i l l ions d ' a n nées, les méthodes
thermochronolog i q u es permettent d'a ppréhender
loca lement l ' h isto i re de l'ex h u m ation des massifs,
tandis q u e l'étude des a rch ives séd i mentaires
dans les bassins proximaux à périphériques nous
l ivre une histoi re complémentai re sur l'érosion de
la chaîn e . Pour q u a ntifier la remontée des roches
au cou rs d ' u n e orogène, leur refroid issement
associé , et les taux de dén udation correspondant
lorsque l'exhu mation n'est pas tectonique, une
panoplie d e thermochronomètres de ha ute (U-Pb,
Lu-Hf, Sm-Nd) à basse (U-He) température ont
été développés au C R P G dans le quadriennal
précédent. L'étude des a rchives séd i menta i res
dans les bassins associés au déma ntèlement
(avant-pays o rogéniques, bassins océaniq ues)
nous perm et q u a nt à elle d'accéder à une
l ectu re plus conti n u e dans l e temps, ainsi q u'aux
périodes plus anciennes et précoces de l'évolution
orogén i q u e . Dans les bassins d'avant pays,
l'arch itecture stratig ra p h i q u e , la distri bution des
faciès et les i nteractions tectono-sedimentai res,
couplées avec des traceu rs géoch i m iques et
palée-environnementaux donnent des i nformations
sur le rôl e relatif des processus tectoniq ues
et cli mati q u es et l'évol ution géodynamique du
bassin et d e l a chaîne d e montag ne sou rce des
séd i ments .
Les d ifférents chantiers proposés pou r le
futu r q u a d ri e n n a l sont, dans cette perspective,
l'occasion d e mettre en oeuvre ces méthodes
com plémenta i res pou r étudier d iverses «surfaces
d ' i nteractio n » ca ractérisées par des contextes
cli matiq ues et tectoniq ues variés.
SP:
2000. 0
4000.0
6000.0
4.60
DSDP2 1 8 /MBF- 1 A
4.
6.
1 28
8000
0
MBF-4A
•
1 0000.0
La col l ision Inde-Asie, en particu lier le système
H i malaya-Ti bet, représente une orogénèse sur
laquelle historiq uement les chercheurs d u CRPG
se sont souvent focal isés. De part l'étendue de la
zone et des problèmes à com prendre, une grande
part de notre activité va conti nuer d'être foca lisée
sur les d ifférentes marges du plateau ti béta i n
avec a u S u d le front H i malayen, l e s chaînes d u
Nord telle le K u n l u n Occidental (coop. I PGP
I PGS), ou encore la chaîne des Long menshan
sur la bord u re Est (coop . E NS-Paris). Dans
cette dern ière, l'évolution des n iveaux crusta ux
médians de la chaîne, évol ution largement
ancienne (du protérozoïq ue a u début d u tertia i re),
sera comparée à l'évolution des n iveaux crusta ux
superficiels,
ainsi
qu'aux
caractéristiques
morpholog iques et géophysiq u es actuelles d e
la chaîne de façon à répond re a ux q uestions
suivantes q u i restent en suspens pour expliquer
ce relief atypique : l'exh u mation observée depuis
le tertiaire est-elle uniquement su perficielle ou
s'accompagne t'elle d'une exh u m ation de roches
d'origine profonde compati bles avec u n modèle
de tra nsfert de croûte i nférieure vers l' Est du
plateau d u Ti bet ? existait-il déjà u n relief avant
le cénozoïq ue ? quel est l'héritage de l'orogenèse
i ndo-sinienne sur ce rel ief ?
S u r la bord u re sud de l ' H i m alaya, l'étude
du bassin d'avant pays de l ' H i malaya oriental
Projet IODP 552. Transect de six forages à B oN
permettant de reconstituer une coupe complète du
cône du Bengale intermédiaire. La profondeur de
pénétration est de 1 500m pour le site MBF-3. Les
objectifs comprennent le reconstitution détaillée
de la migration des centres d'accumulation de
puis le Pliocène, l'histoire Néogène du bassin et
l'échantillonnage du cône pré-Miocène .
GeoB97.0201027 ·
12000. 0
14000.0
16000.0
18000.0
20000.0
.L...-...l �
-....�
..
�
�
�
....-.
.-L
MBF-SA
MBF-2A
MBF-6A
M B F-3A
(coop. LGCA) viendra com pléter notre v1s1on
existante d u contexte de l ' H i malaya centra l et
apporter des informations sur l'évol ution d ' u n
seg ment de la chaîne où contextes tectoniq ues,
cli matiques et l ithologiq ues sont d ifférents . Plus
en ava l , nous regarderont aussi comment varie
le rég ime d'érosion H i ma layen au cou rs d u temps
à partir des enregistrements séd i mentaires dans
le Cône d u Bengale, et ce notam ment a u travers
du futur projet « IODP 552 Enregistrement de
l'érosion de l ' H i malaya depuis l'Oligocène » . Ce
projet I O D P, qui prendra la forme d'un transect
E-W de six forages dans le cône du Bengale
i nterméd iaire (8° N ) , est mai ntenant prêt à être
plan ifié est sera probablement réa l isé lors d u
prochain quadrien n a l . L a reconstitution de fl ux
d'érosion fiables à l'échelle d u Néogène est en
particu lier ind ispensable en vue d'une esti mation
de l'impact g lobal de l'érosion h i malayenne, d'une
compréhension des i nteractions entre l'orogenèse
h i malayenne, le développement de la mousson
asiatique et les processus de forçage d u cycle du
carbone.
En contrepoint à l'étude d u bassin d'avant
pays h i malayen , l'étude d u bassin d'avant pays
des Alpes (coop. Tota l , I FP) permettra d ' i l l ustrer
les stades précoces (par exemple d isparus en
H i m alaya) de la col l ision avec le passage d ' u n
bassin « so us-rempli» à comblé, e t d'étudier avec
plus de déta i l l'arch itecture stratigraphique, la
distri bution des faciès et les i nteractions tectono
sed imentaires dans les plis de couverture .
Enfin l'étude d'un système en extension fournit
l'opportun ité d'étud ier la réponse de l'érosio n ,
la séd imentation e t l e s cou plages tectoniq ue/
érosion dans un contexte tectonique d ifférent
des précédents. C'est le cas de l'évol ution des
systèmes de rift où un relief de marge est associé
à u n bassin le long des fai l les normales. Dans
cette perspective, nous conti nurons notre étude
d u rift de Cori nthe, au sein d'un prog ramme
E u ropéen (Cori nth Rift Laboratory) de façon à
défi n i r les rôles relatifs des contrôles cli matiques
et tectoniq ues sur le rempl issage syn-rift, en
particulier sur les Gil bert Deltas géants . La
reconstruction de la géométrie, la cinématique
et l' évol ution 3 D d u réseau d e fa i l les normales
a aussi pour obj ectif de mieux comprendre
comment la l ithosphère conti nenta le accommode
la déformation en contexte d istensif à d ifférentes
échel les de temps et d'espace .
Par ail leurs, l'étude de cas naturels pour
mettre en évidence des i nteractions ayant l i e u à
l'échelle d'une orogène, gagne à être complétée
par une approche de modélisation q u i permet
de caractériser la sensibilité des systèmes
orogéniq ues aux d ifférents forçages et d'identifier
les sig natures et observables les plus perti nentes .
Ainsi la mise en évidence de possi bles couplages
au n iveau de l a s u rface de la terre entre les
d ifférentes enveloppes a été l e fa it essentiellement
d'approches n u mériques a u début des an nées
90. Néanmoins, ces travaux pionniers et ceux
qui les ont suivi sont loin d'avoir a ppréhender et
étudier l'ensem ble des boucles d e rétroaction . En
contrepoint à l'étude de l aboratoi res naturels ou
de grandes orogènes présentée précédemment,
une démarche d e modélisation n u mérique sur la
base d'un code thermo-méca nique (CASTE M )
sera donc menée en colla boration avec R . Catti n
à l' ENS Paris, en metta nt l'accent sur trois poi nts .
Premièrement il s'agit d'implémenter des lois
d'érosion plus réa l i stes pour éta b l i r l'ampleur et
les lim ites de la boucle de rétroaction topographie
-> érosion -> tecto n i q u e . Deuxièmement, l'étude
de l'i nfl uence de l a topog raphie sur le cli mat et
en particu lier sur les précipitations orog raphiq ues
permettra de mieux ca ractériser les disymétries
prod uites sur une chaîne soumise à une direction
dominante d'apport de masse d'air h u m ide et d e
comprendre sur d e longues échelles de temps
la formation et le m a i ntien d e ha uts plateaux
orogéniq ues secs (voir également le sous-thème
su ivant) . Troisièmement, l'i nfl u ence de la l itholog ie
sur l'érosion et son couplage avec l'évolution
thermomécanique, via le méta morphisme et les
changements de phase, seront i ntrod u its dans
les modèles n u mériques afi n de ca ractériser
l'évol ution des chaînes de montagne ainsi q u e
l e u r phase de décroissance après a rrêt de la
tectonique.
PAL ÉO-TO P OG R A P H I E S ET ÉVO L U T I O N DES H A U TS P LA T E A U X
Dans l'étude d u fonctionnement de l a surface
de notre pla nète, la formation de rel iefs n'a pas
sim plement u n i mpact en terme de bilan d 'érosion/
altération et de contrôle long-terme d u cli mat
global, mais aussi en terme de «géométrie » ,
les reliefs pouvant affecter le transfert des
masses d'air et contrôler le climat localement
ou rég ionalement, en créant des ba rrières
orog raphiq ues plus ou moins pérennes.
va riations
ces
Pour
appréhender
topog raphiq ues i l est nécessa i re de considérer
les variations paléo-altitudinales des reliefs, et
notam ment cel les des g rands plateaux, comme
ceux d u Tibet o u d'Afriq u e d e l' Est, q u i par l e u r
altitude élevée et l e u r extension géographique,
représentent des ba rrières efficaces. A la
différence des zones orogéniq ues en constante
exh umation, les platea ux possèdent u n e surface
relativement plane q u i permet de préserver des
objets géologiq ues (volcanisme, petits bassins)
ayant pu enregistrer les variations d'a ltitude de
ces platea ux. Nous avons entrepris de développer
dans le quadriennal précédent des traceu rs d e
ces paléo-altitudes via l' uti lisation des expositions
fossiles au rayon nement cosmique (Thèse de
PH Biard). Nous envisageons de pou rsu ivre cet
1 29
Nous sommes nota m m ent engagés dans l'étude
de la marge sud d u Tibet (coop. I PG P et ENS
Lyon) où nous envisageons d'étudier l'histoi re
d u soulèvement du platea u Tibéta i n à travers sa
compati b i l ité avec l ' i ncision de ses trois g randes
rivières (Mékong, Salween, Yang Tsé). Nous
nous attacherons aussi, avec cette a pproche, à
contraindre le soulèvement des ha uts plateaux
Eth iopiens et l'évol ution morpholog ique des rifts
q u i les bordent (nota m ment cel u i de la marge
Afar), d e façon à éva luer leur i mpact potentiel
sur l'arid ification de l'Afrique de l' Est à la fi n du
M iocène, et donc leur rôle en tant que facteu r
forçant d e s cond itions environ nementa les q u i
o n t con d u it à l'apparition d e s hom i n idés d a n s ces
bassins d'Afrique.
enjeu i mportant q u e représente l'obtention de
pa lée-a ltitudes fia b les, nota m ment en couplant les
approches uti l isant les isotopes cosmogéniq ues
(proxy de l'altitude) et de nouveau traceurs
absolus de la tem pératu re util isant certaines
com b i n aisons d ' isotopes stables (M7, 1\180, cf.
section palée-enviro n nements).
U n e a utre voix q u e nous utiliserons pou r
reconstru i re
les
évol utions
topog raphiq ues
consiste à com b i n e r u n certai n nom bre
de contra intes q u antitatives sur l'évolution
morpholog i q u e actue l l e d ' u n e marge de platea u
(don nées cosmogéniq ues thermochronologiques,
. . . ) d e façon à pouvoir contra i n d re un modèle
n u méri q u e d'évolution du paysages (LEM ou
SPM) à partir d e ces don nées, et ainsi tester la
com pati bil ité d e différents scéna rios d'évolution.
D Y N A M I Q U E D E L ' É R O S I O N P H Y S I Q U E ET C H I M I Q U E
Chercheurs : G u i l l a u m e Caro, C h ristian France-Lanord, Jérôme Lavé , Fabien Palhol, Raphaël Pik, Laurie
Reisberg , C l a i re Rol l ion-Bard, Nathalie Vig ier
Doctorants et post-doctorants : Maarten Lu pker (2007-20 1 0), Maxence Pa u l (2004-2007), Matth ieu B u reau
(2004-2007), E m i l e Boulou B i Boulou (2006-2009) .
Comprendre e t évaluer l'ampleur e t l'infl uence des couplages entre tectonique, cli mat e t érosion sur
l'évol ution d ' u n e orogenèse o u d u cycle du carbone ; comprendre la réponse des reliefs et paysages
conti nentaux aux changements cli matiq ues, passés ou futu rs ; ou encore amél iorer notre lecture des
a rch ives séd i m e ntai res en termes tectoniques ou cli matiq ues ; renvoient au besoin criant de q u antification
des processus d e l'érosion, en particu lier d u transport physique et de l'érosion chimique.
Dans l e cad re d u proch a i n q uadriennal, nous envisageons d'a ppréhender cette caractérisation su ivant
plusieurs axes : l e développement de nouveaux traceu rs de l'érosion et de certains processus érosifs, la
caractérisation expéri mentale des processus, la modél isation n u mérique de l'érosion d'un bassin versant ou
d'un orogène avec en vis à vis comme test ultime plusieu rs études de cas ou de g rands chantiers ciblés et
fédérateu rs . Cette dernière démarche représentant le tra it d ' u n ion naturel avec l e sous-thème précédent à
savo i r l'évo l ution des orogènes en réponse à l'érosion ou encore avec le sous-thème su ivant pour ce q u i est
de l ' i m pact environnemental du cycle du ca rbone au cou rs du phanérozoïq ue, ou du message cli matique
e n registré par les marq u e u rs géomorpholog iques.
D Y N A M I Q U E DE L ' É R O S I O N P H YS I Q U E E T DU T R A N S PO R T D E S S É D I M E N TS
Dans la plu part des paysages, le résea u
hyd rog raphique a u n rôle prépondérant. Les
rivières ont en effet à la fois un rôle de convoyeu r
d e s séd i ments en provenance d e s versants e t un
rôle de contrôle d u n iveau de base des versants.
Bien qu'el les ne représentent pas plus de 5% de
la surface totale d u paysage, les rivières sont
donc les acteu rs prépondérants de l'évol ution
de la topog raphie à g rande long ueur d'onde
et des cou plages climat/tectonique/érosion.
Les phénomènes fl uviaux comme l ' i ncision
et la réd uction de taille des séd i ments au
cou rs du transport fluvial, seront appréhendés
-.
E
.�
.§.
0
-1
�
0
60
Horizont;-!:istance (c��
Mesure de l'incision fluviale sur le fond et les flancs
d'une rivière traversant les plis frontaux himalayens
(thèse en cours de M. Dubil/e). (En haut) Appareil de
20()
...., mesure utilisé en 2005 puis en 2006 sur les mêmes
profils microtopographiques pour mesurer l'incision ;
(en bas) Exemple de mesure de l'incision due à la
mousson 2006 d'une dalle de grès subhorizontale et
' affleurant au dessus du niveau d'étiage.
....__
�
.
___.
...._
_
_
_
_
_
.
_
___.
..._
_
_
___,_
-.--
2 ...
� L------�
w
1 30
essentiel lement via des études sur un dispositif
expéri mental (canal ci rcu laire), la modélisation
physique d u transport et des mesures répétées
de terra i n de l'i ncision du substrat sur une ou deux
rivières bien instrumentées.
Les processus de transport fl uvial ont été
assez largement étud iés par les hyd rauliciens,
néanmoins u n travai l i m portant reste à mener sur
les phénomènes de ség régation . Les d ifférentes
phases m i nérales et granulométriques présentes
dans un séd iment ne sont pas transportées de
man ière identique : cela se trad u it au sein d'une
tranche d'eau par une ségrégation verticale de l a
com position ch imique, e t à l'échelle d'une plaine
d ' i nondation et d ' u n delta par des stockages et le
déstockage préférentiels de certa ins éléments .
Cette
problématique
sera
essentiel lement
appréhendée par l 'échanti llonnage de rivières
actuelles, des mesures géochi miq ues de bilans
d'éléments ou le traçage des temps de stockage
via les séries de l ' U ra n i u m (coop. CGS et I PGP).
En dépit de l ' i m portance des processus
fl uviaux, les versa nts exercent u n certa i n contrôle
sur la capacité de transport et d'incision des
rivières au travers nota m ment de la d istri bution
de ta i lles des produ its d e l'érosion et bien sûr
fournissent l'essentie l des prod u its de l'érosio n .
I ls o n t donc une i m portance m ajeure sur l e s b i l a n s
e t traçages géoch i m iq ues déterm i nés à p a rt i r des
sédiments exportés dans les bassins. Cependa nt,
i l existe des phénomènes de ség régation
chimique et particu l a i res via la pédogénèse et
le transport préférentiel dans les d ifférentes
phases d u transport fl uvial (dissoute, charge
solide en suspensio n , charg e sol ide d e fond) qui
vont infl uencer les bilans géoch i m iques. L'étude
des phénomènes de versant se concentrera
notam ment sur la signature géoch i m i q u e
d e s processus via l' uti l i sation d e s isotopes
cosmogéniq ues et de traceu rs tels que les
isotopes stables légers .
C YC L E D U CA R B O N E ET É R O S I O N C H I M I Q U E
En regard des enjeux environnementaux et
sociétaux actuels, le cycle du carbone tient une
place à part. La complexité des mécan ismes en jeu
q u i font i ntervenir surface terrestre , atmosphère et
hydrosphère, ainsi que les processus physiques,
ch imiq ues ou biologiq ues, donnent également un
caractère particulier à l'étude du cycle d u carbone
et des éléments q u i y sont i ntimement l iés (e.g .
Mg, K). Quantifier les fl ux de consommation de
co2 par a ltération conti nentale et fl ux particulaire
de carbone organique est une préoccu pation
centrale pour modéliser à toute échelle de temps
les forçages géolog iq ues sur le cli mat. Nous
poursuivons la démarche de traçage de l'altération
par le développement de nouveaux traceu rs
isotopiques du cycle bio-géoch imiq ues (Li, Mg,
K),l'util isation de traceu rs classiques (Sr, Os, ô180 )
et l'analyse de l'expression de l'altération dans les
séd iments détritiques. É galement nos recherches
sur l'exportation du carbone organique dans
les bassins se pou rsuivront sur des exemples
particu l iers. Une attention particu l ière sera
apportée à la recherche de la réponse de rég imes
d'altération aux contrai ntes cli matiques à parti r
d'enregistrements séd i menta ires récents et de
com paraisons de bassins actuels ( H i malaya,
Amazone, S i bérie . . . )
D u rant le quadriennal précédent, nous avons
montré que la formation des arg i les et le recyclage
par la végétation sont deux paramètres clefs q u i
déte m i nent l e s com positions isotopiques d u Li et
du Mg des silicates et en sol ution . L' uti lisation d e
ces traceurs e t leur i ntég ration d a n s d e s modèles
globaux nécessitent maintenant u n trava i l de
cal i bration des fractionnements isotopiques
associés à l'altération et au recyclage par les
plantes . Nous poursu ivrons expéri mentalement
ces voies via des synthèses d'arg i les, et des
réactions de su bstitution et d'adsorption associées,
et via les croissances d e pla ntes e n m i l i e u
contrôlé. Parallèlement, n o u s développerons
l'étude isotopique de systèmes naturels sim ples,
déjà bien contrai nts, en particulier les rivières et
sols de petits bassins versants 'monolitholog i q u es'
(basaltiques ou g ra n itiques) mon itorés ( e . g .
Hawa i i , Moselle). L'étude isotopique de certains
profi ls d'a ltération anciens, très étudiés, d e la
croûte océanique ( e . g . site O D P 4 1 7) devrait a ussi
nous permettre d'affiner notre connaissance d e
l'altération basaltique, d e s o n i m pact sur la chimie
de l'océan et sur le cycle d u mag nési u m .
L e potassi u m reste l ' u n d e s derniers éléments
majeurs dont les varaitions isotopiques dans le
cycle bio-géoch i m i q u e sont méconnues. Com pte
tenu de la mobil ité de cet élément d u rant les
processus d'altératio n , et de son i m porta nce
dans les mi néraux s i l i catés et les plantes il a
un potentiel fort de traçage des processus d e
néoformation e t de fixation biolog i q u e . L' I C P-MS
à cel lule de col l ision « lsoprobe» d u C RPG est
particul ièrement adaptée à l'analyse du K. Des
développements analytiques, ainsi q u e des tests
sur les fractionnements isotopiq ues du potassi u m
lors de la croissance expéri mentale d e plantes
seront menés. Para l lèlement, nous testerons
le potentiel des isotopes d u Potassi u m comme
traceur des réactions d ites d'a ltération i nverse . Ces
réactions se prod u isent lors d e l a diagenèse des
sédiments en m i l i e u océa n i q u e . E l les i m p l iq u ent la
formation de m i néraux a l u m i n o-sil icatés à partir de
matériel détritique ou biog é n i q u e sur une échel l e
de temps cou rte (quelq ues m o i s à quelques
an nées). L' i m porta nce de ces processus reste
difficile à quantifier à l'échelle globale et le fl ux d e
prod uction de co2 q u i l'accompagne représente
l'une inconnues i m portante du cycle du carbone.
1 31
L' i ntérêt d u K com m e traceu r des mécan ismes
d'altération i nverse réside dans le fa it que K+
est le cation maj e u r i m p l i q u é dans ces réactions.
Cette observation est à m ettre en parallèle avec
le bilan océa n i q u e fortement déséq u i l i bré d u
K, p u isq u 'environ 80% des fl ux vers l'océan ne
sont pas com pensés par les fl ux sortants. Une
approche isotopique d u cycle d u Potassium
pou rrait permettre de mieux appréhender les
fl ux de K océan i q u es , d 'établir un bilan de
masse à l'échelle globale, et, si les résultats sont
concl u a nt, d'éva l u e r l'évolution de ce bilan au
cou rs du temps par l'étude de l'enregistrement
sédimenta i re mari n .
O utre ces nouveaux traceu rs de l'altération,
nous a l lons pours u ivre u n e a pproche de bilan
d'a ltération à partir des séd i ments détritiques
silicatés. Elle sera basée sur le couplage
entre
compositions
isotopiques
d'oxygène
et d' hyd rogène, concentrations en eau et
com positions ch imiques des séd iments . La
com position isotopique d' hyd rogène apportera
également
une
signature
météorique
de
l' hydratatio n . Cette a pproche partira d'une
calibration sur séd i ments de rivières ( H imalaya,
Amazone, Sibérie) prenant en com pte les
processus de ség régation m i néra log ique indu its
par le transport. Elle sera ensu ite appliquée
enregistrements
des
séd i m entaires
sur
marins (Bengale et Amazone) permettant en
particu lier d'ana lyser la réponse de l'érosion aux
changements cli matiques récents .
É R O S I O N D U PAYSAG E : D E LA M E S U R E AU M O D È L E N U M É R I Q U E
Les éta pes principales q u i font su ite à la
q u antification des p rocessus d e l'érosion voire
à la déterm i nation de lois physiques consistent
à i ntégrer l'ensemble des processus (a ltération
et érosion des versants, incision et transport
fl uvia l ) dans un modèle n u mérique d'évol ution d u
paysage ou d e s modèles heuristiques de versant
afi n d 'étudier les réponses complexes du paysage
fl uvial aux forçages tectoniq ues et cli matiques,
o u e ncore l 'évo l ution vers l'aval des signatures
géochimiques ou m i néralogiq ues d ' u n séd i ment
a u cours d e son transport depuis les versa nts
j usqu'aux bassins ou cônes sous mari n . La plu part
des modèles n u mériques q u i ont été développés
j usqu'à présent ont le p l u s souvent fait abstraction
de l'évol ution de la charge séd i menta i re vers
l'ava l , de la complexité des couplages entre
versa nts et réseau hydrog raphique, ou encore des
cou plages entre altération et érosion physique.
N otre démarche consistera pour bonne part à
combler cette lacune. Comme pendant nécessa i re
à cette démarche, les « l aboratoires» naturels et
études de cas représentent le test u ltime de tels
modèles (cf. section précédente). A contrario,
les tests de sensibil ité rendus possibles par les
modèles n u mériques permettront une meilleure
interprétation
des
variations
géoch i m iques
ou a utres observées dans les archives
sédimenta ires.
T RAC E U R S PA L É O - E N V I R O N N E M E N TA U X
Chercheurs : Jean Carig n a n , C h ristian France-Lanord, J érôme Lavé, Fabien Palhol, Raphaël Pik, La u rie
Reisberg , C l a i re Roll ion-Bard , Nathalie Vig ier,
Doctorants et post-doctorants : J e n n u Macca li (coop. Un iv. Quebec, 2007-20 1 0 )
Le climat de la Terre évolue à la fois par le biais de facteurs natu rels, mais aussi sous l'effet des activités
anthropiq ues à ca use d'ém issions i m portantes de C0 , gaz à effet de serre , dans l'atmosphère . La maîtrise
2
et la préd iction d e cette évol ution dans le temps passent par la compréhension et la reconstitution la plus
précise possible des cl i m ats passés. Ces deux aspects vont ensu ite permettre une meilleure modélisation
des climats futurs . Cela passe par une meilleure maîtrise des traceu rs géoch imiq ues et par l ' util isation de
nouveaux outils isotopiques qui permettent de reconstituer les environnements et les climats d u passé, à la
fois en m i l ie u marin et en m i l ie u conti nenta l .
T R AC E U R S D E S M I L I E U X M A R I N S
Les traceu rs des m i l ieux marins sont
principalement issus des carottes séd i menta ires.
L'étud e des ces carottes peut a i nsi nous apporter
des renseignements sur l'évolution des cou rants
marins. Cette potential ité sera util isée pour l'étude
d e carottes séd i m e ntai res du Détroit de Fra m .
Ce détroit est le p l u s i m portant passage des
échanges e ntre les Océans Arctique et Atlantique
Nord , point d e départ du «tapis roulant» des
cou rants océa niques rég issant en g rande partie
l e cli mat de l ' E u rope d e l'Ouest. Cette étude se
fera par l'enregistrement des variations spatiales
1 32
et tem porelles des com positions ch imiques et
isotopiques (Pb, Sr et N d ) afi n de les mettre en
corrélation avec la paléocli matolog ie récente (01 0 ka ), pour évaluer l'évolution des échanges
entre les deux océans en fonction d u climat.
E n outre , les carottes séd i mentaires prélevées
dans des
basins
s u boxiques fou rn issent
des enregistrements à ha ute résol ution des
changements en com position de l'eau de mer. La
corrélation nette entre la com position isotopique
d'Os et celle d'oxygène d u forage O D P 1 002
( Basin de Ca riaco, Venezuela), démontrée par des
travaux récents au CRPG, suggère une d i m i n ution
i m portante de l'appo rt de l'érosion conti nentale
lors des i ntervalles g laciaires. Nous projetons de
confi rmer cette observation par l'étude d'a utres
bassins suboxiques.
L'étude des évol utions cli matiques en milieu
marin se fait également par l'i nterméd iaire
de mesures de rapports isotopiq ues et/ou
élémentaires dans des carbonates biogén iques
comme les foram i n ifères et les cora ux. D u rant
le dernier quadriennal, nous avons montré
l'importance de mieux com p rendre les processus
de biomi néralisation qui affectent l'enregistrement
des marqueurs paléoenvironnementa ux (ex.
ô160, ô11 B, ô44Ca , ô7Li . . . ) . E n effet, l a précision
à laquelle peuvent être con n ues les va riations
passées d u cli mat dépend bea uco u p
de
notre
com p réhension
des
phénomènes responsables d e l'effet
vita l , c'est-à-d i re des processus de
biominéral isation. I l est donc primordial
de savoir à quel degré ces processus
de biominéra l isation altèrent les
paramètres
environnementaux
(températu re , pH, (Ca 2•] , (Mg 2•] , . . . )
de l'eau de mer à partir de laquelle
les organ ismes calcifient. Nous
al lons donc conti nuer e n uti lisant
principalement des org a n ismes dont
la croissance s'est fa ite en cond itions
contrôlées
en
la boratoire
(pH,
températu re , salinité . . . ) . L e s mesures
à échelle m icrométrique, g râce à la
microsonde ionique, cou plées à des
mesures par I C P-MS à m u ltico l l ection
(lsoprobe, VG instr. ) vont a i nsi
permettre une approche comparée
des conditions de ca lcificatio n .
Aquarium au
poussent sous conditions contrôlées.
T R AC E U R S D E S M I L I E U X C O N T I N E N TA U X
En
dehors
des
carottes
g laciaires
correspondant à des environnements bien
particuliers, les trace u rs permettant de remonter
aux cond itions palée-environnementales en m i l ieu
conti nental sont relativement peu nom breux. Afi n
d'amél iorer nos connaissances de l'évolution de
ces m i l ieux, nous com ptons pou rsu ivre l'étude des
variations de températures et de préci pitations sur
les continents, en lien avec les arch ives glaciaires
(moraines, polis) d'une part et les en reg istrements
sédimentai res d'a utre part. Au cou rs du prochain
quadrien nal, nous envisageons de développer
plus avant nos compétences dans la mesure des
conditions climatiques continenta les passées via
plusieurs méthodes :
S u r la période tardi-Quaternaire , nous nous
i ntéresserons aux enregistrements glaciaires
et lacustres, et à la modél isations de ces
phénomènes afi n de remonter aux conditions
de précipitation et de tem pératu re . I l s'agit
premièrement de dater les ava ncées et retraits
glaciaires à partir des isotopes cosmogéniq ues
(1°Be, 3He, 2 1 Ne), deuxièmement de modéliser
la géométrie des lang ues g laciaires et d'i nverser
les cond itions paléocl imatiques à parti r des
extensions dédu ites des morphologies glaciaires.
L' inversion ne fou rn issant qu'un ensemble de
solution (précipitations, tem pératu re),
nous
envisageons de coupler une telle approche avec
l'esti mation des préci pitations via la modélisation
des n iveaux d'éq u i l i bre des lacs (nombreux par
exemple au Tibet ou sur I'Aiti plano) à l a même
époq ue.
Une autre approche pou rrait a ussi être de
combiner ces modélisations avec des estimations
absolues des palée-températu res . Ceci g râce à un
nouveau champ d'application qui s'ouvre dans le
domaine des isotopes stables, avec la mesure des
isotopologues rares des molécules d e C0 . Des
2
travaux récents menés par l'équipe de J o h n Eiler
(Caltech ) ont démontré q u e , dans les carbonates,
la proportion de molécules rares de type 13C16Q160
suit une fonction de la tem pérature de formatio n .
Cette propriété ouvre le cha m p à de nombreuses
applications
pou r
reconstituer
d i rectement
les cond itions de températu re de surface ou
encore les altitudes. L'application de ce type de
traceur n'en est q u ' à ses débuts et des voies
i ntéressantes d'investigations existent sur d'a utres
phases telles que les molécules atmosp hériques
par exem ple. Au cou rs d u prochain q u a d riennal,
nous avons l'intention de développer ce projet
1 33
avec l'acq u isition d ' u n s pectromètre de masse
adapté q u i est demandé dans le cad re d u CPER
« Piateforme géoch i m i q u e » de la FR-EST.
Par a i l l e u rs ,
nous nous i ntéresserons
également à la matière organique préservée
dans les sédiments q u i constitue un traceur des
cond itions de croissance des espèces végétales.
Les ana lyses isotopiques molécu laires couplées
d e l 'hyd rogène et du carbone permettent en effet
d'apporter des i nformations sur les variations de
paléo-h u m i d ité et la saisonnal ité ou l'orig ine des
palée-précipitations. Actuellement, l'utilisation
des n-alcanes pou r ce type d'approche palée
environnementale se développe dans la mesure
où la préservation du signal paraît assurée dans
des cond itions de dégradation peu poussées .
L'uti lisation de ces traceu rs à l'échelle d u
sous-conti nent indien, engagée lors d u dernier
q uadriennal sera poursuivie. En effet, l 'étude
déta i l lée d ' u n bassin tel que cel u i d u Gange
B rahmapoutre , très actif au n iveau du transport
séd i mentaire ,
présente u n
i ntérêt majeur
dans le cad re de la précision des conditions
d'entrées des modèles cli matiques à proxim ité
des g randes chaînes de montagne. D'a utres
trace u rs isotopiques molécu laires spécifiques
de certa ins biotopes pou rrait également être
uti l isés pou r compléter les reconstitutions palée
environ nementales. Enfi n , la généralisation de
cette approche à d'a utres bassins sera également
envisagée (Amazone, McKenzie, N i l , . . . ).
E NV I R O N N E M E N TS ANT H ROP I S ÉS
Chercheurs : Jean Carig n a n , C h ristophe Cloque!, Pauline Collon-Drouail let, Ch ristian France-Lanord , Guy
Liboure l , Bernard Marty
Doctorants et post-doctorants : Nicolas Estrade (2006-2009, co-d i r. Pau)
L'activité anthropique (fonderies, incinérateurs, combustion fossile, ... ) et ses réalisations (irrigation,
barrages, canaux, . . . ) sont à même de mod ifier les processus et les fl ux élémentaires naturels. I l est donc
i m portant d e pouvoir identifier ses effets sur l'environnement, particu l ièrement pour les poll utions d iffuses
et/ou réactives .
M O D É L I S AT I O N D E LA R E S S O U R C E E N E A U À L ' ÉC H E L L E D U B A S S I N
E n s'appuyant s u r le cas particu lier du
bassin mose l l a n , nous sou h a itons développer de
nouveaux outils d'aide à la g estion de la ressou rce
en eau .
Des bilans spatial isés et u n e caractérisation
chimique et isotopique des eaux du bassin versa nt
de la Moselle serviront à identifier les sou rces
des pollua nts , défi n i r les temps de transfert, et
caractériser les i nteractions eau-sol-roche au sein
d u bass i n . Ces i nformations géoch imiq ues seront
complétées par des i nformations physiques
(traitement des don nées de débit, étude de la
spatial isation des crues) afi n de comprendre
le fonctionnement hyd rolog ique du système.
E n effet, les trava ux d e Mathieu Bureau (thèse
CRPG 2004-2008) démontrent qu'il est possible
d'esti mer l a contri bution des na ppes à la rivière
en fonction du débit de cel le-ci . Le comportement
des éléments dissous permet aussi d'identifier
la contri bution de d ifférentes nappes possédant
des com positions d isti nctes . Cette démarche
sera, entre a utre, appliq uée a u projet BisMad ,
développé en collaboration avec des géog ra phes
( Metz) et l'Agence de l'eau Rhi n-Meuse dans le
cad re de la ZAM .
L'ensemble de ces don nées a u ra pour
but d'ali menter et de constru i re u n modèle
hyd rogéoch i m i q u e en 3 d i mensions d u bassin
mose l l a n . Réalisé avec le géomodeleur Gocad,
cette approche nécessitera l'adaptation des
outi ls de s i m u lation d'écoulement existants et
le développement de mod u les géoch i m iques
spécifiques, basés sur les données de terra i n ou
expérimentales.
C YC L E DE S U R FAC E DES M ÉTA U X ( E N PART I C U L I E R P b , Zn , Hg, Se )
I l s'agit de docu menter des variations
ch i m iques, m i néra log iques et isotopiques sur
des échanti l lons naturels et anthropisés afin
d'en déd u i re des i nformations sur la sou rces de
ces éléments ainsi que les i nteractions subits
dans le m i l i e u . Nous étudions depuis plusieurs
années les lichens et les aérosols dans la rég ion
messine et désirons pou rsu ivre ce prog ra mme
afi n de documenter des évol utions tem porel les
des signaux atmosphériques. Nous envisageons
d'étudier plus en détai l le mode de bio-accumu lation
des méta ux dans les lichens par expéri mentation
1 34
en la boratoi re par l ' utilisation de solutions de Pb
et Zn dont la com position isotopique sera con n u e .
E n parallèle, n o u s mènerons d e s expériences
de laboratoi re visant à reprod u i re des processus
de réactivité des métaux dans l'environnement
comme la volati lisation , l'oxydo-réd uction , la
photoch imie d'espèces radicales, afi n d'en
déd u i re les fractionnements isotopiques associés
et établir un cad re de référence pou r les variations
observées dans la nature et envi ronnements
anthropisés. Par exemple, le système Hg - HgCI
2
sera particu l ièrement étudié car l'oxydation d u
La fonderie de Manchegorsk dans la péninsule de Kola, Russie,
est une des plus importantes d'Europe. Ses émissions atmosphé
riques (acide sulfurique et métaux) contribuent à la forte acidité
des précipitations, ce qui engendre une déforestation de la vallée
sur plusieurs dizaines de kilomètres.
Hg0 en H g 2• par le chlore et les
halogènes en général est u n e
réaction i m portante d u cycle
atmosphérique du
Hg ainsi
q u ' à l ' i ntérieur de certai nes
usine de tra nsformation com m e
incinérateu rs
d'ord u res
les
ménagères. Les fractionnements
isotopiq ues associés à ces
réactions seront uti l isés pour
l ' i nterprétation
des va riations
isotopiques
mesurées
dans
échanti llons
naturelles.
les
Les systèmes naturels étud iés
seront: 1 - les shales noirs riches
en métaux (Se, Hg, Mo, P b ,
Zn, etc . . . ) , 2- les s o l s forestiers
et ag ricoles sou m is ou non
aux
pression
anthropiques,
3- les aérosols et les lichens. Les cherche u rs
du CRPG dans ce domaine font partie d ' u n
reg roupement national e t i nternational avec
lesq uels des col l a borations seront établ ies dans
le cad re d'actions o u d e prog ra mmes nation a ux
et européens.
DY N A M I Q U E AT M O S P H É R I Q U E ET P E RTU R BATI O N S A N T H R O P I Q U E S
Ce projet vise à mesurer avec une g rande
précision le rapport isotopique 3He/4He de l'air
pour détecter des variations temporel les ou/et
géographiques. Ce projet avait déjà été proposé
lors d u dernier quad rien nal . Un spectromètre de
masse à deux collecteu rs pou r l'ana lyse précise
des deux isotopes de He a été monté d u rant
cette période , mais le montage de la ligne a pris
d u retard d u fait de l'engagement de l'équipe sur
d'a utres prog ra mmes d'une part, et de problèmes
non attendus sur u n a utre nouveau spectromètre
de masse m u lticol lection . Une demande AN R
proposée sur ce projet en partenariat avec une
éq u i pe de modélisation cli matique et avec une
éq u i pe de prélèvement atmosphérique n'a pas
été cou ronnée de succès, retardant également
le projet. Nous sommes cependant décidés à l e
conti nuer, le fi nancement de l'i nstal lation ayant été
assuré sur d'autres sources .
Le but du projet est de mesurer avec une
précision de l'ordre d u pou r mille le rapport
isotopique de He d'échanti l lons d'air prélevés à
d iverses périodes et sous d ifférentes latitudes.
L' hélium s'échappe de l'atmosphère terrestre et son
abondance est basse, ce qui permet d 'envisager
des variations faibles, mais mesurables, sur
des échelles de temps h u m a i nes. U ne sou rce
majeure est l'hélium-4 de la croûte, relâché avec
les hyd rocarbures, donc lié à l'exploitation d u
pétrole. D e plus, l e s méca n ismes d e g a i n e t de
fuite de He n'étant pas homogènes à la surface
du Globe, il est possible de détecter des va riations
géog raphiq ues. Enfi n , i l peut y avo i r localement
des sou rces ponctuelles d ' i sotopes de He comme
l ' i nd ustrie nucléa i re o u les volca n s . Ce type de
mesure montre donc d e grandes potential ités de
recherche dans divers secteu rs des sciences d e la
Terre et des sciences d e l'environnement, comme
traceur de cycle atmosphérique et de pertu rbation
anthropique. Nous prélevons depuis 2003 des
échanti l lons d'air, et nous entreprendrons un
prog ra mme de prélèvement d ' a i r sous d iverses
latitudes .
B ESOI N E N ÉQU I PE M E NT
Les projets de recherche développés dans ce docu ment de prospective n écessiterons l ' i n sta l lation de
nouveaux éq u i pements de mesures géoch i m iques au CRPG, comme plan ifiés dans le nouveau plan Etat
Rég ion et q u i correspondent à :
- Un spectromètre de masse isotope stable m u lti-collection ca pable de mesurer s i m u ltanément, et
avec une précision suffisante, la plage de masse de 44 à 49 pou r pouvoir déterm iner le .-'.47 et ainsi mettre
en oeuvre au CRPG, et en France, ces mesures de température absolue basées sur les combinaisons
d'isotopes rares lors de la préci pitation des carbonates .
1 35
- U n I C P M S à m u lti-co l lection permettant l' analyse isotopique de haute précision de L i , Mg, Si a i nsi
que des m éta ux Fe, Cu, Z n , Ge, Cd , Hg, Tl, Mo et métalloïdes Se, Sb, dédié a u traçage isotopique des
processus environnementaux et géolog iques. Le projet est com m u n entre le CRPG, la FR EST et le Service
d 'Ana lyse des Roches et des M i néraux (SARM) du CNRS, et l'objectif scientifique est double : 1 ) mettre
en com m u n la force m u ltidisciplinaire des éq uipes de N a ncy pou r faire des percées tech nologiques en
associant expéri m entation et tech nique d'ana lyse isotopique, 2) uti liser la géoch imie isotopique comme
traceur de sou rces et d e p rocessus sur les d ifférents cha ntiers géolog iques et environnementaux (e.g. ZAM
et G I S F I ) .
D a n s le cad re d e la pou rsu ite d u développement de notre a pproche qua ntitative d e s processus
d'exhu mation et d'érosion nous envisageons : 1 ) d'opti miser notre chaîne de séparation des m i néraux
et 2 ) d ' i m p lanter o u de participer au co-fi nancement d'un laboratoire de préparation chimique des cibles
n écessai res en a mont des mesures d'isotopes cosmogéniq ues (1°Be, 26AI , 36CI ) réa l isées par I'AMS national
AST E R (gestion C E R E G E ) .
1 36
ACT I V I T É S D E VA L O R I S AT I O N
Cet axe transverse a pour objectif d'afficher les activités de recherche d u CRPG en prise d i recte avec
les besoins et la demande sociétale. Il s'appuie sur les savoirs faire des d ifférentes éq u i pes et reg roupe nos
principaux projets en relation avec le monde industriel ou des objectifs ind ustriels (Carnot I C E E L ) pour le
prochain quadrien n a l .
CON SORTI U M GOCAD
Chercheurs impliqués : Pauline Col lon, G u i l laume Caumon, Mary Ford , Jean-Jacques Royer, Pierre
Jacquemin.
Doctorants impliqués : Lise Salles, V. Henrion , Pauline Durand-Riard , Thomas Via rd , Evelyne Bennewitz,
Marc-Ol ivier Titeux, Luc B uatois.
Collaborations : B . Lévy (LOR IA, Nancy); J . Sausse (G2R, Nancy) ; J . Caers (SCRF, Stanford ) ; H. Schaeben
(Frei berg ) ; Consorti um Gocad ; I N RA
Gocad est un logiciel de géomodél isation créé et développé au CRPG et à I ' E N S G par le Consorti u m
Gocad à parti r de 1 989. Fruit d ' u n travai l col lectif associant d e s chercheurs à Nancy e t d e s partenaires in
dustriels et académ iques, i l a donné lieu en 1 997 à la création de la compagn i e Earth Decision, q u i a racheté
le code du logiciel au Consorti u m Gocad, et travaillé à son ind ustrialisatio n . Earth Decision a ensu ite été
absorbée par Parad igm Geophysical en 2006 .
Actuellement, le CRPG poursuit une activité de recherche en géomodél i sation , q u i se trad u it nota m ment
par l'animation d u Consorti um Gocad . Cette recherche partenariale s'effectue en accord avec u n com ité de
pi lotage constitué des mem bres ind ustriels d u Consorti um (22 membres i nternationaux en 2007), sur des
thématiques de recherche méthodolog ique liées à la modél isation 3D des ressou rces naturelles. L'ensem
ble d u budget d u consorti u m est consacré à ces actions de recherche, essentiellement via les salaires d e
doctorants a u C R P G .
N o u s souhaitons poursu ivre cette recherche partenariale e t développer davantage l e s synerg ies entre
méthodologie et thèmes de recherche en géolog ie fondamentale (bilans de transferts sédimentaires, sismo
log ie, etc . ) . La géomodél isation est de fait uti l isée par de nombreux laborato i res d e par l e monde (en 2007,
le Consorti u m Gocad reg roupe ainsi 86 organ ismes de recherche gouvernementaux en 2007, dont q uatre
seulement sont francais).
Pour cette raison, nous proposons de développer un Service Nationa l pour l'accuei l et la formation d e
chercheurs souhaitant s'i nvesti r d a n s la modélisation 3 D . N o u s pou rrions fournir localement des licences
du logiciel commercial Gocad, les codes de recherche développés au sein du Consorti u m , ainsi q u ' u n e
expertise tech nique. L e s organ ismes ( U M RIUPR) concernés pourraient être exonérés d e cotisation a u con
sorti um Gocad . Pour soutenir ce Service N ational, nous souhaitons demander un poste d' l E afi n d'assurer
le lien entre le logiciel Gocad, les nouveaux développements méthodologiques et leur uti l isation par la com
muna uté des géosciences française ainsi qu'à l'échelle nancéienne.
Concernant les thématiques de recherche méthodolog iques envisagées a u sein d u Consorti u m Gocad ,
plusieurs axes sont envisagés :
Restauration des s tructures géologiques
Les codes n u mériques de resta u ration des
structures plissées et fai l lées développés dans
notre éq u i pe ont u n fort potentiel pou r valider les
modèles géométriques des structures d u sous
sol , tester quantifier des scénarii tectoniq ues, et
esti mer les déformations su bies par les roches.
Cependant, de nom breuses questions se posent
lors de l'utilisation de ces codes sur des problèmes
concrets , par exemple :
- Doit-on mailler les couches de manière
conforme pour appliquer une méthode de
resta u ration ?
- Quelle doit être la géométrie de l'état
resta u ré ?
Quelle mode de retrodéformation
préservation d e l'épaisseur des couches,
déformations ductiles, conservation d u vol u m e ?
- Comment peut-on utiliser les déformations
entre l'état resta u ré et la géométrie actuelle pour
calculer la vraisemblance d ' u n e i nterprétation
structu ra le ?
- Peut-on détecter et corriger u n e géométrie
i rréa liste à partir des résultats d e la resta u ration ?
- Comment resta u rer des formation affectées
par du diapirisme ?
Comment
resta u rer
prog ressivement
les plis et les fai l les syn-sed i menta i res (3D
backstri pping)?
1 37
Les éléments de réponse à ces questions,
i m p l i q uent une recherche méthodologiq ues,
mais aussi des applications de ces méthodes
(réservoirs pétrol iers, chantier des Grès d'Annot).
Modélisation de réservoirs fracturés
Caractériser la position et les attri buts de
réseaux de fractures dans l e sous-sol ainsi que
leur i m pact s u r des problèmes de transfert de
fl u ides est u n e tâche difficile. Nous souhaitons
pour cela nous i ntéresser à :
- La combinaison d'ind icateu rs structuraux,
d'observations de pu its et d ' i nd icateu rs sismiques
(attri buts AVO et m u lti-az i m ut) pou r caractériser
les m i l ieux fracturés.
- L' uti l isation pratique de ces résu ltats dans
des s i m u lations de tra nsferts de fl uides
Vis ualisation du sous-sol : processus dynamiques et incertitudes
Les principes de visualisation 3D du sous
sol sont relativement bien établis, et ont déjà fait
l'objet d e travaux dans notre équipe. Cependant,
i l convient de franchir une nouvelle étape pour
considérer deux d i mensions su pplémentaires :
- La visualisation de processus dyna miques
tels q u e la propagation d e fl u ides dans le sous
sol , q u i passe par un meilleur couplage entre
modélisation statiq u e du sous-sol et la simu lation
des transferts en m i l ieux poreux ;
- La visualisation d'incertitudes quant à
la position des i nterfaces géolog iques et des
propriétés pétrophysiques d es roches .
Ces
deux
problématiques
soulèvent
d'im portants problèmes en termes de traitement
de g ros vol u mes de don nées, de perception
humaine, et de modèles mathématiques de
représentation des incertitudes.
Concepts géologiques et méthodes géosta tistiques
méthodes
seules
les
Actuellement,
g éostatistiques
assurent
un
remplissage
pétrophysique du sous-sol honorant les données
d'observation . Cependa nt, le réa lisme des
modèles obte n u reste l i m ité par l'hypothèse de
stationnarité , et la modélisation géostatistique
dans l'espace de dépôt. Nous souhaitons nous
affranchir a utant q u e possible de ces l i m ites
par l ' i ntég ration de concepts et d'i nterprétations
géologiq ues dans les modèles géostatistiq ues.
Cette recherche implique trois volets :
La prise en com pte d ' i nformations
d i rection nel les lors de la s i m u lation géostatistique
- La conception de méthodes stochastiques
de corrélations de diagraph ies aux pu its,
permetta nt de générer plusieurs i nterprétations
ch ronostratigraphiq ues refléta nt les incertitudes.
- Le calcul probabiliste de transformations
pétrophysiq ues entre le dépôt et l'Actuel
(diagenèse, dolom itisation, karstification).
Transferts réactifs dans l e sous-sol
La demande croissante d'outils d'aide
à la g estion des ressou rces de la pa rt des
décideurs , mais aussi d e certains industriels
nécessite le développement de nouveaux
modèles de transferts réactifs dans le sous
sol . La d ifficu lté est d e combiner une approche
suffisa m m ent globale pour prendre en com pte
la m u ltipl icité des processus q u i i nfl uencent la
ressou rce considérée, tout en conservant une
représentation suffisamment spatial isée pour
répondre aux questions de gestion d u territoire.
C'est dans cet objectif que nous souha itons
développer de nouveaux modèles conceptuels
pour représenter des tra nsferts réactifs dans
le sous-so l . En liaison avec le géomodeleur
Gocad, on pou rra ainsi réal iser des analyses
fonctionnelles trid imensionnel les (défi n ition de
corps géolog iques « homogènes » ), puis i ntégrer
les processus géoch i m iques dans un simu lateur
d'écoulement monophasiq u e .
L'ÂG E D U P É T R O L E
Chercheurs : L. Reisberg , R. M ichels (G2R)
Collaborations : J-P. H ouzay, G. Sermondadaz (TOTAL)
Financement : Contrat TOTAL, géré par le Cregu
Dans le cad re d e l'exploration et de l'exploitation pétrol ière, la connaissance de l'histoi re d'un système
pétrolier est stratég i q u e pour préd i re l'existence et la composition des fl u ides pétrol iers en réservoir.
Selby and Creaser, 2005) ont suggéré que le
Les événements constitutifs de cette histoire
système radiogénique Re-Os pou rra it être util isé
sont majorita i rement d atés de façon relative . Ce
q u i manque cruellement est un moyen de dater de
pou r dater la migration des fl uides pétrol iers.
façon absol ue les événements affectant le fl uide
Cependa nt, des questions essentiel les restent
pétrolier l u i-même. Des études récentes (e.g . ,
sans réponse. Est-ce que les alignements de ces
1 38
fl u ides dans des diag rammes du type isochrone
représentent vraiment des événements bien
définis, ou est-ce qu'il s'agit simplement de l ignes
de mélange? S'ils datent des événements, quelle
est la natu re de ces événements (la genèse
de l ' h u i le, sa dernière m i g ration, son temps de
résidences en réservoi r, une altération), en bref,
quel est le processus q u i fractionne le couple Re
Os ?
Pour répond re à ces questions, nous
entamons une série d'expériences censée
déterm iner le com portement d u couple Re-Os lors
des événements affectant un fl u ide pétrolier, de sa
formation à son séjour en réservoir. À partir d ' u n e
huile natu relle, n o u s réal i sons d e s expenences
de précipitations fraction nées des asphaltènes
et rési nes ainsi que des séparations par classes
de masses molaires et déterm inons cel les
suscepti bles de concentrer soit le Re, soit l'Os,
soit les deux. Nous performons également des
expériences d'éq u i l i bration entre h u i les et eaux
pour comprendre le com portement géoch i m i q u e
de Re/Os d a n s l e s h u i les en contact avec des
eaux de bassin et de g isement. Nous projetons
éga lement d'étudier le fractionnement éventuel
du couple Re-Os lors d e la genèse d ' u n fl u ide
pétrolier, en cha uffa nt des schistes noirs dans des
réacteurs à haute tem pératu re . Ces expériences
ont débuté pendant l e post-doc d e Y. Ha utevelle
à G2R. Nous espérons de les conti nuer dans le
contexte d'une thèse .
S TOC KAG E D E S D É C H E T S N U C L ÉA I R E S
Collaboration : AN D RA, M N H N ( Pa ris)
Postdoc ANDRA : Andréas Morlok (2 ans)
Finanacement : AN D RA
Dans la perspective d ' u n stockage des déchets radioactifs de H a ute Activité et à Vie Longue en
formation géologique profonde, la connaissance du com portement à long terme ( 1 04- 1 05 ans) d u système
m u lti-barrières Verre-Fer-Arg ile passe par l'élaboration d'un modèle phénoménologique fiable et robuste sur
les d u rées mises en jeu .
Altération des météorites chondritiques
et implications sur la corrosion des déchets
nucléaires en site de stockage profond.
À cette fi n , de nombreuses s i m u l ations
expéri mentales ont été entreprises pou r préciser
les paramètres qui dimensionnent de ces modèles .
Malgré l ' i ntérêt de cette approche aux temps
courts , de nombreuses études ont montré des
l i m itations q uant à l'extrapolation sur des longues
d u rées, i . e . , rupture de cinétiques, activation
artificielle pour accélérer le vie i l l issement
(coura nt, temps, etc ) . A ce stade, l'étude
d'analogues archéolog iques et naturels fournit
une base de données essentielles et uniq ues
pour i ) docu menter la diversité des phases et
des mécan ismes mis en jeu, ii) paramétrer les
cinétiques réactionnel les et de transport des
éléments , et in fi ne pou r i i i ) valider les modèles
phénoménologiques d'évol ution de ce système
m u ltibarrières sur le long terme.
A cette fi n , nous nous proposons d'étudier les
météorites, plus particulièrement l'altération des
chond rites carbonées, comme analogues naturels
d ' u n système verre-métal-silicates soumis à une
a ltération aq ueuse sur une g rande période de
temps dans des conditions réd uctrices . L'objectif
est de di mension ner l'évol ution des propriétés de
confi nement d u système m u lti-barrières Verre
Fer-Arg ile à long term e .
En effet, l e s météorites sont sou m i ses à des
altérations de longues d u rées dans les corps
pa rents (ceinture d 'astéroïde) dont les conditions
(température, pression, conditions d'oxydation,
temps) sont très voisines d e cel les q u ' a u ront à
subir l'association VFA en site de stockage. Si l'on
rajoute à cela les pressions d ' hyd rogène rég nant
lors de l'altératio n , les météorites chondritiques
(cond itions anoxiques) fou rnissent alors u n
analogue unique, e t encore p e u exploité à c e jour,
pour appréhender les réactions et paramétrer les
transferts élémenta i res opérant lors de l'altération
d'un système VFA en cond itions réd uctrices .
L'a utre avantage des météorites réside dans
la diversité des signatures isotopiques (Fe,
0, 0/H , etc) des phases m i n éra les pri m a i res
et seconda ires permetta nt ainsi de tracer les
échanges élémenta i res réels lors des réactions
d'oxydation ou d ' hyd ratation affecta nt le métal ou
le verre .
I N C I N É RAT I O N D E S D É C H E T S M É NAG E R S
Collaboration : HAGAN IS (Metz)
Financement : HA GAN I S et rég ion Lorraine
La gestion des déchets éta nt un enjeu sociétal prioritaire, nous pou rsuivrons nos travaux entrepris
dans le précédent quadriennal sur l'inci nération des déchets ménagers et les sujets con nexes .
1 39
Suivi des émissions a tmosphériques d'un incinérateur en milieu urbain et péri-urbain
La ville de Metz s'est éq u i pée d'un incinérateur
d'ord u re ménagère ou u n e usine de valorisation
énergétique (UVE) de nouvelle génération
en 200 1 . Nous conti n u e rons nos travaux de
s u ivi d e cet incinérate u r entrepris depuis 200 1
en partenariat avec HAGAN I S , la société
q u i opère I'UVE. Nous nous foca liserons sur
l'étude cristalloch i m iq u e et isotopique (mercure,
sélén i u m , soufre et carbone) des gaz et des
particu les PM 1 0, dans le but de su ivre l'évolution
des retom bées atmosphériques en m i l ie u u rbain
et péri-u rbai n de cette UVE . L'obj ectif sera de
d éterm iner les fl ux d'ém issions de l'i ncinérateur et
de les comparer aux retom bées atmosphériques
totales en d ifférents poi nts de la rég ion étudiée afi n
d 'esti mer la contri bution relative des ém issions de
I ' UVE à l a chimie globale des gaz et des aérosols
d e la rég ion messine.
Carbonatation ex-situ des résidus d'incinération des déchets ménagers
Outre ce suivi, nous nous i ntéresserons tout
particu l ièrement pour ce q uadriennal à tester, à
l'échel l e d u laboratoi re et du pilote industriel, la
faisabilité et le rendement i ) de m i néra l isation d u
co2 par carbonatation d e résidus u ltimes issus de
l'i nci nération des ordu res ménagères, et ii) de leur
transformation en u n p rod u it valorisable en génie
civil (graves, rem blais, tech niq ues routières, etc).
On envisage ici d e convertir, certains déchets
m i néraux en carbonates, pour i m mobiliser le co2
de façon pérenne.
Les R E F I O M (Résidus d ' Epurations des
F u m ées d ' I n cinération des Ord u res Ménagères)
et les M I OM ( Mâchefers d ' I ncinération des
Ord u res
Ménagères),
sont des
matières
anthropiques dont la forte réactivité peut résu lter
d e leur fi nesse, mais plus généralement d u fa it
q u ' i l s ont issus d ' u n enchaînement réaction nel
(fusion, évaporation, hyd ratatio n , condensation,
précipitation, oxydation, réd uction, etc . . . ) figé
dans u n état hors é q u i l i bre . Leur m i néra logie
est com plexe et les paragénèses échappent aux
règ les ha bituel les d'associations m i n érales. Riche
e n Ca, Fe, Mg, N a et K, ces résidus u lti mes sont
d otés de propriétés texturales, m i néralog iques et
chimiques, telles q u ' ils pou rra ient très efficacement
piéger le co2 sous forme de carbonates, la
vapeu r d'eau servant de catalyseu r. Outre la
stabil isation des résidus u ltimes par carbonatation
( d i m i n ution de la porosité, de la perméa b i l ité et
de l'alca l i n ité avec augmentation de la résista nce
mécaniq ue), cette voie de piégeage ex-situ d u
c o 2 offre l'avantage d ' i m mobil iser d a n s d ivers
com posés carbonatés la plupa rt des éléments
pollua nts, notam ment les méta ux amphotères
( Pb, Zn, etc . . . ). La carbonatation a donc en
plus, un rôle bénéfique sur le com portement à
long terme de ces déchets u ltimes en d i m inuant
considéra blement leur i m pact environnemental , et
en offra nt la possibilité de les valoriser.
V E R R E E T C R I S TA L
Collaboration : Crista lleries de S' Louis, Baccarat, Daum
Financement : C rista l lerie de S' Louis, REVELOR
Fleurons industriels de la rég ion lorraine, verre et cristal n'en sont pas moins des matériaux complexes.
Nous appliquons ici à des fi ns ind ustrielles nos con naissa nces fondamentales sur les réactions d'oxydo
réd uction acq u ises à haute température dans les silicates fondus.
Traitement et valorisation
des rebuts de cris tal
Les cristal l iers lorrains, fa bricant d'articles
e n cristal (verres, b rocs, ca rafes, lustres . . . ),
p rod u isent chaque a n née des rebuts en quantité
i m porta nte . De par la législation actuelle,
ces verres, conte n a nt d u plomb en quantité
i m po rta nte (près de 27 pds% PbO), ne peuvent
être rebuté en l'état mais nécessitent un stockage
en site d e stockage créant u n su rcoût onéreux
pour les entreprises. O utre le plomb, ces verres
contiennent également d'a utres éléments en
abondance variable et uti lisés comme éléments
colorants . Sans q u e la liste soit exha ustive, il
s'agit d u cobalt, d u cu ivre, d u chrome, d u nickel,
d e l'antimoine, du fer, de l ' u ra n i u m , d u sélén ium et
de l'arsenic. Ces éléments pouvant être eux aussi
1 40
des pol l uants potentiels, l'entreprise cherche
également à les valoriser.
Dans le cad re d ' u n partenariat avec ces
entreprises et sous l'égide de REVELOR, nous
nous proposons d'extrai re le plomb d u cristal
(verre au plomb) en vue de sa réutil isation
u ltérieure et de recycler le verre résiduel en u n
verre « p ropre» sans plomb. L a méthode q u e nous
proposons consiste à effectuer une réd uction du
crista l à une température légèrement su périeure à
celle de la tem pératu re de transition vitreuse (T )
et une ségrégation g ravita i re de la fonte de plomb
m étal ainsi formé. Ce p rocédé de retra itement,
qui permettra à terme d e valoriser les rebuts de
verre en calcin propre et le plomb sous forme
métallique, est à moindre coût fi nancier et sa ns
risq ue de poll ution pour l'environnement.
�
(/)
0::
:J
1-
I:
u
0::
Cl)
0::
:J
11.1
11.1
llJ
I:
u
0::
(JJ
I:
u
(JJ
0::
(JJ
c
(/)
0::
(/)
(JJ
.J
(JJ
(/)
z
(JJ
....
Les publ icat i o n s des a gents sont présentées suivant la méthode d'évaluation par quartiles uti l i sée par la
section 18 du Comité National du C N RS .
L e pre m i e r q u a rt i l e (A1 ) correspond a u x revues ayant u n i m pact factor s u périeur ou égal à 1 , 6
Le deuxième quarti l e (A2) corres pond a u x revues ayant u n i m pa ct factor compris entre 1 e t 1 ,6
Le trois ième q u a rt i l e (A3) corres pond aux revues ayant un i m pact factor compris entre 0,6 et 1
Le q uatrième q u a rt i l e
(*)
(B) correspond
aux revues ayant un impact factor i nférieur à 0,6
i n d i q u e les C h erche u rs , E n sei g n a nts-C h e rc h e u rs et les I R
p résentés po u r l a p re m i è re fo is d a n s l e ra p po rt d ' a ctivité d u C RP G
Evo l u t i o n de l 'effectif des C he rc h e u rs ,
E n se i g n a nts -C herc h e u rs e t l e s I R e ntre 1 987 e t 2007
Effectif des C h e rc h e u rs , Enseignants-C herc h e u rs et des I R
32
36
32
33
36
36
32
30
30
31
4
3
0
-1
-2
-3
-4
e
# : cet effectif de 33 prend en compte l'intégration prochaine de 2 agents nouvellement recrutés
(G. Caro, C R2.CNRS et P. Colon MC ENSG�N PL) d'une mutation vers le CRPG (J. Lavé C R 1 .C NRS) et
d'une mutation pour Rennes (Christian Le Car1ier de Veslud, IR2.CNRS).
Répartition des âges pour les C h e rc h e u rs ,
Ense i g n a nts-Cherc h e u rs e t l e s I R
8 Femmes
22 Hommes
P I E R R E B A R B EY
60 ans
P RC E 1 , Un iv. H e n ri P o i n ca ré - N a n cy 1 , 35ème sect i o n C N U
E q u i pe Pétro l o g i e
Centre d ' i nté rêt
Processus mag matiques (gran ites) et métamorphiq ues (gra n u l ites/m igmatites) , genèse et évol ution de la
croûte conti nentale (Archéen, Protérozoïq ue, Varisque)
E ns e i g n e m e n t
N iveau Licence, master
- 2003-2004: 1 98h (décharge de 1 /2 du
- 2004-2005: 1 95h (décharge de 1 /2 du
- 2005-2006: 1 60h (décharge de 1 /2 du
- 2006-2007: 83h (décharge des 2/3 du
service statutai re de
service statutai re de
service statutaire de
service statutaire de
1 92h
1 92h
1 92h
1 92h
eqTD)
eqTD)
eqTD)
eqTD)
E n cadre m e n t de th èses
Elsa Pupier : co-encad rement avec M . Toplis (CRPG, OM P-Tou louse). Thèse d e l ' U n iversité H. Poi nca ré
Nancy 1 . Soutenance en 2006.
Francesca M icheleletti : co-encad rement avec A. M . Fornelli ( U n iv. Bari). Thèse de Doctorat en cotutelle
Universités de Bari et de Nancy 1 . Soutenance en 2005.
Clément Yonta-Ngouné - 2005 - . . . . , co-encad rement avec C . N koumbo u ( U n iv. Yaoundé, Camero u n ) .
Cotutelle U n iversités de Yaoundé e t de N ancy 1 .
Yoan Denele - 2004 - . . . . , co-encadrement: G . Gleizes , P. Olivier (LMTG de Tou louse)
Raymond E njolvy - 2004 - . . . . , co-encad rement: P. Mon ié, C . Delors (Géosciences Montpe l l ier).
Fonct i o n s a d m i n istratives partic u l ières (a utres que cel les référencées a u c h a p itre ' I n sta n ces ' )
- Chargé de m ission au Département STU E de la MSTP (2003-2006)
- Directeu r scientifique d u Département STU E de la MSTP (septembre 2006 à j u i n 2007)
- Chargé de mission à la D G R I - département sectoriel A1 ( D i rection generale de la recherche et de
l' 1 n novation) .
C u rri c u l u m vitae s u cci nct
- Doctorat ès Sciences N at u rel les (TH F ) - U n iversité de N a ncy 1 ( 1 982 )
- Bénéfi c i a i re de la P E D R
- Rayo n nement scientifi q u e : 89 p u b l i cations compre n a nt notamment 42 p u b l i cati o n s d e ra ng A E ,
1 6 de ra n g AF et 4 chapitres d e l i vres . Encadrement d e 1 5 thèses d e d octo rat. J e s u i s reco n n u
i nte rnati o n a l e ment p o u r m e s trava ux s u r l es migmatites. L e nom bre d e citations d e mes travaux
est de 1 074 a u 0 1 -02-2007 (Web of Science).
- Activités pédagogiq ues et a d m i n istratives s u r les 5 dern iè res an nées. E n matière d ' e n se i g nement,
j'ai publié e n col l a boratio n u n o uvrage pédagog i q u e desti né aux étu d i a nts (co l l ectio n SGF des
Editions GB, Paris). J'ai pris en charge l a coord ination des projets d e L i ce n ce et d e M a ster e n
Sciences de l a Terre à I ' U H P, d a n s l e cad re de la m ise en place d u L M D . E n matière d e gestion d e
l a recherche e t de l a péda g o g i e , j ' a i assuré u n e charge assez lourde ( c h a rg é de m ission , m e m b re
de Conse i l Scientifi q u e , responsable de Département pédagog i q u e , responsable d ' é q u ipe et d e
thème a u C R P G , etc . . . )
Poi nt fort ou act i o n la p l u s marq u a nte de la carrière
Travaux sur l a fusion parti e l l e dans la croûte conti nentale
Don nées b i b l iométri q u e s sur l ' e n s e m b l e d e la carrière
Nom bre de publications référencées ISI Web of Knowledge: 6 1
Nom bre de citations : 1 060
H-l ndex : 1 8
1 43
To utes les p u b l icat i o n s de
2004 à 2007
A1
Pons J . , Ba rbey P. , Nachit H . , B u rg J . P. (2006)
Development of igneous layering d u ring
growth of pl uton: The Tarçouate Laccol ith
(Morocco). Tectonophysics, 4 1 3 , 2 7 1 -286.
Ba rbey P. , Ayalew D., Yi rg u G . (2005) l nsight
i nto origin of gabbro-d ioritic cu mu lophyric
aggregates from sil icic ignimbrites: Sr
and Ba zon i ng profi les of plag ioclase
phenocrysts from Ol igocene Eth iopian
Plateau rhyol ites . Contrib. Mineral. Petra/. ,
1 49 , 2, 233-245
As rat A., Ba rbey P. , Ludden J ., Reisberg L . ,
Gleizes G . , Ayalew D . (2004) Petrology
and isotope geochemistry of the Pan
African Negash Pl uton , Northern Eth iopia:
mafic-felsic magma i nteractions d u ring the
construction of shal low-level calc-alkaline
pl utons. J. Petrol. , 45, 6 , 1 1 47-1 1 79
P. (2007) . D iffusion-control led biotite
breakdown reaction textures at the solid/
l i q u id tra nsition in the continental crust.
Contrib. Mineral. Petrol. , 1 54, 707-7 1 6 .
Cagnard F. , Gapais D . , Ba rbey P. (2007)
Collision tecton ics involving j uven i le crust:
the example of the southern Finnish
Svecofe n n ides. Precambrian Res. , 1 54,
1 25-1 4 1 .
M icheletti F. , B a rbey P., Forn e l l i A . , Piccarreta G . ,
Deloule E . (2007) Latest Precambrian to
Early Cam brian U-Pb zircon ages of augen
g neisses from the Cala bria ( ltaly), with
i nference to the Alboran m icroplate i n the
evol ution of the peri-Gondwana terranes.
lntern. J. Earth Sei. , 96,843-860.
G l e izes G . , C revon G . , Asrat A., Barbey P. (2006)
Structure , age and mode of emplacement
of the Hercynian Borderes-Louron pl uton
(Central Pyrenees, France). lntern. J. Earth
Sei. , 95, 1 039- 1 052.
Barbey
A2
Dereje A . , M a rty B . , Ba rbey P., Yirg u G . , Ketefo E. (2006) S u b-l ithospheric source for Quaternary alkaline
Tepi shield, southwest Eth iopia. Geochem. J. 4 0 , 47-56.
A3
N ko u m bo u C., Yonta Ngouné C., Vi l l iéras F. ,
B a rbey P. , Njopwou o D . , Yvon J . (sous
presse).
Petrogenesis of amphibole
pyroxen ites
from
the
Pan-africa n
You n d é g ro u p (Cameroon): geodynamic
impl ications. J. Af. Earth Sei.
B arbey P. , Macaudière J . , M a rig nac C . , Jabbori
J. (2005) Les concentrations à sillimanite
du S u d de Velay et l'évolution P-T-t
fi ni-hercyn ienne dans le Massif central
( France). C. R. Géoscience, 3 3 7 , 872-879 .
Oberli F. , B u rg J . P. , Nachit H . , Pons
J . , Meier M. (2004 ) The Paleoproterozoic
in western Anti-Atlas (Morocco ): a
clarification. J. Af. Earth Sei. , 39, 239-245.
Barbey P. ,
Laumonier B., Autran A., Ba rbey P. , Cheilletz A.,
Baudin T. , Cocherie A., Guerrot C . (2004)
Conséq uences de l'absence de socle
cadomien sur l'âge et la sign ification des
senes
pré-va risq ues
(anté-Ordovicien
su périeu r) du sud de la France ( Pyrénées,
Montagne Noire). Bull. Soc. Géol. Fr. , 1 75 ,
643-655.
B
B arros C . E. M . , Maca m b i ra M. J. B., Ba rbey P. , Schel ler T. (2004) Dados isot6picos Pb-Pb en zi rcao
(eva poraçao) e Sm-Nd do Complexa Gran itico Estrela, Provincia Mineral de Carajes, Brasil:
i m p l i caçêies petrol6g i cas e tectôn icas. Revista Brasileira de Geociências, 3 4 , 351 -358.
1 44
( * ) S Y LVA I N B O U R LA N G E
3 1 ans
M aître de C o nfé re n ce , E N S G/I N P L, J Sè m e section C N U
E q u i pe Géodyn a m i q ue
Ce ntre d ' i nté rêt
Zone de subduction
Prismes d'accrétion
Relations fl uides/fa i l les
Géolog ie marine - Géophysique
Enseignement
Géolog ie Structurale
C u rric u l u m vitae succi n ct
depuis 2004 : maître de conférence ENSG/ I N P L - C RPG/CNRS
2000 - 03 : Doctorat spécial ité Géodynamique et Physique de la Terre , Paris X l - Relations entre fl u ides et
déformations dans le prisme d'accrétion de N anka i . Laboratoi re de géolog ie de l ' E N S ( Paris)
2002 : Ag régation Sciences de la Vie, de la Terre et de l ' U n ivers
1 999 - 2000 : D EA d' hydrolog ie, hyd rogéolog ie, géoch imie et géostatistiques, mention bien, Paris VI et
d i plôme de Magistère des Sciences de la terre (MIST)
1 996 - 2000 : Elève à l'ENS de Paris
P o i nt fort o u act i o n l a p l u s marq u a nte de la carrière
Don nées b i b l iométri q u e s s u r l ' e n s e m b l e de la carrière
Nombre de publ ications référencées I S I Web of Knowledge: 2
Nombre de citations : 8
H-l ndex : 1
To utes les p u b l icati o n s de
2004 à 2007
A1
Henry P. , Bourlange S . (2004) Smectite and fl uid budget at Nankai ODP sites derived fom cation exch ange
capacity. Earth Planet. Sei. Lett. , 2 1 9 , 1 -2 , 1 29- 1 45 .
A2
Bourlange S . ,
H e n ry P. (2007). N u merical model of fl uid pressure sol ita ry wave propagation a long the
décollement of an accretionay wedge, appl ication to the Nankai wedge. Geof/uids, 7 , 323-334.
1 45
.
.
\
,_
.
r
- '
P ET E R B U R N A R D
30%
50%
20%
41 ans
I R 1 , C N RS , secti on 1 8
Eq u i pe Géodyn a m i q ue
Ce ntre d ' i ntérêt
Etude et analyse des gaz rares
E nseig n e m e nt
Encadrement de deux projets en Mastère et de 5 projets de 2éme an née ENSG
Fonctions a d m i n istratives parti c u l ières (a utres q u e cel les référencées a u c h a p itre ' I n sta n c e s ' )
- Mem bre d u Conseil de laboratoire d u CRPG
- Organ isateu r des sém inaires externes d u C R P G d'une fréq uence hebdomadaire
Le tra n sfert des con n a i ss a n ces vers l ' i nd u strie et la valorisation de la rec h e rc h e
Collaboration avec G V instru ments sur développement des spectromètres d e masse
Colla boration avec le C EA sur le com portement de l'He dans les mi néra ux fortement endommagé par la
radioactivité
C u rric u l u m vitae s u cci n ct
Formation u n iversita i re
1 987 : B . S . C h i m ie Géolog ie, R H B N ew College, U n iversity of London, England, 1 987
1 99 1 : P h . D . Department of Earth Sciences, U n iversity of Manchester, Manchester, England, 1 99 1 , D i recteu r
de thèse: Prof. VAU G HAN , David
Expérience profes s i o n n e l l e :
depuis 2002 : Ingénieur de Recherche ( I R 1 ), Centre de Rechereche Pétrogaphiq ues et Géoch i m i q ues.
200 1 - 2002 : Associate Specialist, Department of Earth and Space Sciences, U n iversity of Cal iforn ia, Los
Angeles, Californ ia.
1 998 - 200 1 : Geochemistry Resea rch Fellow, Californ ia l nstitute of Technology, Pasade n a , Cal iforn ia.
Collaborateu r: K. Farley.
1 99 1 - 1 998 : Post-doctoral research associate , U niversity of Manchester, Manchester, England.
Colla borateur: G . Tu rner.
Profess i o n a l Members h i ps :
American Geophysical U n ion
Geochem ical Society
Poi nt fort ou act i o n la p l u s marq u a nte de la ca rrière
Construction des systèmes laser pour l'ana lyse des gaz rares
Don nées b i b l iométri q u e s s u r l ' e n se m b l e d e la carrière
Nom bre de publ ications référencées I S I Web of Knowledge: 42
Nom bre de citations : 478
H-l ndex : 1 2
To utes les p u b l icatio n s d e
2004 à 2007
A1
Marty 8 . , Palma R., Pepin R . O . , Zimmerm a n n
L . , Schl utter D . , B u rnard P. , Westphal A. ,
Snead C.J . , Bajt S . , Becker R . H . , Simones
J . E . (sous presse) . Helium and neon
abunda nces and com positions i n cometary
matter. Science.
D u n a i T. J . , Stuart F. M . , P i k R . , B u rn a rd P. , Gayer
E. (2007) . Production of 3He i n crusta l
rocks by cosmogenic thermal neutrons.
Earth Planet. Sei. Lett. , 258, 228-236.
1 47
B i a rd P. H . , Pik R . , Lavé J . , Bou rlès D . , Bu rnard P.
G . , Yokochi R . , Marty B . , Trusdell F. (2006)
Cosmogenic 3He prod uction rates revisited
from evidences of g ra i n size dependent
release of matrix-sited heli u m . Earth
Planet. Sei. Lett. , 247, 3-4, 222-234.
B u rnard P. , H a rrison D . (2005) Argon isotope
constra i nts on mod ification of oxygen
isotopes in lceland Basalts by su perficial
processes. Chem. Geol. , 3 1 6 , 1 -2, 1 431 56 .
Yamamoto J . , B u rnard P. (2005) Sol ubility
contro l l ed noble gas fractionation d u ring
mag matic d egassi n g : i m plications for
noble gas com positions of primary melts
of O I B and MORB. Geochim. Cosmochim.
Acta, 69, 3, 727-734 .
Yokochi R . , Marty B . , P i k R . , B u rnard P. (2005)
H i g h 3He/4H e ratios i n peridotite xenol iths
from SW Japan revisited : evidence for
cosm ogenic 3 H e released by vacu u m
cru s h i n g . Geochem. Geophys. Geosyst. ,
G3, 6, 1 , 1 - 1 2 .
1 48
(2004) D iffusive fractionation of noble
gases and helium isotopes d u ring mantle
melti n g . Earth Planet. Sei. Lett. , 220, 3-4,
287-295.
B u rn a rd P. , Graham D., Fa rley K. (2004)
Fractionation of noble ga ses (He, Ar) d u ring
MORB mantle melting: a case study on the
Southeast l ndian Ridge. Earth Planet. Sei.
Lett. , 227, 3-4 , 457-472 .
B u rnard P. , Polya D. (2004) I m portance of mantle
derived fl uids d u ring g ranite associated
hydrothermal circulation : He and Ar
isotopes of ore minerais from Panasq ueira .
Geochim. Cosmochim. Acta, 6 8 , 7, 1 6071 6 1 5.
H u R. Z . , B u rnard P. G . , Bi X.-W. , Zhou M .-F. , Pen
J . -T. , S u W.-C . , Wu K.-X. (2004). Helium
and a rgon isotope geochemistry of alkaline
i ntrusion-associated gold and copper
deposits along the Red River-J i nshajiang
fa ult belt, SW C h i n a . Chem. Geol. , 2 0 3 ,
305-3 1 7 .
B u rnard P.
J EA N C A R I G N A N
42 ans
I R1 , C N RS , sect i o n 1 8
Res ponsable SARM
- développements analytiq ues - élémentaire et isotopique majeurs et traces
- préparation et caractérisation de matériaux géologiq ues et environnementa ux de référence pour l'analyse
géochimique
- cycle géoch i m ique des métaux d'orig ine naturelle et anthropique
- géoch imie isotopique des méta ux
- hydroch imie des rivières
Enseignement
- ENSG/Master -impacts des activités anthropiq ues et cycle des méta ux dans l'environnement
- U H P-Pharmacie/Master sa nté public et environnement
E n cadre m e n t d e thèses
Ag nès Brenat : co-d i rection avec Christian France-Lanord , CRPG. Soutenance 2005.
Math ieu B u reau : 2004 - . . , co-d i rection avec Louis François (FNRS Liège)
N icolas Estrade : 2006 - . . . . , co-d i rection avec Olivier Donard (CNRS Pau)
.
.
Tra nsfert des c o n n a issan ces vers l ' i n d ustrie et la valorisation de la rec h e rc h e
- analyse e t expertise d u SARM pour d e s sociétés privées (Tredi , Lafarge, C reg u , Lhoist, . . . )
- analyse et expertise du SARM pou r des organismes publ ics et para-publics (Les M u sés de France, C EA,
IRSN, IRD, . . . )
- collaboration et contractualisation scientifiques avec la rég ion Lorraine, la société HAGAN I S , I'AD E M E , le
BRGM
Fonct i o n s a d m i n istratives partic u l ières (a utres q u e cel les référe n cées a u c h a p itre ' I n sta n c e s ' )
-
Mem bre d u Conseil de la boratoi re et d u B u reau de direction du CRPG
Mem bre d u Conseil scientifique et Co-an i mateur scientifique de la ZAM
Conseil scientifique de AI RLOR
Com ité de l'instru mentation mi-lourds "analyses , mesures, expéri mentations" d u C N RS
Mem bre expert de com ités d'audit et d'évaluation de laboratoi res CNRS
C u rric u l u m vitae s u c c i n ct
1 992 : P h D U n iv. Québec à Montréal ( U QAM), Centre de Recherche GEOTOP.
« Géochimie isotopique du Pb: croissance crustal e et méta l logénie»
1 993-94 : stage post-doctoral U n iv. de Montréal et Ca rneg ie I nstitution of Washi ngton - DTM
1 995 : chercheur associé G EOTOP - U QAM et U niversité McGill de Montréal .
1 996 : I R 1 C N RS au C R P G . Directeu r du Service d'Analyse des Roches et des M i n éra ux (SARM ) d u CN RS
INSU.
2005 : habil itation à co-encadrer localement d e s thèses I N P L
2006-2007 : chargé d'enseignement à la facu lté de Pharmacie, U H P.
P o i nt fort ou action la p l u s marq u a nte de la carrière
- rayonnement national et i nternational du SARM et ani mations scientifiques connexes
- géoch imie isotopique des métaux et appl ications environnementales
1 49
Don n ées b i b l i o m étri q u e s s u r l ' e n semble de la carrière
Nombre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 58
H-l ndex : 1 3
To utes les p u b l icati o n s d e
2004 à 2007
A1
Cloquet C., Carignan J., Lehmann M . F. , Vanhaecke F.
(sous presse). Variation in the isotopie compo
sition of zinc in the natural environment and the
use of zinc isotopes in biogeosciences. Anal.
C loquet, C., Carignan, J., Libourel , G., Sterckema n ,
T. , Perdrix, E . (2006) Tracing source pollution in
soils using cadmium and lead isotopes . Environ.
Sei. Techn. 40, 2525-2530.
Kraml, M . , Pik, R., Rahn M . , Cari g n a n , J., Keller,
J. (2006) A new multi-mineral age reference
material for 40Arf39Ar, (U-Th )/He and FT dating
methods: the Limberg t3 tuff. Geostand. Geoanal.
Res. , 30, N"2, 73-86.
Rose-Koga, E . F. , Sheppard , S . M . F. , Chaussidon, M . ,
Cari g n a n , J . (2006) Boron isotopie composition
of atmospheric precipitations and liquid-vapour
fractionation. Geochim. Cosmochim. Acta, 70,
1 603- 1 6 1 5.
Sterckeman T. , Douay F. , Baize D . , Fourrier H . , Proix N . ,
Schvartz C . , Cari gnan J . (2006) Trace element
distributions in soils developed in loess deposits
from northern France. Eur. J. Soif Sei. , 57, 392410.
Wen , H . , Cari g n a n , J . , Qiu, Y. , Liu S. (2006) Selenium
speciation in kerogen from two Chinese selenium
deposits: environ mental implications. Environ.
Sei. Techn. 40, 1 1 26- 1 1 32 .
Baron S . , Lavoie E . , Ploquin A , Carignan J . , Pulido
M . , De Beaulieu J . L. (2005) Record of metal
workshops in peat deposits: history and
environmental impact on the Mont Lozère
Massif, France . Environ. Sei. Technol. , 39, 1 4 ,
5 1 3 1 -5 1 40 .
Carignan J . , Libourel G . , Cloquet C . , L e Forestier L .
(2005) Lead isotopie composition o f fly ash
and flue gas residues from municipal solid
waste combustors in France: implications for
atmospheric lead source tracing. Environ. Sei.
Technol. , 39, 201 8-2024.
Cloquet C., Rouxel 0., Carignan J., Libourel G . (2005)
Natu ral Cadmium isotopie variations in eight
geological reference mate rials ( N I ST 271 1 , BCR
1 76 , GSS 1 , GXR- 1 , GXR-2, Nod-P- 1 , Nod-A1 ) and anthropogenic samples, measured by
MC-ICP-MS. Geostan. Geoanalyt. Res. , 29, 1 ,
95-1 06.
C a r i g n a n J., Cardinal D., Eisenhauer A . , Galy A ,
Rehkâmper M . , Wombacher F. , Vigier N . (2004)
A reflection on Mg, Cd, Ca, Li and Si isotopie
measurements and related materials. Geostand.
Geoanal. Res . , 28, 1 , 1 39- 1 48.
Bioanal. Chem.
Pik R . , Marty B . , Carignan J . , Yirgu G . , Ayalew T. Timing
of East African Rift development in Southern
Ethiopia: I m plication for mantle plumes activity
and evolution of topography. Geology. accepté.
Vigier N . , Decarreau A . , M i l lot R . , Cari gnan J . , Petit
S . , France-Lanord C. Quantifying Li isotope
fractionation
d u ring
smectite
formation
and implications for the Li cycle. Geochim.
Cosmochim. A cta , accepté, en révision.
Brenot, A, Carignan, J., France-Lanord , C., Benoit, M.
(2007). Geological and land use controls on ô34S
and ô180 of river dissolved sulfate : the Moselle
river basin, France . Chem. Geol. , 244, 25-4 1 .
Carignan J . , Vigier N . , Milllot R. (2007) Three
secondary reference materials for Lithium
isotope measurements: Li7- N , Li6-N and LiCI-N
solutions. Geostand. Geoanal. Res. , 31 , 1 , 7- 1 2.
Carignan J. and Wen H . (2007) Scaling N IST SRM 3 1 49
for Se isotope analysis and isotopie variations of
natural samples. Chem. Geol. , 242 , 347-350.
Wen H. and Carignan J. (2007). Reviews on atmospheric
selenium: emissions, speciation and fate. Atmos.
Environ. , 41 , 7 1 5 1 -7 1 65.
Baron S., C a ri g n a n J., Laurent S., Ploquin A. (2006)
Medieval lead making on Mont-Lozère Massif
(Cévennes-France): tracing ore sources using
Pb isotopes. Ap. Geochem. , 2 1 , 2 1 4-252.
Baron S . , Carignan J . , Ploquin A (2006) Heavy metals
(oids) dispersion in soils from a 800 years old
pollution ( M ont- Lozère, France). Environ. Sei.
Techn. 40, 5 3 1 9-5326.
Bayo n , G . , Vigier, N . , Burton , K.W. , Brenot, A , Carignan,
J., Etoubleau , J., Chu, N .-C. (2006) The control
of weathering processes on riverine and
seawater hafnium isotope ratios. Geo/ogy, 34 ,
No 6, 433-436.
Cloquet C., Carignan J . , Libourel G . (2006) Atmospheric
pollutant dispersion around an urban area using
trace metal concentrations and Pb isotopie
compositions in epiphytie lichens . Atmos.
Environ. , 40 , 3, 574-587 .
Cloquet, C . , Carignan J . , Libourel, G. (2006) Isotopie
composition of Zn and Pb atmospheric
depositions in a n u rban/peri-urban area of
northeastern France. Environ. Sei. Techn. 40 ,
6594-6600.
A3
Carignan J . , H u R . , Fan H . , Chan B . , Yang G.
(2007). Large Selenium isotopie variations in
the Yutangba Se deposit, H u bei Province and
its implication for Se enrichment. Chinese Sei.
Bull., 52, 2443-2447.
Wen H . ,
1 50
Chabaux F. , Riotte J., Schmitt A. D . , Carignan J . ,
Herckes P. , Pierret M . C . , Wortham H . (2005)
Variations of U and Sr isotope ratios in
Alsace and Luxembourg rain waters: origin
and hydrogeochemical implications. C . R .
Géoscience , 337, 1 447-1 456.
( * ) G U I L LA U M E C A R O
i n té g ration a u C RPG fi n
2007
recrutem e n t C R C N RS
29 ans
C R2, C N RS , sect i on 1 8
E q u i pe Géoc h i m ie
Centre d ' i ntérêt
É volution précoce de la Terre et des planètes tel l u riques
2004 - 2005 : ATER mi-temps, Université Denis D iderot Paris 7 (Enseignement Licence-Master)
200 1 - 2003 : Monitorat au Palais de la Découverte (Paris), environ 1 60 heures de conférences en
Sciences de la Terre destinées aux élèves de classes primaires, collèges et lycées .
C u rric u l u m vitae s ucci nct
C u rs u s U n ivers ita i re
2005 : Doctorat Géoch imie fondamentale et appliquée, U n iversité Paris 7. Mention très Honorable avec
les félicitations d u j u ry. Thèse soutenue le 7 J u i l let 2005
200 1 : D EA Géoch i m i e fondamentale et appliquée, U n iversité Paris 7 . Mention Très B i e n .
200 1 : Magistère Sciences de la Terre, Ecole N orma le Supérieure de Lyo n . Mention B i e n
1 998 : D E U G Sciences de la Terre e t de l ' U n ivers , U n iversité Lyon 1 . Mention B i e n
Recherche
2005 - 2007
Postdoc, Geological and Planetary Science Division, California lnstitute of Technology, USA.
Collaboration avec D . A. Papanastassiou et G . J . Wasserbu rg .
2001 - 2005 Thèse d e doctorat, Laboratoire Géoch imie-Cosmoch imie, Institut de Physique du Globe
de Paris, France. Thèse d i rigée par Bernard Bourdon (Pr. ) et Jean-Louis B i rck ( D R ) . Titre :
" Radioactivité éteinte du 146 Sm et différenciation précoce du manteau terrestre ".
Don nées b i b l iométri q u e s s u r l ' e n se m b l e de la carrière
Nom bre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 1 1
H-l ndex : 4
Toutes les p u b l icati ons de
2004 à 2007
A1
V. Bennett, B . Bourdon, T. M. Harrison
and S . Mojzis Precise measurements of
142 Nd/144Nd in small samples: appl ications
to i nclusions i n diamonds from Fi nsch and
Hadean zircons from Jack H i l ls . Chemical
Geology (in Press)
G. Caro, B . Bourdon, J . L . B i rck & S . Moorbath
142 Ndf144Nd
(2006).
H ig h-precision
rocks:
terrestria l
measu rements
in
Constrai nts on the early differentiation
of the Earth's mantle. Geochimica et
Cosmochimica Acta 70, 1 64-1 9 1 .
G . Caro,
B. Bourd o n , B . J . Wood & S . Corg ne
(2005).
Trace
element
fractionation
in Hadean mantle generated by melt
seg regation from a magma ocean . Nature
436, 246-249.
M.G. Kopylova & G. C a ro (2004) Mantle xenol iths
from the Southeastern S lave craton :
Evidence for chemica l zonation in a thick
cold l ithosphere . Journal of Petrology 45
(5), 1 045- 1 067.
G. Caro,
A2
M.G. Kopylova & R . Creaser (2004) The hypa byssal kim berl ite of the Gahcho Kue cluster,
South eastern Slave craton , Northwest Territories, Canada : A gran ite conta m i n ated G rou p-l
ki m berl ite . The Canadian Mineralogist 42, 1 83-207.
G. Caro,
A3
B. Bourdon, G . Caro. The early terrestria l crust, Compte-rendus de l'Academie des Sciences (in Press)
1 51
( * ) G U I L LA U M E C A U M O N
30 ans
M aître de C o nfé re n c e , E N S G/I N P L, 35ème sect i o n C N U
Modélisation tridi mensionelle des objets géologiques et géostatistique
E nseig n e m e n t
Géolog ie n u mériq ue.
Géostatistique
Progra m m ation
Mathématiq ues appliq uées.
Géolog ie de terrain
Fonctions a d m i n i stratives part i c u l ières (a utres que cel les référe ncées a u c h a p itre ' I n sta n c e s ' )
Responsable de l'option géologie n u m érique à l'ENS Géologie
Directeu r scientifique d u Consortiu m de Recherche Gocad
Mem bre du Conseil de laboratoire du CRPG.
C u rric u l u m vitae s u cci nct
Depuis 2004 : Maître de conférences, ENSG- I N P L 1 CRPG-CNRS
2003-2004 : Postdoc, Stanford U n iversity ( Petroleum Engi neering Dept.)
2003 : Thèse I N PL-C RPG "Représentation, visualisation et mod ification de modèles vol u miq ues pour les
Géosciences", sous la d i rection de Jean-La urent Mal let.
1 999 : Di plôme d ' i ngénieur ENSG ; D EA Physique et Chimie de la Terre, I N PL-C R P G .
H-l ndex : 1
To utes les p u b l ications de
2004 à 2007
A3
Fetel
E. and C a u m o n G . (sous presse) .
Reservoir flow uncertai nty assessment
using response su rface constra ined by
secondary i nformation. J. Petrol. Sei. and
Engi.
G. C a u m o n , B . Lévy, L. Castanié and J .-C. Paul,
2005. Visual ization of g rids conform ing
to geological structures: a topological
a pproach . Computers and Geosciences,
3 1 , 671 -680.
F. Lepage, C . Sword and J .-L.
Mal let, 2004. B u i l d i n g and Editing a Sealed
Geolog ical Mod e l . Mathematical Geol. 36 ,
405-424.
G. Caumon,
1 53
F RA N Ç O I S E C H A L O T - P RAT
5 5 ans
M aître de Co nfé re n ce H o rs C lasse , U H P - N a n cy1 , 35ème sect i o n C N U
E q u i pe Pétrolog i e
Centre d ' i n té rêt
- Genèse des magmas basiques et ca ractérisation des sources par études de cas n aturels et par
expéri mentation HT- H P
- Différenciation d u manteau l ithosphérique p a r études de cas naturels e t p a r expéri mentation HT- H P
E nseig n e m e n t
2006-07 : 1 82h équiv TD
2005-06 : 68h équiv TD + Décharge pour Congé pour Recherche et Conversion Thématique
2004-05 :229h équiv TD
2003-04 : 229h équiv TD
Thèmes enseignés :
Pétrologie magmatique et mantellique
Structure de la Terre
Histoi re géolog ique ante-alpine de l ' E u rope
Stage de Cartog raphie en domaine magmatique et métamorph ique (55 etud iants )
Traversée des Alpes (44 etud iants)
Fonct i o n s a d m i n istratives parti c u l i è res (a utres q u e cel les réfé re n cées au c h a p itre ' I n sta n c e s ' )
- mem bre d u conseil de I ' U F R STMP (élue j usqu'en 2005)
- responsable de la Géologie dans la fi lière Formation des Professeurs de SVT depuis 1 995
C u rric u l u m vitae s u cc i n ct
1 976 : Thèse 3ème Cycle Sciences de la Terre, U n i versité de Caen
1 976- 1 979 : Post-Doc à l ' É cole Polytech nique de MONTREAL (CANADA)
1 98 1 - 1 988 : Maitre Assista nte au Département des Sciences de la Terre sur contrat de Coopération
Scientifique et Tech nique, à la Facu lté des Sciences de Fes (MAROC)
1 988- 1 989 : Congé pour études à l ' U n iversité P. et M. Curie ( Paris VI), rédaction thèse
1 990 : Thèse Sciences de la Terre de l ' U n iversité de Paris VI
depuis 1 989 : Maitre de Conférences au Département des Sciences de la Terre de l ' U n iversité H e n ri
Poincaré de N a ncy rattachée au CRPG, U P R 2300 du CNRS
- Découverte de ca lcio-carbonatites et de leur relation d'imm isci bil ité avec des l i q u ides silicatés dans d u
mantea u l ithosphérique (Chalot-Prat & Arnold, Lithos, 1 999)
- Découverte d ' u n ancien fragment d 'océan , et proposition d'un nouveau modèle de construction du plancher
océanique à la zone axiale d'un océan à croissance lente (Chalet-Prat, GSA, 2005)
Don nées b i b l iométri q u e s sur l ' e n se m b l e de la carrière
Nom bre de publ ications référencées I S I Web of Knowledge: 1 1
H-l ndex : 4
Toutes les p u b l icati o n s de
2004 à 2007
A1
Extebarria M . , C h a l ot-P rat F. , Apraiz A. , Eguiluz L. (2006) Birth of a volcanic passive marg i n i n Cam brian
ti me: Rift paleogeography of the Ossa-Morena Zone, SW Spa i n . Precambrian Res. , 1 47 , 366-386 .
1 55
Alexandre P. , C h a l ot-Prat F. , Sai ntot A . , Wij brans
J . , Stephenson R . , Wilson M . , Kithcka
4
A . , Stovba S. (2004) 0Ar/39Ar dating of
mag matic activity in the Don bass fold belt
and the Scythian platform ( Easthern
E u ropean C rato n ) . Tectonophysics, 23,
1 5.
Tikhomirov P. L . , C h a l ot-P rat F. , N azarevitch B .
P. (2004) Triassic volcanism i n the eastern
Fore-Caucasus: evol ution and geodynamic
i nterpretation . Tectonophysics, 381 , 1 1 91 42 .
A3
Gasquet D . , Chevremont P. , Baudin T. , Chalot-Prat F . , Guerrot C . , Cocherie A., Roger J . , Hassenforder
B . , Cheil letz A. (2004) Polycyclic magmatism i n the Tag ragra d 'Akka and Kerdous-Tafeltast i n l iers
(Western Anti-Atlas, Morocco). J. Af. Earth Sei. , 39, 267-275.
8
Ti kho m i rov P. L , Saintot A. (2007). Devonian and Triassic basalts from the southern conti nenta l
m a rg i n of the East E u ropean Platform, tracers of a same heterogeneous l ithospheric mantle source .
J. Earth Syst. Sei. 1 1 6 , 469-492 .
C h a l ot-P rat F. ,
C ha p itre d ' o u v rages
(2005) An u n d eformed ophiolite in
the Al ps: Field a n d geochemical evidence
for a l i n k between volca n ism and shal low
plate tectonic processes. ln: Plates,
plumes and paradigms, (88 1 p.). 388), The
Geological Society of America. 751 -780 .
C h a l ot-P rat F .
1 56
Sai ntot A., B ru net M . F. , Yakovlev F. , Sébrier M . ,
Stephenson R . , Ershov A . , C h a l ot-P rat
F., Mc Cann T. (2006). The Mesozoic
Cenozoic tectonic evol ution of the G reater
Caucasus. From Gee DG & Stephenson
RA (eds) 2006. European Lithosphere
Dynamics. Geological Society, London,
Memoirs, 32, 277-289.
MARC C H AU S S I DO N
20%
80%
46 ans
D R2, C N RS , sect i o n 1 8
Éq u i pe Géoc h i m i e
Centre d' i nté rêt
Mes activités de recherche récentes et actuelles sont essentiel lement tou rnées vers deux domai nes : la
Terre pri m itive et la cosmoch i m i e . Mon approche est principalement fondée sur l'étude des variations d es
com positions isotopiq ues dans les objets naturels et ma particularité est de développer u n e approche
analytique par sonde ionique qui donne accès à des échelles d'analyse isotopique compara bles aux
échel les d'analyse m i néralog ique et pétrographiq ues.
Enseignement
J'enseigne à I ' E N S G de Nancy (cours +TD de 25 heures d'i ntrod uction à la géoch i m ie en 1 è"' a n née de
I ' E N S G , encadrement de stages de recherche) et je suis responsable d'un mod u l e d u master de N a ncy et
je partici pe au master N antes-Na ncy. J'enseigne aussi ponctuel lement (6h) en prepa-CAPES et dans le
Master de l'ENS de Lyon (6h).
E ncad re m e n t de thèses
La u re Sangély : co-d i rection avec Raymond Michels (G2R, Nancy). Soutenance 2004 .
Cél ine Pisapia : co-d i rection avec C h ristian Mustin (LI MOS, Nancy). Soutenance 2006.
Johana Marin : 2006 - . . . . , co-d i rection avec François Robert ( M N H N , Paris).
Johan Villeneuve : 2006 - . . . . , co-d i rection avec G uy Libourel (CRPG)
Fonct i o n s a d m i n istratives parti c u l ières (a utres q u e cel les référe ncées a u c h a p itre ' I n stances ' )
- Co-responsable d u service national de sonde ionique de l ' I NSU-CN RS
- Mem bre du Conseil Scientifique du CRPG
- Mem bre nommé d u g roupe ad-hoc «Système Solaire & Plasmas Spatiaux» d u C N ES 200 1 -2005 .
C u rric u l u m vitae s u cci nct
1 988 - Thèse de l ' I nstitut National Polytech nique de Lorraine soutenue l e 21 j u i n : « Géoch i m i e du soufre
dans le mantea u et la croûte océanique: apports de l'ana lyse isotopique in situ par sonde ion i q u e » , 1 47p.
( D i recteu rs S . M . F. Sheppard & F. Albarède).
1 988 : Chargé de Recherche C R2 a u CNRS (affecté au CRPG U P R 682 1 )
1 992 : Chargé de Recherche C R 1 au CNRS.
1 998 : H D R I N PL « Cosmoch i m i e et géoch imie d u bore » 262p.
1 998 : Directeu r de Recherche D R2 au C N RS .
.
P o i nt fort ou act i o n l a p l u s marq u ante de la carrière
- cycles géoch i m iques des éléments (S, B et H p ) - développement de nouveaux traceu rs
paléoenvi ronnementaux (isotopes de l'oxygène dans les aérosols, isotopes d u B et de 1 ' 0 dans les
coraux, . . . )
- développement de l'ana lyse isotopique de la matière carbonée des météorites et des roches terrestres
archéennes
- cosmoch imie des élements Li-Be-B et découverte des rad ioactivités étei ntes du 1 0Be et du 7Be, orig ine des
rad ioactivités éteintes, formation des premiers sol ides dans la nébuleuse
- premières mesures à l'échelle du g rain de la com position isotopique de H , Li, C, N et 0 dans le vent solaire
piégé dans les sols l u n a i res
- nouvelles contrai ntes sur la température des océans archéens à partir des isotopes du silici u m .
Don nées b i b l iométri q u e s s u r l ' e n s e m b l e de l a carrière
Nom bre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 1 1 0
H-l ndex : 22
1 57
2004 à 2007
To utes l es p u b l i cati o n s de
Krot
A1
Chaussidon
M.,
Krot A. N . , Yurimoto H . , McKeega n K. D . , Leshin L . , Jones R .
MacPherson G . J . , Paque-Heather J . (2007). Remelting
H.,
of
chondru le-form ing
R . , Zanda B . (2006) Oxygen isotopie compositions of
A.N . ,
Yu rimoto
H.,
refractory
reg ions:
H u tcheon
inclusions
I.D.,
in
evidence from
the
chond rule-bearing
type
chondrules. Chemie der Erde,
C
L u n d strom C . C., S utton A. L.,
calcium-alu m i n u m-rich inclusions from Allende. Meteor.
&
42,
Planet. Sei.
Tissan d ier
L.,
Petaev M . l . ,
Chaussidon
MacPherson
Allende:
Evidence
Chaussidon
for
mu ltistage
Geochim. Cosmochim. Acta, 70, 1 3, 342 1 -3435.
M cKeegan K. D . et al. 47 co-a uteu rs(2006) Isotopie compositions
formation,
of cometary matter returned by Stard u st. Science,
M., M ustin C., H u mbert B . (2007) 0
prod ucts
ferroxidans:
of
pyrite
Comparison
by
with
Robert F. ,
cherts. Nature, 44 3 , 7 1 1 4 , 969-972 .
oxidations.
Chaussidon
M. (2007) Reply to the comment on «
M . , Carignan
J . (2006) Boron isotopie composition of atmospheric
A pa laeotem perature c u rve for the Preca m b rian oceans
precipitations
based on silicon isotopes» by Kasting et al.. Nature
Geochim. Cosmochim. Acta, 70, 7 , 1 603- 1 6 1 5.
Chaussidon
M.,
fractionations.
M . , Bohn M . , G i l let P., Gëpel C . ,
Lesourd M . (2005) Lith i u m behavior d u ring cooling
M icrometer
of a d ry basait: a n ion-microprobe study of the l u n a r
meteorite Northwest Africa 479 (NWA 4 7 9 ) . Geochim.
and
Landais
P.
(2007)
Chaussidon
23, 5597-5609.
M. (2005) A non-terrestrial 160-rich
isotopie composition for the protosolar nebula. Nature,
the a b i o g e n i c orig i n hypothesis. Earth Planet. Sei. Lett.,
S h a rp Z. D . , Barnes J . D . , B rea r1ey A. J . ,
Chaussidon
Hashizume K.,
genetic relationship with petroleum source-rocks a n d
378-396.
69,
Cosmochim. Acta,
with Athabasca u ra n i u m deposits: Constraints on the
258,
l i q u id-vapour
isotopie study of bitumen associated
H u a u lt V.
scale ca rbon
M . , M ichels R . , Brouand M . , Cu ney
and
Chaussidon
Barral J. A . ,
447, E 1 -E2.
Sangély L . ,
434,
M.,
Kolod ny Y.,
7033, 6 1 9-622.
Chaussidon
M., Katz A. (2005) Geochem istry of
Fischer T. P . , Kamenetsky V . S . (2007) Ch lorine isotope
a chert breccia. Geochim. Cosmochim. Acta,
homogeneity of the m antle, crus! and carbonaceous
427-439.
69,
2,
Krot A. N . , H utcheon 1 . D . , Yurimoto H . , Cuzzi J . N., McKeegan
chond rites. Nature, 44 6 , 1 062- 1 065.
van Z u i len M.,
Chaussidon M . , Rollion-Bard C . , M a rty B . (2007)
K. D., Scott E . R. D., Libourel G.,
Chaussidon
M.,
C a rbonaceous cherts of the Barberton Greenstone
Alèon J . , Petaev M . (2005) Evolution of oxygen isotopie
Bell, South Africa: Isotopie, chemical and structural
composition i n the inner solar nebula. Astrophys. J. ,
622,
cha racteristics of individ u a l m icrostructures. Geochim.
Chaussidon
1 , 1 333-1 342.
L u n d strom C . C.,
Cosmochim. Acta, 71 , 3, 6 55-669 .
Beek P. ,
Chaussidon
Rose-Koga E. F. , Sheppa rd S. M. F.,
Geochim. Cosmochim. Acta, 71 , 2474-2490 .
Robert F. &
Chaussidon M. (2006) A palaeotemperature c u rve for
the Preca m b rian ocean s based on silicon isotopes in
Acid ithiobacillus
abiotic
314,
5806, 1 724- 1 728.
a n d S isotopie composition of d issolved and attached
oxidation
M., McDonou g h W.
type BCAI melts and melilite and spinel: I m p l ications
Geochim. Cosmochim. Acta. 71 , 4342-4364.
Pisapia C.,
249-326.
for trace element d istribution during CAl formation.
G.J.,
Paque-Heather J . , a n d Wark D . (2007). Type C CAlS
from
66,
Chaussidon
F. , Ash R. (2006) Trace element partitioning between
1 1 97-1 2 1 9 .
Krot A . N . , Yu ri moto H . , H utcheon I . D . , Li bourel G . ,
M.,
Chaussidon M . , Libourel G . , Yoshitake M . , H u s s G .
M . , Barral J. A . , G i l let P. , Bohn M. (2006)
Chaussidon
Zimmerman
M.
M.,
Hsui A. T. , Kelemen P. ,
(2005) Observations of Li
isotopie
Diffusion i n d uced L i isotopie fractionation d u ring the
variations i n the Trin ity ophiolite: evidence for isotopie
cooling
fractionation
of mag matic
phenocrysts
from
rocks: the case of pyroxene
n a k h l ite
meteorites.
Sangèly L . ,
Cosmochim. Acta , 7 0 , 1 8 , 4 8 1 3-4825.
314,
d u ring
Chaussidon
69,
mantle
melti n g .
6 , 735- 1 5 1 .
M . , M ichels R . , H ua u lt V.
(2005)
matter by secondary ion mass spectrometry. Chem.
5806,
Geol. ,
1 7 1 1 - 1 7 1 6.
Chaussidon
d iffusion
M icroanalysis of carbon isotope com position in organic
Brownlee D . et al. 78 co-auteu rs (2006) Research a rticle - Cemet
8 1 P/Wi ld 2 under a m icroscope. Science,
by
Geochim. Cosmochim. Acta,
Geochim.
M . , Robert F. , McKeegan K. D. (2006) Li and B
223,
4 , 1 79 - 1 9 5 .
Semenenko V . P. , Jessberger E . K . ,
Chaussidon
M., Weber 1 . ,
Stephan T . , W i e s C . (2005) Carbonaceous xenoliths in
isotopie variations in an Allende CAl : evidence for the
i n situ decay of short-l ived "Be and for the possible
the Krymka LL3 . 1 chondrite: mysteries and esta bl ished
presence of the short-lived nuclide 'Be in the early solar
tacts. Geochim. Cosmochim. Acta,
B e e k P . , Barral J . A . ,
syste m . Geochim. Cosmochim. Acta, 70, 224-24 5.
Chaussidon
Chaussidon
69,
2 1 65-2 1 82 .
M . , G i llet P . , B o h n M . (2004)
M . , Robert F. , M cKeegan K. D . (2006) Reply to the
Li isotopie variations i n single pyroxenes from the
com ment by Desch a n d O u e l lette on «Li and B isotopie
Northwest Africa 480 shergottite (NWA 480): a record of
variations in a n Allende CAl: Evidence for the in situ
degassing of M a rtian magmas? Geochim. Cosmochim.
Acta,
decay of short-lived '0Be and for the possible presence
Chaussidon
1 3 , 2925-2933.
Chaussidon
M., Marty B . (2004) Protosolar
carbon isotopie com position: implications for the origin
Geochim. Cosmochim. Acta, 70, 2 1 , 5433-5436.
Krot A. N., Libourel G.,
68,
Hashizume K.,
of the short-lived nuclide 'Be i n the ear1y solar syste m » .
M . (2006) Oxygen isotope
of meteoritic organ ics. Astrophys. J.,
600 ,
1 , 480-484.
com positions of chond rules in CR chond rites. Geochim.
Cosmochim. Acta, 70, 3, 767-779.
Chaussidon
M., Gounelle
n uclides
in
processes. C.
Chaussidon
M.,
meteorites
R.
A3
Gounelle M.,
M. (2007) S hort-lived radioactive
and
Geosciences.
Robert
F.
early
339,
solar
Chaussidon
M . & Montmerle T. (2007) I rrad i ation
in the eraly solar system and the orig i n of short-l ived
system
radioactive nuclides. C.
872-884 .
(2007) Formation du système
R.
Geosciences.
339,
885-894 .
solai re : approche cosmoch imique dans le contex1e
astrophysique. C.
Gargaud
M.,
Alba rède
R.
Geosciences.
F.,
Boileau
L.,
339,
859-86 1 .
Chaussidon
M.,
Douzery E . , Montmerle T . ( 2 0 0 6 ) Dating methods and
correspo n d i n g
chronometers
Moon and Planets,
98,
in
astrobiology.
Earth,
1 1 -38.
B
Montmerle T. , Augereau J. C . ,
Chaussidon
M . , Gounelle M . ,
Marty B . , Morbidelli A . (2006) Solar system formation
and ear1y evolution: the first 1 00 m i l l ion years. Earth,
Moon and Planets,
98,
39-95.
C ha p itre d 'ouvrages
Chaussidon M. (2005) C h ronologie d e la formation d u système
Chaussidon M . (2007) Formation of t h e Solar system: a chrono
logy based on meteorites. ln «Lectures in astrobiology
sola ire : les informations don nées par les météorites.
Il», M. Garguaud, H. Martin
ln: Des atomes aux planètes habitables,
45-74.
Chaussidon
1 58
M. &
Gounelle
&
Ph. Claeys eds, Springer.
M . (2006) I rradiation processes
Presses
Universitaires de Bordeaux 57-78.
Kolodny Y.,
Chaussidon
M. (2004) Boron isotopes i n D S D P
i n the early solar system in «Meteorites and early solar
cherts:
fractionation
system Il», D. Lauretta and L. Leshin eds, Arizona
Leventhal J, Aizenshtat
and
University press, p 323-339.
Geochemical Society 1 - 1 4 .
Z,
d iagenesis.
ln:
Hill
RJ,
Baedecker MJ, et al. (Eds),
A LA I N C H E I L L E T Z
59 ans
P rofesse u r E N SG/I N P L , 35ème sect i o n C N U
E q u i pe Géody n a m i q ue
Mes activités d e recherche portent essentiellement sur l a métal logén ie et l a géodynamique des domai nes
orogéniq ues anciens. Mon approche consiste à uti l iser les transferts d'éléments chimiques dans l a l ithosphère
et leur concentration sous forme de g isements pour modéliser les évol utions géodynamiques. Les résultats
obtenus portent non seulement sur l'établissement de typologies orig i n a les (gisements d'émera udes)
ou actua l isées (gisements de méta ux précieux protérozoïq ues) mais encore sur la m ise en évidence de
nouvelles cibles d'exploration stratég ique (hercynien des domai nes préca m briens). Mon orig i n a l ité est d e
privilégier l'ana lyse géochronologique d e s domai nes mi néra l isés en combi nant u n e a n alyse déta i l lée sur l e
terrain e t l e s outi ls modernes de laboratoire, sonde ionique e t spectrométrie Ar/Ar en particu lier.
Enseignement
J'assure u n service de base complet d'enseignement à I'ENSG en pétrologie endogène et méta l logénie.
Je suis en outre responsable d'un stage de terrain en 2éme an née (2004-2007), responsa ble d e l'option
Génie et Gestion des Ressou rces M i nérales (2004-2007), interrogateur a u con co u rs d'entrée de l a banque
d'épreuves G2E (2004-2007) . J'enseigne aussi ponctuellement au Master « Ressou rces» , à l ' u n iversité
Henri Poincaré, ainsi que dans de nombreuses opérations de vulgarisation scientifique (lycées, Société de
l ' i nd ustrie M i nérale).
E ncad rement d e thèses
Ewan Pel leter : co-d i rection avec Dom inique Gasq uet (Un iv. Cham béry). Soutenance en 2007.
Olivier Rabeau : 2005 - . . . . co-d i rection avec Jean-Jacq ues Roayer (CRPG ) et M. Jébrack ( U Q UAM,
Montréal )
Fonct i o n s a d m i n i stratives partic u l i è res (a utres q u e ce l les référe n cées a u c h a p itre ' I n sta n c e s ' )
Mem bre élu au CA d u S I UAP, représentant l'IN PL (2003-2007; réélu 2007)
Responsable de la com m u n ication à I'ENSG- I N P L (2000-2006)
C u rric u l u m vitae s ucci n ct
1 969 à 1 972 : Maîtrise de Géologie à la Facu lté des Sciences de Nancy et Diplôme d' Etudes Approfondies
D EA en Géologie appliq uée à I'ENSG- I N PL
1 972-1 974 : Coopération tech nique en Haiti au Service d' É tude des Gîtes Minéraux de l ' I nstitut Français
de Port a u Prince
1 975 : Doctorat de troisième cycle à I'ENSG- I N PL . Étude des ind ices cuprifères de type porphyre dans la
pén insule d u Nord-Ouest d' Haïti . Dir. J C Samama.
1 984 :Thèse d' Etat I N PL-ENSG : Contribution à la gîtologie du district polyméta l l i q u e (W-Mo-Cu-Pb-Zn
Ag ) d u Djebel Aouam (Maroc Centra l ) . Application à la prospection des gisements de tungstène. D i r. A.
Weisbrod .
1 975- 1 998 : Assistant puis Maître de Conférences à I' ENSG- I N PL
1 989- 1 990 : C RCT à Queen's U n iversity, Ontario, Canada . Thème : Mise en oeuvre de la spectrométrie
Ar/Ar dans le cad re de son implantation a u C RPG . M issions de terrain au Mexiq u e et au Péro u .
1 998- . . . : Professeur à I'ENSG- I N PL
2007-2008 : C RCT au M i n istère des Ressou rces Natu relles et de la Faune du Québec et à I ' UQAT, Rouyn
Noranda. Thème : Analyse de la cei ntu re de roches vertes au rifère d e l'Abitibi (prod uction 8 500t Au
depuis cent ans ) dans le cadre de la reprise de l'activité min ière mond iale.
Gisements d'émeraude dans le monde : ana lyse typologique, développement d u modèle Colombie
(direction d'un programme CEE), traçage isotopique H/D et certification d'origine par m icro-spectroscopie
i nfra rouge (2 brevets). Thèses Y. Branquet et B . Sabot
1 59
Pyrénées, France : réi nterpétation des massifs d'orthog neiss du prétendu socle cadom ien de la zone axiale
en laccol ites ordoviciens. Première publ ication de mesures d'âges U/Pb par la sonde ionique CAM ECA
du C R P G . Thèse P. Alexa ndrov
Mexique : découverte d ' i ntrusifs de type Adakite en relation avec les g isements Au-Fe. Collaboration
U NAM
Maroc : nouve l l e i nterprétation et datation U/Pb et Ar/Ar des gisements épithermaux à métaux précieux
préca m briens de I'Anti-Atlas; traçage isotopique (S, Sm-Nd, Re-Os, gaz rares) des sou rces des
métaux. Thèse Levresse. M ise en évidence de systèmes méta l logén iques ordoviciens et hercyniens
par développement d e l a géochronologie U/Pb sur zircons mag matiques et hydrothermaux. Thèse E.
Pelleter.
Don n ées b i b l iométri q u es s u r l ' e n semble de la carrière
Nombre de publ ications référencées I S I Web of Knowledge: 59
Nombre d e citations : 472
H - l ndex : 1 3
To utes les p u b l icat i o n s d e
2004 à 2007
Pelleter E . , Cheil letz A., Gasq u et D . , Mouttaq i A.,
Annich M., E l H a ko u r A . , Deloule E . and
Féraud G . (2007) Hydrothermal zircons:
a tool for ion m icroprobe U-Pb dating of
gold m i n e ra l ization (Ta m l a lt-Menhouhou
gold d eposit - Morocco). Chem. Geo/. , 245,
1 35-1 6 1 .
Gasquet D . , Levresse G . , Cheilletz A. , Azizi-Samir
M . R . , Mouttaqi A. (2005) Contribution to a
geodynamic reconstruction of the Anti-Atlas
(Morocco) d u ri ng Pa n-African times with
the e m phasis on i nversion tectonics and
meta l logenic activity at the Precam brian
Cambrian transition . Precambrian Res. ,
1 40 , 1 -2 , 1 57- 1 82 .
De Donato P. , Cheil letz A . , Barres 0 . , Yvon
J . (2004) l nfrared spectroscopy of OD
vibrators i n m i nerais at natural d i l ution:
hyd roxyl g roups i n ta lc and kaol i n ite, and
structural water i n beryl and emerald. Ap.
Spectros. , 58, 5, 52 1 -52 7 .
A1
Levresse G., Cheil letz A., Gasq uet D . , Reisberg
L . , Deloule E . , Marty B . , Kyser K. (2004)
Osm i u m , sulphur, and helium isotopie
resu lts from the giant Neoproterozoic
epithermal I m iter silver deposit, Morocco:
evidence for a mantle sou rce . Chem.
Geol. , 207, 1 -2 , 59-79.
Levresse G., Gonzalez-Partida E., Carri l lo-Chavez
A . , Tritla J . , Cam prubi A., Cheil letz A.,
Gasquet D., Deloule E . (2004) Perology,
U/Pb dating and (C-0) stable isotope
constrai nts on the sou rce and evol ution
of the adakite-related Mezcala Fe-Au
skarn district, Guerrero, Mexico . Mineral.
Deposita, 39, 30 1 -3 1 2 .
A2
Cheil letz A . , Pelleter E . , M a rtin- Izard A . , Tornos F. (2005) World skarn deposits: skarns of Western Europe.
Econ. Geol. 1 00th Ann iversary Volume, 1 - 1 0 .
A3
Pel leter E . , Cheilletz A. , Gasquet D . , Mouttaqi
A . , Ann ich M . , E l H a ko u r A. Feraud G.
(sous presse) . The Ta m l at-Menouhou gold
occu rrence ' Eastern High Atlas, Morocco):
a variscan mineralizing event at the
northern bord e r of the West African Craton.
J. Af. Earth Sei.
Gasq uet D . , C hevremont P. , Baudin T. , Chalot
P rat F. , G u errot C . , Cocherie A., Roger
J . , Hassenforder B . , Cheil letz A. (2004)
Polycycl ic magmatism i n the Tagragra
d' Akka and Kerdous-Tafeltast in liers
(Western Anti-Atlas, Morocco). J. Af. Earth
Sei. , 3 9 , 267-275.
L a u monier B., Autra n A . , B a rbey P. , Cheil letz A.,
B a u d i n T. , Cocherie A . , Guerrot C . (2004)
Conséq u ences d e l'absence de socle
cadom i e n sur l'âge et la sign ification des
senes
pré-varisq ues
(anté-Ordovicien
su péri e u r) du sud d e la France ( Pyrénées,
Montagne N o i re ) . Bull. Soc. Géo/. Fr. , 1 75,
643-655.
1 60
Le Carl ier de Veslud C., Alexandrov P. , Cu ney M . ,
Ruffet G . , Cheil letz A . , Virlogeux D . (2004)
Thermochronologie 40Arf39Ar et évol ution
thermique des gran itoïdes méso-va risques
d u complexe pl utonique de Charroux
Civray (seu i l du Poito u ) . Bull. Soc. Géol.
Fr. , 1 75, 1 47- 1 56 .
Zwaan J . C . , Cheil letz A . , Taylor B . E . (2004)
Tracing the emerald origin by oxygen
isotope data : the case of Sandawana,
Zimbabwe . C. R. Géoscience, 336, 4 1 -48.
B
l kenne M . , Madi A . , Gasq uet D . , Cheil letz A., Hi lai
R., Mortaj i A., Mhaili E . (2005) Petrogenetic
sig n ifiance of pod iform chrom itites from the
N eoproterozoic ophiolitic com plex of Bou
Azzer (anti-Atlas Morocco) . Af. Geosci.
Rev. 1 2 , 1 3 1 - 1 43.
( * ) PA U L I N E C O LLO N - D R O U A I L L E T
intégration a u C R P G e n s e ptem b re
2007
recrutem e n t M C I N P L
28 ans
M C , E N S G -I N P L , 3 5ème sect i o n C N U
É q u i pe Géodyn a m i q ue
Centre d ' i nté rêt
Modélisation du fonction nement hyd rogéochimique de systèmes géologiques.
E nseig n e me n t
2004-2005
Ecole N ationale du Génie de l'Eau et de l' Environnement de Strasbourg ( E N G E E S ) . 1 3 1 h éq . TD - 2•
cycle : Hydrolog ie, Géomatique, Aménagement foncier, stages terra i n .
sept 2005 - sept 2007
U n iversité de Rei ms-Champag ne-Ardenne ( U RCA)
1 1 2 . 5 h éq. TD - 1 "' cycle : Hyd rogéologie, Géologie générale
78 h éq . TD - 2• cycle : Géomatique, Hydrogéologie
2.5 h éq . TD - 3• cycle : Prépa Capes
Ecole N ationale S u périeure de Géolog ie (ENSG - Na ncy)
1 5h éq . TD - 2• cycle : Hydrolog ie
Lycée Loritz (Nancy)
51 h éq. TD - 1 "' cycle : Hyd rologie
A partir de sept 2007 :
Ecole Nationale S u périeure de Géologie (ENSG - Na ncy)
1 92h éq . TD - 1 • et 2• cycle : Géolog ie n u m érique, Prog rammation C++, Géomatique, Hydrologie
Lycée Loritz (Nancy)
51 h éq. TD - 1 "' cycle : Hyd rologie
Fonct i o n s a d m i n i stratives parti c u l ières (a utres q u e cel les référe n cées a u c h a p itre ' I n stances')
Sept2005-sept 2007
Création, gestion et mai ntenance d u site web d u laboratoire GEGENA
Co-responsable de 4 mod u les d'enseignement de Licence à I ' U RCA :
GEOL22 : « L'eau à la su rface de la Terre »
G EOL23 : « Les métiers de la géolog ie »
S E N62 : « Sciences N aturel les 2 »
SEN63 : « Sciences Naturelles 3 »
Responsable de 2 mod u les d'enseignement de Master à I ' U RCA :
Géomatique 1 : « I ntrod uction à la géomatique »
Géomatique 3 : « Apprentissage d'un logiciel de S I G : MAP I N FO©
A partir de septembre 2007
Responsable d u module d'enseignement « C++ » de 2• an née ENSG
»
2000-2003 : Doctorat de l ' I nstitut N ational Polytechnique de Lorraine ( I N PL)
1• prix de thèse scientifique de la rég ion Lorraine Uanvier 2005)
oct. 2003 - janv. 2004 : I ngénieur de recherche, ENSG, I N PL, N ancy
fev. 2004-aout 2005 : Maitre de Conférences contractuel, lab. CEVH , E N G E E S , Strasbourg
sept. 2005-sept. 2007 : Maître de Conférences, lab. GEG ENA, U n iv. Rei ms ( U RCA)
sept. 2007 : Maître de Conférences, lab. CRPG, ENSG, Nancy
Modélisation de l 'évol ution de la qual ité de l'eau dans les mines abando n n ées du bassin ferrifère lorra i n .
Développement de tech niq ues de modélisation g lobale de type « Réacteu rs en Réseaux » ( R E R ) adaptée
aux échelles de temps et d'espace des processus hydrogéoch i m iques.
1 61
D o n nées b i b l i o m étri q u e s s u r l ' e nsem bl e de la carrière
Nombre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 3
H-l ndex : 1
Toutes les p u b l i cations de
2004 à 2007
A1
Fabriol R. & Bues M. (2006) Modelling
the evol ution of water quality in abandoned
m i nes in the Lorraine I ron Basi n . Journal of
Hydra/ogy, 328 , 620-634
C o l l o n P. ,
H a m m V. , C o l l o n P. & Fabriol R . Comparison of
two modelling a pproaches to water quality
simulation in a flooded i ron mine (Saizerais,
Lorraine, Fra n ce): a sem i-d istri buted model
of chemical reactors and a physical ly
based distri buted reactive transport pipe
network model . Journal of Contaminant
Hydro/ogy, accepté avec corrections.
A3
Fabriol R . & Bues M. (2005) Evol ution
of the water q u a l ity i n the abandoned
i ron mines of Lorra i n e : towards a semi
distri buted model ling approach .
C. R.
Géoscience, Géochimie, 337 , 1 492- 1 499.
Collon P. ,
1 62
Fabriol R . & B ues M. (2004) Ennoyage
des m i nes de fer lorraines : i m pact sur la
qualité de l'eau - Flood ing of the i ron m i nes
of Lorraine : i m pact on the water q u a l ity. C.
R. Géoscience, Géochimie, 336 , 889-899.
C o l l o n P. ,
ET I E N N E D E L O U L E
80%
20%
51 ans
D R2, C N RS , sect i o n 1 8
A n i mate u r de l ' éq u i pe Géoc h i m i e
C entre d ' i ntérêt
Le cycle i ntra-planétai re de l'eau : de l'accrétion du système solaire à l'altération de l a croûte terrestre,
avec une attention toute particul ière a u cou rs des dernières années à la d istri bution et a ux échanges de
l'eau dans le mantea u terrestre et aux i nteractions croûte-manteau lors des processus de subduction . Au
cou rs de ces dern ières an nées, mon activité a été centrée sur deux poi nts : 1 ) l'étude des xénol ithes de
gra n u l ites pour essayer de quantifier leur teneur en eau dans le but d'étudier les tra nsferts d'eau entre le
mantea u et la croûte i nférieure. 2) l 'étude de la composition chimique et isotopique des inclusions vitreuses
des olivines (sujet de thèse de An ne Sophie Bouvier) et des teneurs en eau des m i néra ux nomina lement
anhyd re des laves de l'arc des petites Anti l les, dans le cadre de l'étude des tra nsferts de matières entre
la plaque subductée et la croûte et de l'étude du processus de dégazage des magmas au cou rs de leur
évolution vers la surface .
2005 - Responsable pédagog ique de la deuxième an née (M2) de la spécia l ité « G éoscience et Ressou rces »
du Master Géosciences et Génie Civi l , U H P- I N PL Nancy, contribution aux mod u les géoch ronologie,
modélisation et méta l logénie en M 1 , et responsable d u module Magmata logie en M2 « Geosciences et
Ressou rces » .
E n eq . T D : 1 6h e n 2004-2005, 40h e n 2005-2006 et 40h e n 2006-2007
An ne Sophie Bouvier : 2005 - . . . . , co-d irection avec N icole Metrich (CEA, Saclay )
Céline Martin : 2005 - . . . . , co-d i rection avec Stephanie Duchène (CRPG) et Beatrice Luais (CRPG)
Roma i n Math ieu : 2005 - . . . . , co-d i rection avec Guy Libourel (CRPG - I N PL)
Q u n ke Xia : 2006 - . . . . , co- d i recteu r avec Xiaozhi Yang (USTC, Chine)
Fonctions adm i n istratives partic u l ières (a utres q u e cel les référencées a u c h a p itre ' I n stances ' )
depuis 1 996 co-responsable d u Service N ational de Microsonde Ionique I M S 1 270.
depuis 2005 Mem bre élu d u Conseil de La borato i re d u CRPG
C u rric u l u m vitae s u c c i nct
1 976- 1 98 1 : élève de l'école Normale S u périeure de la rue d ' U l m , Paris,
1 979- 1 98 1 : Doctorat de 3ème cycle à Université Paris V i l , au BRGM (Orléans) et a u Centre d ' Etude
N ucléai re de G renoble « Contri bution à l'étude génétique des concentrations de fl uori ne, application
aux gisements fi loniens de Montree et d u Bure (Ta rn)»
1 98 1 - 1 988 : Assista nt à l ' u n iversité Paris V i l , puis chargé de Recherche C N RS a u Laboratoi re de Géoch i m i e
e t Cosmoch i m i e , Institut de Physique d u G l o b e de Paris
depuis 1 989 : Chargé de recherche, puis d i recteur de recherche CN RS depuis 2000 au Centre de
Recherches Pétrog raphiques et Géoch imiques, Nancy.
1 99 1 : Doctorat es Sciences «Analyses isotopiques à l 'échelle intra-crista l l i n e : u n e contri bution à l 'étude
des systèmes géologiq ues»
1 992- 1 993 : visiting associate at Ca ltech , d iv. of Geological and Planetary Sciences.
P o i nt fort ou act i o n l a p l u s marq u a nte d e l a carrière
Développement des mesures isotopiques (Pb, S, H, Li, . . . ) in situ par micro sonde ionique.
1 63
D o n nées b i b l iométri q u e s s u r l ' e n se m b l e de la carrière
Nom bre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 95
N o m bre d e citations : 7 1 1
H - l ndex : 1 6
To utes les p u b l icat i o n s d e
Deloule
E.
in
2004 à 2007
A1
(sous presse) . 2004-2005 Analytical developments
Secondary
lon
Geoanal. Res
Mass
Xia Q . K . , Yang X . Z . ,
Geostand.
E. ,
111,
Va nderhaeghe O . (sous
presse) . Mobil ity of trace elements and oxygen isotopes
in
meta morphism:
conseq uences
on
geochemical
E.
adjacent
E. ,
J.,
Kister
P. ,
C u n ey
E.
Geoanalyt. Res. ,
(2007).
m icroprobe.
Geoanal. Res. , 3 1 , 3, 209-226.
Desbois G., l n g rin J., Kita N . T. , Valley J . W. ,
2
Mineral. , 9 , 4 , 453-459.
Geostand.
1 084- 1 09 1 .
Deloule
South
Africa.
29 ,
1 , 37-40.
E.,
Frost D .
J.,
Keppler H.
tem perature-dependance
(2005)
of
water
Delou le
E. ,
Linge K . L . , Sylvester P.J . ,
C ritical
review of analytica l developments in 2003. Geostand.
Geoanal. Res.
B u schaert
E.
S.,
29 , 5-6.
Fourcade
Martineau
S.,
F. , Ayt
Cathelineau
Ougougdal
Deloule
M.,
M.
and
E. ,
Treuiller A.
(2007). Latest Precam brian to Early Cambrian U-Pb
(2004) Widespread cementation ind uced by inflow of
zircon ages of augen g neisses from the Calabria ( ltaly),
continental water in the eastern part of the Paris Basin
with inference to the Alboran microplate in the evolution
:
of the peri-Gondwana terranes. l ntern. J. Earth Sei. ,
Geochem. , 1 9 , 1 20 1 - 1 2 1 5.
9 6 , 843-860.
Hakour A . ,
0
and C isotopie study of carbonate cements, Appt.
Levresse G . , Cheil letz A . , Gasquet D . , Reisberg L . ,
Pelleter E., Cheilletz A., Gasquet D., Mouttaqi A., Ann ich M., El
Deloule
E.
E.,
Deloule
Marty B., Kyser K. (2004) Osmi u m , sulphur, and
and Féra u d G . (2007) Hydra
helium isotopie results from the giant Neoproterozoic
thermal zirco n s : a tool for ion microprobe U-Pb dating
epithermal I m iter silver deposit, Morocco: evidence for
of gold m i n e ra l ization (Ta m l a lt-Menhouhou gold deposit
245,
- Morocco) . Chem. Geo/.,
Martin L . , Duchêne S . ,
a mantle source. Ghem. Geo/. ,
1 35-1 6 1 .
Deloule E. , Vanderhaeghe O.
Levresse
(2006) The
G.,
Gonzalez-Partida
E.,
207,
1 -2 , 59-79.
Carrillo-Chavez A . , Trilla
J . , Camprubi A., Cheil letz A., Gasquet D . ,
Deloule
E.
isotopie composition of zi rcon a n d garnet: A record of
(2004) Pero log y, U/Pb dating and (C-O) stable isotope
the metamorphic h istory of Naxos, Greece. Lithos,
constra i nts on the sou rce and evolution of the adakite
3-4 , 1 74-1 92.
Rossi P. , Cocherie A . , Fanning C . M.,
87,
related Mezcala Fe-Au skarn d i strict, Guerrero, Mexico.
Deloule E. (2006) Variscan
Mineral. Depos . , 39, 30 1 -3 1 2 .
to eo-Aipine events recorded i n E u ropean lower-crust
X i a Q . K . , Dallai L . ,
Deloule
E.
(2004) Oxygen a n d hyd rogen
zircons sam pled from the French Massif Central and
isotope
Corsica, France. Lithos,
from Nushan Volaco, SE C h i n a . Ghem. Geol. ,
Deloule
Wagner C . and
isotopes
E.
d u ri n g
87,
3-4 , 235-260.
(2007).
Behaviour of Li and ils
metasomatism
of
French
Central l h e rzolites. Geochim. Gosmochim. Acta,
Xia O.K.,
Chen D . G . ,
Deloule
Heterogeneity of
m a ntle-derived
E. ,
m ica
71 ,
Zhi X . C . (sous presse).
hydrogen
ion
Deloule
Hydrogen
isotope
a m p h i bole
megacrysts
probe
of
ca
1 .6Ga
A3
Toteu
S.
F. ,
Penaye J . ,
Deloule
Qilin
of
mantle-derived
and
ils tectonic
zircon
in
the
Bafia
Group
the Pan-African Bell north of the Congo craton.
Geosciences, 339, 1 32- 1 42 .
G.
R.
Toteu S . F. , Yon g u e Fouateu R . , Penaye J . , Seme Mouangue
A. C., Van Schmus W. R., Tchakounte J.,
Deloule
E. ,
Stendal H. (2007) Reply to the comment by Mvondo
et al. on "U-Pb dating of plutonic rocks involved in the
nappe tectonics i n southern Cameroon: Consequence
for the Pan-African orogenie evolution of the central
African fold bell by Toteu et a l . , 2006" (J. Af. Earth Sei . ,
4 4 , 4 79-493) J . Af. Earth Sei., 4 8 , 53-54 .
Tch a m e n i R . , N sifa E. N . , F a n n ing C. M . ,
Shrimp
Paleoproterozoic
R.,
Poli, Lom and Yaounde' G roups (Cameroo n ) . J. Af.
Toteu S . F. , Fouateu R. Y. , Penaye J., Tchakou nte J., Seme
Stendal
H.
(2006 ) .
sed i mentation
and
i n the Nyong
Deloule
d ating of plutonic
E. ,
rocks
involved in the nappe tectonic in southern Cameroon:
of the central African fold be tt. J. Af. Earth Sc. , 44,
479-493.
Garn ier V. , Ohnenstetter D., G i u l i a n i G., Maluski H . ,
E. ,
Deloule
Phan Trong T. , Hoang Quang V. (2005) Age and
sign ificance of ruby-bearing marble from the red river
shear zone, Northern Vietn a m . Gan. Mineral. ,
43 ,
4,
1 3 1 5- 1 329.
Stone W. E . ,
Deloule E. , Beresford S .W. and
Fiorentini M., 2005,
Anomalously High ôD Values for Archean Ferropicrite
Melt:
implications for mag matic and post-mag matic
C rustal Evolution, Gan. Mineral. ,
43 ,
1 745-1 758.
8
Deloule
2.05
Group,
U-Pb
conseq uence for the Pan-African orogenie evolution
U-Pb zircon age evidence for
syntectonic plutonism
Schmus W.
Earth Sc., 44, 428-442.
Lerouge C . , Cocherie A . , Toteu S. F. , Penaye J . , M i lési J. P.,
(2006).
Van
Mouangue A. C., Van Schmus W. R.,
F., Randall Van Schmus
E. , al. e. (2007) Evidence
S.
(Cameroo n ) : I mpl ication for the chronostratigraphy of
E.
E.,
sed imentary basins north of the Congo crato n : lnsights
Zhi X . C . (sous presse).
from
Deloule
detrital
2 09,
1 37-1 5 1 .
study.
s i g n ificance. Ghinese Sei. Bull.
W. , Penaye J.,
magacrysts
from U-Pb ion microprobe dating of zircons from the
E. ,
com positions
N u m bem Tchakou nté J . , Toteu
clinopyroxene
Tchameni R . (2006). Diachronous evolution o f votcano
Chinese Sei. Bull.
Xia O . K . , Chen D . G . ,
of
of
isotope composition
megacrysts:
heteogeneity
Massif
42 79-4296.
1 64
Complex
40 , 5 , 550-575.
Wieden beck M . , a n d Wood head J . O . (2005)
profi les. Am.
Micheletti F. , Ba rbey P. , Fornelli A . , Picca rreta G.,
and
Hergt J . , Bedard L . P. ,
Deloule E. (2007)
ô'80
B ushveld
solubility in Fe-free wadsleyite. Am. Mineral. , 90, 7,
New constrai nts on meta morphic h istory of Ad i rondack
d iopsides ( N ew York, USA): Al a n d
Deloule
Pressu re
Methodology for Rare Earth Element determ inations
of u ra n i u m oxides by ion
Wilson A.
Wieden beck M. (2005) Analytical developments in
Demouchy S.,
Deloule
M.,
E.,
secondary ion mass spectrometry in 2003. Geostan.
dati ng of gold m i nera l ization (Ta m l a lt-Menhouhou gold
Bonhoure
norites
Mineralium Depos.,
Deloule
a n d Féra ud G . (sous presse)
Hyd rothermal zircons: a tool for ion microprobe U-Pb
deposit - Morocco) . Ghem. Geo/.
Deloule
H . (2005) Trace elements i n the M erensky Reef and
tracin g . Earth Planet. Sei. Lett.
Deloule
Hao Y. T. (2006)
B 1 1 , B 1 1 202, doi: 1 0 . 1 029/2006J B004 296.
Arndt N., Jenner G., Ohnenstetter M.,
Pel leter E . , Cheilletz A., Gasquet D . , Mouttaqi A., A n n ich M . , El
Hakour A . ,
Deloule E., Sheng Y. M.,
Water i n the lower crustal g ra n u l ite xenoliths from
N u s h a n , eastern C h i n a . J. Geophys. Res. Solid Earth,
Deloule
Martin L . , D u chêne S . ,
Spectrometry.
Ga
South
M ayer A.,
Cortiana
G.,
Dai
P. ,
Deloule
E.,
De
Pieri
R.,
Western Cameroo n : conseq uences for the Eburnean
Jobstraibizer P . (2004)
Tra n samazo n i a n bell of NE Brazil and Central Africa. J.
Adamello Batholith , Southern Alps. Memorie di Scienze
Af. Earth Sc. , 44, 4 1 3-427.
Geologiche,
55,
1 5 1 - 1 6 7.
U-Pb s i n g l e zircon o f the
STÉ P H A N I E D U C H Ê N E
37 a n s
Maître de Co nfé re n ce , U H P-N a n cy 1 , 35ème sect i o n C N U
- Dynamique des chaînes de montagnes, processus d'exhu mation des roches méta morph iq ues (Al pes,
domaine Egéen)
- Cinétique de cristallisation et étude des distri butions de tai l les de cristaux dans les basa ltes (approche
analytique et expéri mentale)
- Géoch ronolog ie des roches métamorphiques, sign ification des âges rad iochronométriques
- Diffusion ch i m ique dans les m i néraux, i nfl u ence sur les températu res de clôtu re , géovéloci métrie
Enseignement
- Géochimie, pétrologie, dynamique des chaînes de montagnes en Licence et Master des parcou rs
Sciences de la Terre et B iolog ie-Géolog ie.
- Responsable d u module de géoch imie (les bases) de L3 Sciences de la Terre depuis 2005
- Responsable d u module de géoch imie (les applications) de L3 Sciences d e la Terre depuis 2005
- Responsable d u module de géoch i mie/géophysique de L3 Biologie-Géologie depuis 2005
- Responsable de l'enseig nement des géosciences à la préparation au CAPES et à l'Ag régation de
Sciences de la Vie et de la Terre de I'UHP depuis 2005.
E ncad rement d e thèses
Laure Marti n . Co-d i rection avec E . Deloule ( C R P G ) et O. Va nderhaghe (G2R). Thèse de l ' U n iversité H .
Poincaré-Nancy 1 . Soutenue e n 2004 .
Céline Marti n . 2005 - . . . . co-d i rection avec E . Deloule et B. Luais (CRPG).
Fonctions adm i n istratives part i c u l i è res (a utres q u e cel les référencées a u c h a p itre ' I n stances ' )
Di rectrice adjoi nte d u département de Sciences de la Terre de I ' U H P Nancy 1 d e p u i s septe m bre 2006
C u rricu l u m vitae s ucci n ct
1 990 - Ancienne élève de l' Ecole Normale S u périeure de Lyon
1 993- 1 997 Doctorat de Sciences de la Terre de I ' U C B Lyon 1 - La boratoire de Sciences de la Terre de
l'ENS Lyon «Approche chronolog ique et ci nétique de l'exhu mation des éclog ites dans les chaînes de
montag nes» d i recteurs de thèse : F. Albarède, J .-M . Lardeaux.
1 997- 1 999 : ATE R U n iversité Paris VI - Laboratoi re de Pétrologie
depuis 1 999 : Maître de Conférences à l ' U n iversité Henri Poincaré Nancy 1 - Recherche a u C RPG
Poi nt fort ou act i o n l a plus marq u a nte de la carrière
Datation Lu-Hf du métamorphisme alpin ( 1 997, Nature, 387, 586-589) constitu a nt la pre m ière d atation
Lu-Hf sur m i n éraux séparés et ayant contri bué à la reconna issance de l'âge tertiaire d u m éta morphisme
haute pression - basse températu re dans les Alpes
Don nées b i b l iométri q u es sur l ' e n s e m b l e d e la carrière
Nom bre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 1 2
H-l ndex : 5
1 65
To utes les p u b l icat i o n s de
2004 à 2007
A1
Martin L . , D u chêne S., Deloule E . , Vanderhaeg he
O . (sous presse) . Mobil ity of trace elements
and oxygen isotopes in metamorphism:
consequences on g eochemical traci ng.
Earth Planet. Sei. Lett.
Pupier E . , D u c h ê n e S . , Toplis M . (sous presse) .
Experi mental q u antificationof plag ioclase
crysta l size d istri bution d u ring cooling of a
basaltic l i q u i d . Contrib. Mineral. Petrol.
Ford M . , D uchêne S . , Gasquet D . , Vanderhaeg he
0. (2006) Two-phase orogenie convergence
in the external and i nternai SW Alps. J.
Geol. Soc. , London, 1 63 , 8 1 5-826 .
D u chêne S . , Aïssa
Martin L . , D u c h ê n e S . , Delou le E., Vanderhaeg he
O . (2006) The isotopie composition of zircon
and garnet: A record of the metamorphic
history of N axos , Greece. Lithos, 87, 3-4 ,
1 74- 1 92 .
Vig ier N . , B u rton K. W. , Gislason S . R . , Rogers
N . , D u chêne S . , Thomas L . , Hodge E . ,
Schaefer B . (2006) The relationship
between riverine U-series diseq u ilibria and
erosion rates i n a basaltic terra i n . Earth
Planet. Sei. Lett. , 249, 3-4 , 258-273
A3
R . , Vanderhaeghe O. (2006) Pressure-tem peratu re-lime evol ution of metamorphic rocks
from N axos (Cyclades, G reece): constrai nts from thermobarometry and Rb/Sr dati ng . Geodin. Acta,
1 9/5, 30 1 -32 1 .
1 66
( * ) F R A N Ç O I S FA U R E
39 a n s
M aître de C o nfé re n ce , U H P - N a n cy 1 , 35ème section C N U
- Pétrologie expéri mentale ha ute températu re
- Ci nétique des processus mag matiq ues terrestre et extra-terrestre .
- Morphologies crista l l ine, textures réactionnel les, vitesses de croissance et de dissol ution des m i n éra ux
magmatiques, inclusions mag matiques.
E nseignement
Environ 1 80h eq . TD à I ' U H P (Licence et Master), interventions ponctuelles à I ' E N S G .
Matières enseig nées: Pétrologie mag matique e t métamorphique.
E n cadrement d e thèses
Benoît Welsch : 2005 - . . . . co-d irection Patrick Bachèlery ( U n iv. La Réu nion)
C u rric u l u m vitae succi nct
1 996-200 1 : Doctorat en Science de la Terre ( Pétrologie expéri mentale) de l ' U n iversité B. Pasca l , Clermont
Ferrand, Laboratoi re Magmas et Volcans: «Texture de croissance ra pide dans les roches basiques et
u ltrabasiq ues: étude expérimemtale et nanoscopiq ue» .
2001 -2002 : Post-doc au CRPG: études expéri menta les sur l'orig ine de la texture s p i n ifex dans les
komatiites.
2002-2005: I ngénieur d'études C N RS au Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferra n d ) : m i croscopie
électronique à balayage et développement d u laboratoire d'inclusions mag matiques.
depuis 2005: Maître de Conférences à I'UHP - Nancy 1 .
Evolution de la morpholog i e des ol ivines en fonction des cond itions de croissance.
Reprod uction de la texture spin ifex dans les komatiite .
L i e n entre l a formation d e s i nclusions magmatiques e t l e s mécanismes de croissance de l'olivine.
Don nées b i b l iométri q u e s s u r l ' e n s e m b l e d e la carrière
H-l ndex : 4
Toutes les p u b l ications de
2004 à 2007
Sch iano P. , Trolliard G . , N icol le! C . ,
Sou lesti n B . (2007) Texturai evol ution
of polyhed ral olivine experiencing ra pid
cooling rates. Contrib. Mineral. Petrol. ,
1 53 , 4, 369-492 .
Moune S . , F a u re F. , Gauthier P. J . , S i ms K. W. W.
(2007) Pele's hairs and tears: natural probe
of volcanic plume. J. Volcan. Geotherm.
Res. , 1 64, 244-253.
Devi neau K., Devouard B., Vi l l ieras F. , F a u re F. ,
Devidai J . L . , Kohler A. (2006) Evol ution of
prod uct phase assemblages d u ring thermal
decom position of m uscovite under strong
diseq u i l ibri u m conditions. Am. Mineral. , 91 ,
4 1 3-424.
Faure F. ,
A1
Arndt N . , L i b o u re l G . (2006) Formation
of Spin ifex texture in komati ites : an
experi mental study. J. Petra/. , 47, 8 , 1 59 1 1 61 0.
Schiano P. , Provos! A . , C locchiatti R . , F a u re F .
(2006) Transcrystal l i n e melt m i g ration
and earth 's mantle. Science, 3 1 4, 580 1 ,
970-974 .
F a u re F. , Sch iano P. (2005) Experi menta l
i nvestigation o f eq u i l i bration conditions
d u ring forsterite g rowth and melt i nclusion
formatio n . Earth Planet. Sei. Lett. , 236,
882-898 .
F a u re F. , Sch iano P. (2004) C rystal morpholog ies
in pil low basalts : i m plications for m id
ocea n ridge processes . Earth Planet. Sei.
Lett. , 220, 3 3 1 -344 .
F a u re F. ,
1 67
M A RY FO R D
46 a n s
P rofesse u r, E N S G/I N P L, 35ème et 36ème sections C N U
An i m atrice de l 'éq u i pe Géody n a m i q u e
Tectonique, bassins, orogenèse, rifts, interactions entre processus de surface et l a tectonique.
ENSG: Terre Dynamique, géologie structurale, analyse des orogenes, géodyna m i q u e des bassins,
cartog raphie, stages de terra i n , géomorphologie tectonique, méthodes analytiques structurales dans
l'exploration pétrol ière .
N icolas Backert 2003 - . . . . co-d irection avec M. Malartre (G2R, Nancy).
Lise Sal les 2006 - . . . .
Sébastien Rohais : co-d i rection avec R. Eschard e t F. G u i llocheau ( U n iv. Rennes). Soutenance 2007 .
Fonctions a d m i n istratives p a rt i c u l ières (a utres q u e cel les référe n cées au c h a p itre ' I nsta n c e s ' )
Responsable d u g roupe Geodynamique a u CRPG .
Responsable de l'option 3A au ENSG en Geosciences Pétrolieres.
Transfert des c o n n a issances vers l ' i n d ustrie et la va lorisation de la rec h e rc h e
Leader d e s excu rsions p o u r I'MPG 2005 : Joseph, P. , Gallec, Y. a n d Ford , M . 2005. The G rès d'An not
Turbid ite System : Dynamic Contrais on Sedimentology and Reservoi r Arch itectu re in the Alpine Foreland
Basi n . MPG 2005 I nternational Conference, Paris, Field Tri p No. 6 field g u ide. 1 1 6 p p .
2007 : Ford , M . and Rohais, S . 2007. The Cori nth R i ft a n d its giant G i l bert Deltas. M P G i nternational
Coenference, Athens, November 2007. Field trip No. 5 .
C u rricu l u m vitae succi nct
1 98 1 : Bachelor of Science deg ree i n Geology. National U n iversity of l relan d .
1 985: P h . D , National U n iversity o f l reland, Cork.
1 985- 1 986 : Senior Demonstrator, Geological Sciences, Liverpool Un iversity, U K .
1 986- 1 990: Senior Lecturer, Geological Sciences, Plymouth Polytech nic, U K .
1 990- 1 998: Oberassistent (Assista nt/Associate Professer), Geological l nstitute , ETH (Swiss Federa l
lnstitute o f Technology), Zürich, Switzerland.
1 998-Present: Professer, Ecole Nationale Supérieure de Géologie, Na ncy, France .
1 999: Habil itation , ETH , Zurich, Switzerland
P o i nt fort o u act i o n la plus marq u a nte de l a carrière
Dynam isme des prismes critiques.
Organisation d u workshop 3F - Corinthe en j u i l let 2007.
Don nées b i b l i ométri ques sur l ' e n s e m b l e de la ca rrière
H-l ndex : 1 0
1 69
Toutes les p u b l icat i o n s de
2004 à 2007
A1
Bourgeois 0 . , F o rd M . , D i raison M . , Pik R . ,
Gerbault M . , Le Carlier de Veslud C . , Ruby
N . & Bon net S . (2007). Separation of rifting
and l ithospheric folding sig natu res in the
NW-Ai pine fore l a n d . lntern. J. Earth Sei.
1 0 . 1 007/s0053 1 -007-0202-2 .
Ford M . , Le C a r l i e r de Ves l u d C . , Bourgeois O.
(2007). Kinematic and Geometrie Analysis
of Fau lt-Related folds i n a Rift Setting
(Dan nemarie Basi n , U pper Rhine Graben,
France). J. Struct. Geol. , 29, 1 8 1 1 - 1 830.
Rohais S., G u i l locheau F. , Escha rd R . , Ford M . and
Moretti 1. (2007). Stratigraphie arch itecture
of the Plie-Pleistocene i nfi ll of the Corinth
rift : impl ications for its structural evolution.
Tectonophysics. 440, 5-28.
Ford M . , Duchêne S., Gasq uet D., Va nderhaeghe
0. (2006) Two-phase orogenie convergence
in the external and internai SW Alps. J.
Geol. Soc. , London, 1 63, 8 1 5-826 .
Ford M . (2004) T h e sign ificance o f g rowth
structures in foreland basin development.
Basin Res. , 1 6, 361 -375 .
A3
Le Carlier de Vesl u d C . , Ford M., Moretti 1. (sous
presse) . Prel i m i n a ry 3D structura l model for
reg ion of Aig ion, G u lf of Cori nth (Greece).
C. R. Geosciences.
Le Carlier de Veslud C . , Bourgeois 0 . , Diraison
M . , Ford M. (2005) 3D stratigraphie and
structu ral synthesis of the Dannemarie
basin ( U pper Rhine G raben ). Bull. Soc.
géol. Fr. , 1 76 , 433-442.
Malartre F. , Ford M . , W i l l i a m s E . A. (2004)
Prel i m i n a ry
biostratig raphy
and
3D
geometry of the Vou ra i kos G i l bert-type
fan delta, Gulf of Corinth (G reece). C. R.
Géoscience, 336, 269-280.
C h a pitre d ' ouvrages
Williams, E .A. and Malartre, F. 2007.
Stratig raphie a rch itecture , sedimentology
and structure of the Vou ra i kos Gil bert-type
delta, G u lf of Corinth , G reece. Special
Publication of the International Association
of Sedimentologists, ed ited by G . J . N ichols,
E .A. Williams, C. Paola, i n press .
Ford , M . ,
1 70
Lickorish W. H . (2004) Foreland basin
evol ution around the western Alpine
a rc. ln: P. Joseph & S. Lomas (eds) ,
New perspectives on Turbidites, the
Grès d'Annot Sandstones, SE France,
Geological Society, London , Special
Publications, 22 1 , 39-63.
Ford M . ,
C H R I S T I A N F R A N C E - LA N O R D
65%
50 a n s
D R 1 , C N RS , sect i on 1 8
Eq u i pe Géoc h i m i e
Cycle géoch i m ique de l'érosion et du carbone, interactions tectoniq ue-cl i mat
Enseignement
Paléo-cl imat, cycle de l'ea u . 1 5h eq .TD/a n .
E n cadrement de t h èses
Ag nès Brenat : co-d irection avec Jean Carig n a n , CRPG. Soutenance 2005 .
Sophie Giannesini : co-d i rection avec J . Lancelot ( U niv. Nîmes). Soutenance 2006.
Val ier Galy : soutenance 2007.
Fonct i o n s a d m i n i stratives p a rt i c u l ières (a utres q u e cel les référe n cées a u c h a p itre ' I n stances ' )
D i recteu r d u D EA T E R R E ( I N PL , U H P, U L P N a ncy-Strasbourg ) 2000-05.
C u rric u l u m vitae s ucci nct
1 987 Docteur de l ' I N PL
1 988 Chargé de Recherche C R2 au CN RS (affecté au CRPG)
1 997-98 Mise à d isposition pour un an à l ' U n iversité de Cornell, lthaca , USA. Visiting Scientist à
l ' U n iversité de Cornell
1 998 D i recteu r de Recherches DR2 a u C N RS (affecté au CRPG) DR1 depuis 2006 .
P o i nt fort ou act i o n la p l u s marq u ante de la ca rrière
Recherches sur le système d'érosion H i malaye n . M ise en évidence du rôle de l'enfou issement de la
matière organique sur le cycle d u carbone dans les systèmes à forte érosion physique.
Nom bre de publications référencées I S I Web of Knowledge: 57
H-l ndex : 1 9
Toutes les p u b l ications de
2004 à 2007
A1
Galy V. , France-Lanord C., and Lartiges B . Laa
d i ng and fate of particu late organic carbon
from the H i malaya to the Ga nga-Brah ma
putra delta . Geochim. Cosmochim. Acta.
accepté .
Galy V. , François, L . , France-Lanord C . , Faure
P. , Kudrass H . , Palhol F. , and Singh S. C4
plants decl ine in the H i malayan basin si nce
the Last G lacial Maxi m u m . Quaternary Sei.
Rev. accepté .
Vigier N., Decarreau A . , M i l lot R., Carig nan J . ,
Petit S . , France-La n o rd C . Q u antifying
Li isotope fractionation d u ring s mectite
formation and i m p l ications for the Li cycle.
Geochim. Cosmochim. Acta, accepté, en
révision .
Brenot, A., Carig n a n , J . , Fra n ce-Lanord, C . ,
Benoit, M . (2007). Geological and l a n d use
contrais on ô34S and ô 180 of river d i ssolved
su lfate : the Moselle river bas i n , France .
Chem. Geol. , 244, 25-4 1 .
Calmels D . , Gaillard et J . , B renot A. and France
Lanord C . (2007). Ca rbonate weatheri ng:
a possible source of atmospheric C02.
Geology. 35, 1 003-1 006.
1 71
Bouchez, J . , France-La nord C. (2007).
Determ i n ation of tota l organic carbon
content and ô13C in carbonate rich detrital
sed i ments . Geostan. Geoanal. Res. 31 ,
1 99-208 .
Galy V. , France-La n o rd C . , B eyssac 0 . , Fa ure P. ,
Kudrass H . and Palhol F. (2007). Extreme
efficiency of terrestrial organic carbon burial
i n the Bengal Fa n . Nature. 450, 407-4 1 0 .
G a rzanti E . , Vezzosi G . , Andà S . , Lavé J . , Attal M . ,
France-Lanord C . and DeCelles P. (2007).
Q u antifyi ng Provenance and Sed iment
Yield i n the M a rsyandi River Basin (Central
Nepal), Earth Planet. Sei. Lett. , 258, 5005 1 5.
G ra n et M . , Chabaux F. , Sti lle P. , France-Lanord
C . , and Pelt E . (2007). Ti m e-scales of sed i
menta ry transfer and weathering proces
ses from U-series n uclides: Gl ues from the
H i malayan rivers . Earth Planet. Sei. Lett. ,
261 ' 389-406.
Aucour A . , France-La n o rd C . , Pedoja K . , Pierson
Wickm a n n A., and S h eppard S . (2006)
Fl uxes and sou rces of particu late organic
carbon i n the Ga nga-Brahmaputra river
system . Global Biogeochemical Cycle, 20,
doi: 1 0 . 1 029/2004GB002324.
G aj u rel A. P. , Fran ce-Lan o rd C., H uyg he P. ,
G u i l m ette C . , G u ru n g D . (2006) C and
0 isotope com positions of modern fresh
water moll usc shells and river waters from
the H i m a laya and Ganga pla i n . Chem.
Geol. , 233, 1 -2 , 1 56- 1 83 .
Gayer E . , Lavé J . , P i k R . , F rance-Lan ord C .
(2006) Monsoonal forcing of Holocene
g lacier fl uctuations in Ganesh Himal
(Central Nepal) constra i n ed by cosmogenic
3 H e exposu re ages of ga mets . Earth
Planet. Sei. Lett. , 252, 3-4 , 275-288.
Galy V. ,
Remusat L., Palhol F. , Robert F. , Derenne S . ,
F rance-Lanord C . (2006) E n richment of
d euteri um in insoluble organic matter from
prim itive meteorites: A solar system origin?
Earth Planet. Sei. Lett. , 243, 1 -2, 1 5-25.
Singh S . , Kumar A., Fran ce-La n o rd C . (2006)
Sr and 87Sr/86Sr i n waters and sed i ments
of the Brah maputra river system : S i l icate
weathering, C 02 consumption and Sr fl ux.
Chem. Geol. , 234, 3-4, 308-320.
G i u l i a n i G., Fall ick A. E., Garn ier V. , F rance
Lanord C., Ohnenstetter D . (2005) Oxygen
isotope com position as a tracer for the
origins of rubies and sapph i res. Geology,
33, 4, 249-252.
Singh S., Sarin M . M . , F rance-Lan o rd C . (2005)
Chem ical erosion i n the eastern H i m a laya:
major ion com position of the B rahmaputra
and d 13C of d issolved inorganic carbo n .
Geochim. Cosmochim. Acta, 6 9 , 1 4, 35733588.
Evans M. J . , Derry L. A . , France-Lan o rd C .
(2004) Geothermal fl uxes o f alka l i n ity i n
t h e Naraya n i river system o f central Nepal.
Geochem. Geophys. Geosyst. G3, 5, 8 ,
1 -2 1 .
Garzanti E . , Vezzoli G . , Ando S . , F ra n ce-Lanord
C . , Singh S . K . , Foster G . (2004) Sand
petrology and focused erosion i n col l ision
orogens: the Brahmaputra case. Earth
Planet. Sei. Lett. , 220, 1 -2, 1 57-1 74.
Gayer E . , Pik R., Lavé J . , Fra n ce-Lanord C . ,
Bou rlès D . , Marty B . (2004) Cosmogenic
3He in H i malayan gamets ind icati ng an
altitude dependence of the 3He/10Be
production ratio. Earth Planet. Sei. Lett. ,
229, 1 -2, 9 1 - 1 04 .
A3
N édélec A . , Affaton P. , France-Lanord C . , Charrière A . , Alvaro J . (2007) Sed i m e ntology a n d
chemostratigraphy o f t h e Bwipe Neoproterozoic c a p dolostones ( G h a n a , Volta Basin): a record of
m icrobial activity in a peritidal environ ment. C. R. Geosciences, 339, 223-239.
B
G i u l i a n i G . , Fall ick A. E . , Garnier V. , France-La nord C., Ohnenstetter D . , Schwartz D. (2005) Les isotopes
d e l'oxygène, un traceu r de l'orig ine géolog ique des ru bis et saphi rs . Revue de Gemmologie, 1 52 ,
9-1 1 .
1 72
GASTO N G I U LI A N I
53 ans
D R 1 , I RD , secti on 1 5
Métal logénie-géologie des gem mes
I nteractions fl uide-roche
E nsei g n e ment
1 2 h eq . TD/a n .
U n iversité d'Antanana rivo e t LMTG Tou louse
E ncadre m e n t de thèses
Saholy Rakotosamizanany 2006 - . . . . , co-d irections avec M. Rakotond razafy ( U n iversité d 'Antananarivo) et
D. Ohnenstetter (CRPG). Thèse de Doctorat en cotutelle Universités de Antananarivo et de N ancy 1 .
Transfert des c o n n a issan ces ve rs l ' i n d ustrie et la valorisation d e l a rec h e rc h e
Contrat de Service e t d ' Expertise entre le La boratoi re Français de G e m mologie de la Chambre d e
Commerce e t d ' I nd ustrie de Paris, le C N RS et I ' I RD pour l'analyse d e s isotopes de l'oxygène des
émeraudes (depuis 1 999)
Fonctions a d m i n i stratives partic u l ières (a utres que cel les référe n cées a u c h a p itre ' I n stances ' )
Mem bre élu d u Conseil d'administration de l'Association Française de Gem mologie e t mem bre de son
conseil scientifique (depuis juin 2005)
Co-responsable d u prog ramme de recherche i nternationai i RD-Un iversité d 'Anta n a n a rivo sur les g isements
de corindons gem mes (2004-2008)
8 mars 1 982 : Doctorat 3ème Cycle, I N PLIC RPG-CNRS
Mars à décembre 1 982 : Contrat de recherche au Groupement d ' l nterêt Scientifique ( G I S C N RS - B R G M à
Orléans). M ission de terrain en Chine (2 mois) avec L. Lebel et J . C . Delille ( B R G M )
1 983 : travail de recherche a u G I S-CN RS (7 m o i s ) sous la responsabil ité de L . Lebel .
avri l 1 984 à mars 1 985 : Chercheur contractuel au CRPG-CN RS à Va ndœuvre (statut d ' i ngénieur 3A)
depuis j u i l l et 1 985 à I ' I R D (ex ORSTOM) : affectations de longue durée au B résil de 1 986 à 1 99 1 . C R2 en
1 985, CR1 en 1 989 et D R2 en 1 999.
20 j u i n 1 997 : Habilitation à d i riger des Recherches, I N P LICRPG-C N RS
P o i nt fort ou action la p l u s marq u a nte de la ca rrière
Modèle de formation des gisements d'émeraude de Colombie et d u Brés i l .
Modèle de formation d e s g isements de r u b i s associés a u x marbres.
Traceu r isotopique de l'oxygène des émeraudes et son application par le Contrat de Service et d ' Expertise
entre le Laboratoi re Français de Gem mologie de la Cham bre de Com m e rce et d ' I nd u strie de Paris, le
C N RS et I ' I R D pour l'analyse des isotopes de l'oxygène des émeraudes (depuis 1 999).
Traceur isotopique des ru bis et saphirs et son appl ication à leur caractérisation typolog ique.
H-l ndex : 1 0
1 73
2004 à 2007
A1
Fallick A. E., Garnier V. , France-Lanord
C . , Ohnenstetter D. (2005) Oxygen isotope
composition as a tracer for the origins of rubies
and sapphires. Geology, 33, 4, 249-252.
Fallick A., Rakotondrazafy M . , Ohnenstetter
D . , et a l . (2007) Oxygen isotope systematics
of gem corundum deposits in Madagascar:
relevance for their geological origin. Mineralium
Depos. , 42, 251 -270.
Giuliani G.,
G i u l ia n i G.,
A2
Garnier V. , Ohnenstetter D . , G i u l ia n i G . , Fallick A. E . , Phan Trong T., Hong Quang V. , Pham Van L., Schwarz D. (2005)
Basait petrology, zircon ages and sapphire genesis from Oak Nong , southern Vietnam. Min. Mag. , 69, 1 , 2 1 -38.
A3
Garnier V. , Ohnenstetter D . , G i u l ia n i G . , Maluski H . ,
Deloule E . , Phan Trong T. , Hoang Quang V.
(2005) Age and significance of ruby-bearing
marble from the red river shear zone, Northern
Vietnam. Gan. Mineral. , 43 , 4, 1 3 1 5- 1 329.
Garnier V., Ohnenstetter D., G i u l i a n i G . (2004)
L'aspidolite fluorée : rôle des évaporites dans
la genèse du rubis des mabres de Nangimali
(Azad-Kashmir, Pakistan). C. R. Géoscience,
336, 1 245- 1 253.
Marshall D. D., Groat L. A. , Falck H., G i u l i a n i G . ,
Neufeld H . (2004) The Lened emerald prospect,
Northwest territories, Canada: insights from fluid
inclusions and stable isotopes, with implications
for Northern Cordilleran emerald. Gan. Mineral. ,
42, 5, 1 523-1 540.
Garnier V. , G i u l i a n i G., Ohnenstetter D. et al. (sous
presse). Marble-hosted ruby deposits from
central and southeast Asia: towards a new
genetic mode!. Ore Geology Reviews.
Rakotond razafy M . , G i u l i a n i G . , Fallick A. E . ,
A.,
Ohnenstetter
D.,
Andriamamonjy
Rakotosamizanany S . , Ralantoarison Th . ,
Razanatseheno M . , Offant Y. , Garnier V. ,
Maluski H . , Dunaig re C h . , Schwarz D . , Mercier
A., Ratrimo V., Ralison B . (sous presse). Gem
corundum deposits in Madgascar: a review. Ore
Geology Reviews.
Turner D . , Groat L.A. , Hart C .J . R . , Mortensen J . K . ,
Linnen R . L . , G i u l ia n i G . a n d Wengzynowski W.
(2007). Mineralogica l and geochemical study
of the true blue aquamarine showing, southern
Yukon . Gan. Mineral. , 45, 203-227.
Garnier V. , Maluski H . , G i u l ia n i G., Ohnenstetter D . ,
Schwarz D . (2006) Ar-Ar a n d U-Pb ages of
marble-hosted ruby deposits from central and
southeast Asia. Gan. J. Earth Sei. , 43, 509-532.
Ohnenstetter D . , Rakotond razafy M. et al.
(2007). Les gisements de corindons gemmes
de Madagascar. Revue de Gemmologie, AFG,
1 59 , 1 4-28.
Garnier V. , G i u l ia n i G . , Ohnenstetter D., Schwarz D . ,
Kausar A . B . (2006) Les g isements de rubis
associés aux marbres de l'Asie Centrale et du
Sud-Est. Le Règne Minéral, 67, 1 7-48.
Ralantoarison T. , Andriamamonjy A. , G i u l iani G . ,
D.,
Ohnenstetter
Rakotonfrazafy A.F. M . ,
Schwarz D . , Fallick A . , Razanatseheno M . ,
Rakotosam izanany S . , Moine B . , Baillot P.
(2006). Les saphirs m ulticolores de Sahambano
et Zazafotsy, région granulitique d'l hosy,
Madagascar. Revue de gemmologie, AFG, 1 58,
4-1 3 .
Garnier V. , G i u l ia n i G . , Ohnenstetter D . , Kausar A. B . ,
Hoang Quang V. , Pham Trong T. , Pham Van L.
(2005) Les gisements de rubis du Pakistan et du
Viêt-Nam. Revue de Gemmologie, 1 51 , 6- 1 2 .
G i u l i a n i G . , Fallick A. E . , Garnier V. , France-Lanord
C . , Ohnenstetter D . , Schwartz D. (2005) Les
isotopes de l'oxygène, un traceur de l'origine
géologique des rubis et saphirs. Revue de
Gemmologie, 1 52 , 9- 1 1 .
Giuliani G.,
8
Garnier V. , G i u l i a n i G . , Ohnenstetter D . , Schwartz D .
(2004) Les gisements de corindon : classification
et genèse. Le Règne Minéral, 55, 7-35.
G i u l ia n i G . , Garnier V. , Ohnenstetter D. (2004) Du sel
gemme pour les gemmes. Pour la science, 31 6,
1 0-1 1 .
Lemarchand F. , G i u l ia n i G . , Ohnenstetter D . (2004 ) Le
sel des rubis. La Recherche, 379 , 8 1 -87.
Pham Van L., Vinh H . Q., Garnier V. , G i u l i a n i G.,
Ohnenstetter D., Lhomme T., Shwarz D., Fallick
A., Dubessy J . , Trinh P. T. (2004) Gem corundum
deposits in Vietnam. Journal of Gemmology, 29,
1 29- 1 47.
Pham Van L . , Hoang Quang V. , Garnier V. , G i u l iani
G . , Ohnenstetter D., Lhomme T. , Shwarz D . ,
Fallick A., Dubessy J . , Phan Trong T. (2004)
Gem corundum deposits in Vietnam. Journal of
Gemmology, 29, 1 29- 1 47.
Pham Van L., G i u l ia n i G . , Garnier V. , Ohnenstetter
D. (2004) Gemstones in Vietnam. A review.
A ustralian Gemmologist, 22, 1 62- 1 68 .
P h a m Van L . , Hoang Quang Vin h , Garnier V. , G i u l i a n i
G . , Ohnenstetter D . (2004) Marble-hosted ruby
from Vietnam. Canadian Gemmologist, 25, 8395.
C h a p itre d ' o uvrages
Ohnenstetter D., Garnier V. , Fallick A. , Rakotond razafy M., Schwarz D. (2007). The geology and genesis of
gem corundum deposits. Short course GAG-MAC.
Giuliani G.,
1 74
P I E R R E J AC Q U E M I N
56 a n s
I R 1 , C N RS , sect i on 1 8
Eq u i pe Géodyn a m i q ue
Extraction a utomatique d'objets géolog iq ues à partir de cubes sismiques.
ENSG . en moyenne 45h eq .TD/a n .
TD i nformatique 1 ère année
Prog rammation objet 2éme année
U N IX 3ème année
Fonctions a d m i n i stratives partic u l ières (a utres q u e cel les référencées a u c h ap itre ' I n sta n c e s ' )
Mai ntenance réseau
Transfe rt des c o n n a issan ces vers l ' i n d ustrie et l a val orisati on de la rec h e rc h e
Consorti u m gOcad
1 975 - 1 982 : ENSG, Modélisation et automatisation de processus ind ustriels de traitement de m i nera i .
1 982 - 1 988 : Développement d u log iciel de cartog raphie 2D « G EOL » desti né a ux appl ications
géolog iques.
depuis 1 989 : Développement d u logiciel 3D « g Ocad » devenu depuis u n e référence dans le monde de
l'exploration pétrolière .
Poi nt fort o u action la p l u s marq u a nte de la ca rrière
A l'orig ine du projet gOcad avec le Professeu r Jean-Laurent Mallet.
To utes les p u b l icati o n s d e
2004 à 2007
1 75
DAV I D J O U S S E L I N
35 a n s
Maître de C o nfé re n ce , E N S G/I N P L, 35ème section C N U
Ce ntre d' i nté rêt
- I n itiation du rifti ng (étude du golf de Corinthe et de l'évolution de son système de fa i l les)
-Dynamique des dorsales et d u ma nteau (étude tomographique de la dorsale est-Pacifique, études pétrastructurales dans les ophiolites) .
E nseig n e me n t
250h/an
Responsable de 4 mod u les:
Stage terrain (3 semai nes, 1 ère année ENSG), Géolog ie structu ra le ( 1 ère année E N S G ) , Ana lyse des
Orogènes (2éme a n née ENSG), Géophysique (terrain, 1 semaine, 2éme année E N S G )
I nterventions d a n s d'a utres mod u les (géodynamique, prépa CAPES/AG REG).
Tra nsfert des c o n n a issan ces vers l ' i n d ustrie e t la va lorisation de la rec h e rc h e
Contrat d 'étude structurale d u secteur d 'Acoje d a n s l'ophiolite de Zambales ( P h i l ippi nes) (J u i l let 2005)
depuis Septembre 2002: Maître de conférence à I ' ENSG/IN PL, Recherche au C R P G
2001 - 2002 : ATE R à l ' U n iversité d u Maine (Le Mans).
2000 - 2001 : ATE R à l ' U n iversité Aix-Marseille I l l .
1 998-2000 Chercheur associé post-doctora nt à l ' U niversité d'Oregon (USA) «Seismic modeling of the Oman
ophiolite and com pa risons with undershooti ng data from the East-Pacific-Rise » , en col l a boration avec D.
Toomey (bourse R I DGE-N SF).
27 avri l 1 998 Doctorat es Sciences: « Structure détail lée et propriétés sismiques des d i a p i rs de mantea u
dans l'ophiolite d'Oman» ( Laboratoi re de Tectonophysique de l ' u n iversité Montpe l l i e r I l , d i recteu r d e
thèse: prof. A. N icolas).
Poi nt fort o u act i o n la plus m a rq u a nte d e l a carrière
Rédaction et réa l isation d u projet de postdoc (2 ans de salaire inclus dans la demande) q u i -par une
approche cou plée géophysique(EPR)-tectonique de terrai n(Oman)- a modernisé et rem i s sur le devant
de la scène le modèle d'ali mentation des dorsales par des diapirs de ma ntea u .
Organ isation (financement i nclus) d ' u n stage terra i n d'initiation aux tech n iques d'exploration par l a
géophysique pour les élèves 2ème an née d e I'ENSG.
Nom bre de citations : 1 1 5
H - l ndex : 5
2004 à 2007
Toomey D . R., Joussel i n D., Dunn R . A., Wilcock W. S . D., Detrick R . S . (2007) S kew of ma ntle u pwel ling
beneath the East Pacifie Rise governs seg mentation . Nature, 446, 7 1 34, 409-4 1 4 .
1 77
J É R Ô M E LAV É
i ntég rati o n a u C RP G e n septe m b re
2007
m utat i o n d e p u i s LGCA-G re n o b l e
40 ans
C h a rg é de Recherche 1 , C N RS , section 1 8
E q u i pe Géodyn a m i q u e
C e n tre d ' i ntérêt
- Néotectonique, géomorphologie et paléosismicité des orogènes actifs
- Etude des boucles de rétro-actions entre tectonique, érosion et cli mats
- Géomorpholog ie et incision fl uviale, physique de l'abrasion du su bstrat rocheux et des galets au cou rs d u
tra nsport fl uvial , études expéri menta les
- Modélisation n u mérique d u paysage
- Mesure d u sou lèvement tectonique et paléoa lti métrie - Collision I nde-Asie
Enseig nement
Années précédentes a u LGCA = 1 0h de cou rs magistra ux en M2R
E n cadre m e n t de thèses
M. Attal sur " L'étude expéri mentale de l'abrasion des galets et d u substrat rocheux a u cou rs d u transport
fl uvial ". Thèse débutée en octobre 1 999, soutenue le 31 octobre 2003. S ituation actuelle : Lectu rer à
l ' U n iversité d'Edinburg h avec P. Cowie.
P. H . Biard sur " La m ise au point et l' util isation d'un paléo-alti mètre basé sur les isotopes cosmogéniques".
Co-d i rection avec D . Bou rlès (Cerege, Aix) et R. Pik (CRPG, Na ncy). Thèse débutée en octobre 2002 et
soutenue le 30 juin 2006 . S ituation actuelle : Post-Doc au Caltech avec K. Farley.
V. Godard sur " L'étude du couplage entre tectonique et érosion : a pproche n u méri q u e et exemples des
Long Men Shan (Chine) et de l ' H i malaya ". Co-d irection avec R . Catti n ( E N S , Paris) . Thèse débutée en
octobre 2003, soutenue le 30 novembre 2006. Situation actuelle : Préparateu r agrégé à l ' E N S Lyo n .
B . Oveisi (géolog ue i ranien) sur " L'étude de la déformation actuelle e t récente d u Zagros central " . Thèse
débutée en octobre 2003, soutenance prévue en avri 1 2007.
M. Dubille sur " La dynamique de l ' i n cision et du transport fl uvial : approches com b i n ées d'observation ,
d'expérimentation e t de modélisation n u m ériq ue". Thèse débutée en octobre 2004.
P. Steer sur " L' i m pact des changements dans l'évol ution thermoméca nique et l'érosion des chaînes de
montag ne". Co-d i rection avec R . Catti n (ENS, Paris). Thèse débutée en septembre 2007.
C u rricu l u m vitae s u cc i n ct
Formation et d i plômes
1 993 - 1 997 : Doctorat de géophysique, U n i versité de Paris VI l , Denis Diderot,
1 990 - 1 99 1 : Diplôme d' Etudes Approfondies (DEA) en géophysique, I P G P.
1 987 - 1 990 : Diplôme d ' i ngénieur de l' É col e Nationale Supérieure des M i nes de Paris
Expérience profession nelle et de recherche
sept. 2007- : Chargé de recherche 1 ère classe C N RS au CRPG.
200 1 -aout 2007 : Chargé de recherche 1 ère classe CNRS dans le La boratoi re de Géodynamique des
Chaînes Alpines (LGCA) à G renoble.
1 999-200 1 : Chargé de recherche 2ème classe CN RS au sein d u LGCA à G renoble.
1 998 : Post-doctorat à Pen nsylvania State U n iversity dans le laboratoi re d u professeu r D . B u rbank. Analyse
géomorphologique et tectonique des San Gabriel (Cal iforn ie).
1 997 : Post-doctorat au Laboratoire de Géophysique (LDG) d u CEA : Projet d'éva l u ation probabil iste d u
risq ue sismique en Cal ifornie.
1 993 - 1 997 : Doctorat de géophysique a u sein d u LDG/CEA sous la d i rection de J . P. Avouac. Thèmes de
recherche : Morpho- et sismo-tectonique de l'H ima laya du Népal .
1 99 1 - 1 993 : Ingénieur géophysicien dans le cad re de la coopération franco-bolivien ne à l'Observatoire
San Calixto à La Paz (Bolivia) (Su ivi scientifique d'un réseau sismolog ique, Analyse des données
enregistrées, Tomographie)
1 99 1 : Travaux de recherche de D EA sur l'anisotropie sismique et les d i rections tectoniq ues majeures sous
la d i rection de J . P. Montagner et P. Tapponnier à I ' I PG P
1 79
Résu més des trava ux passés et l e u r i m pact scientifi q u e
- Etude Sism o - e t morphotectonique d e l ' H i ma laya du Népal q u i a fait progresser notre com préhension
de la structure, d e la déformation actuelle et du risque sismique associé au prisme h i m alayen (une
partie d e l 'étude a été récom pensée par le prix d e « meilleur article en tectonique » décernée par
la Geological Society of America en 2003 pour l'article Lavé et Avouac [2000] sur la déformation
des plis d'avant pays ) .
- Etude s u r l'érosion e t l ' i ncision fl uviale : j ' a i m e n é de nombreuses études v i a l ' utilisation de
méthodes très diverses pour quantifier et com prendre les d ifférents processus d e l'érosion
(isotopes cosmogéniques, bilans de sédiments, modèles d'i ncision de rivière, thermochronologie
basse température, ca ractérisation des séd iments au cou rs d u transport fl uvial).
- Etude expérimentale de l'abrasion fl uviale q u i a reçu u n véritable écho Outre Manche puisque,
depuis sa réal isation e n 2002-2003, j'ai accueilli trois étudiants anglais pour trava iller dessus et
développé u n e i ntense collaboration avec l'université de Cam bridge . Cette étude a débouché très
récem ment s u r des don nées i néd ites et déterminantes pour la com m u n a uté .
- Etude de m ise au point d'un palée-alti mètre basé sur les isotopes cosmogéniques. I n itialement
soute n u e par une AC I Blanche, cet ambitieux prog ramme a commencé à fou rn i r des résultats
extrêmement prometteu rs et totalement inédits .
D istict i o n s
L'a rticle Lavé and Avouac [J GR, 2000] a reçu en 2003 le
and tecton ics) de la Geological Society of America .
«
Best paper award
»
(in structural geology
D o n nées b i b l i om étri q ues s u r l ' ensemble de la ca rrière
Nom bre d e publications référencées ISI Web of Knowledge: 1 9
Nom bre d e citations : 393
H-l ndex : 9
2004 à 2007
To utes les p u b l i cations de
B i a rd
P.- H . ,
Lavé J.,
Pik
R.,
Bour1ès
D.
(sous
A1
presse).
Cosmogenic 3He chronology of the last Mauna Kea
Lavé J.,
Earthq uake (-A . D . 1 1 00) in Central H i m a laya, Nepa l ,
(Hawaii) ice cap, and paleocl imatic implications for the
Central Pacifie. Nature.
Lavé J.
B i a rd P.-H . , Bourlès D . , P i k R . ,
(sous presse) ln situ
cosmogenic "Be in o l ivines and pyroxenes, Quatemary
Geochronology.
G a rzanti E . , Vezzosi G . , Andè S . ,
Lanord
C.
and
DeCelles
and
Sediment Yield
P.
Lavé J.
Science,
307,
1 302- 1 305.
(2005) Analytic solution of the mean elevation of a
watershed dominated by fl uvial incision and h i l l slopes
landsliding, Geophys. Res. Lett. ,
1 0 . 1 02912005GL022482.
Attal M . , France
(2007).
Quantifying
Biard P. - H . ,
Lavé J.,
32,
1 1 , L 1 1 403, doi:
P i k R., Quidelleur X., Bourlès D . a n d Kieffer
in the Marsyandi
G. (2005) Fossi l cosmogenic 'He record from K-Ar
River Basin (Central Nepal), Earth Planet. Sei. Lett.,
d ated basaltic flows of Etna volcano (38" N ) : Evaluation
Provenance
Gayer
Lavé J.,
Yule D . , Sapkota S., Basenta K . , Madden C . , Attal M.
and Pandey R. (2005). Evidence for a Great Medieval
258, 500-5 1 5.
E . , Lavé J . , P i k
of a new paleoalti meter, Earth Planet. Sei. Lett. , 236,
R., and
France-Lanord C. (2006).
Monsoonal forcing of Holocene g lacier fl uctuations in
Ganesh Himal (Central Nepal) constrained by accurate
cosmog e n i c
3He
exposu re
ages
252, 275-288.
Lavé J., Bou rlès D.,
of garnets,
6 1 3-63 1 .
Godard V., Cattin R. and Lavé J. (2004 ). Mode l i n g mountain
b u i l d i n g , n u merical !rade off between erosion law and
crustal rheology, Geophys. Res. Lett. ,
Earth
2004GL02 1 006.
Planet. Sei. Lett.,
B i a rd P.-H . , Pik R.,
R.,
Marty
B.
and
Trusdell
F.
B u mard P. G . , Yokochi
(2006)
Gayer E., Pik R.,
Cosmogenic
Lavé J.,
F ra n ce-Lanord C . , Bourlès D . and
helium loss by prel i m i na ry crushing of phenocrysts:
ind icating
prod uction ratio. Earth Planet. Sei. Lett.,
cali bration . Earth Planet. Sei. Lett. , 247, 222-234 .
Lavé J.
a n d P i k R. (2006). Applications
of ancien! cosm ic-ray exposu res: theory, tech niques
a n d l i m itations, Quatemary Geochronology,
Lavé J.,
Attal M . ,
1,
59-73 .
1 0 . 1 0291
M a rty B . (2004 ). Cosmogenic 'He i n H i malayan garnets
i m p l ications for 'He measurement and production rates
B i a rd P.- H . , Bou rlès D . ,
31 ,
Lavé J.,
an
a ltitude dependance
of the
229,
3Hei'0Be
9 1 - 1 04 .
and Burbank D . (2004 ) . Erosion rates a n d patterns in
the Transverse Ranges (Californ ia). J. Geophys. Res . ,
1 09 ,
1 0 . 1 02912003J F000023.
a n d Masson J . P. (2006) A new experimental
deviee to study pebble a b rasion and transpose to
natural
systems,
624-628,
doi:
J.
of
Hydra u l .
Engineeri n g ,
1 32 ,
1 0 . 1 0 6 1 1{ASC E )0733-9429(2006 ) 1 32:
6(624 ), 2006.
C h a p itres d ' o uvrages
Oveisi B . ,
Lavé J.
a n d van d e r Beek P . (2007). Active folding a n d deformation rate at t h e central Zagros front ( I ra n ) . l n Lacombe,
0.,
Lavé,
J. and Roure F., Eds, in Thrust Belts and Fore/and Basins: From Fold Kinematics to Hydrocarbon Systems, Series: Frontiers in
Earth Sciences, 492 pp.
Attal M. a n d
Lavé J .
(2006). Changes of bedload characteristics a long the M a rsya n d i River (central Nepal): I m p lications for understa n d i n g
h i l lslope sed iment su pply, sed i ment l o a d evolution a l o n g fl uvial networks, and denudation in active orogenie belts. l n Wi/lett, S . D . ,
Hovius, N. , Brandon, M . T. , and Fisher, D., eds., Tectonics, Climate, a n d Landscape Evolution: Geological Society of America
Special Paper 398, p. 1 43-1 7 1 , doi: 1 0 . 1 1 3012006.2398(09).
Godard V. , Lavé J . a n d Cattin R. (2006) N u merical modelling of erosion processes in the H i malayas of Nepal, effect of spatial variation of
rock strength and precipitation . l n Buiter, S.J.H. and Schreurs, G., Analogue and Numerical Mode/ling of Crustal-sca/e Processes,
Geological Society special publication 253.
1 80

a. IX uu

Transcription

Documents pareils

REUNION INFO COVEA MARSEILLE SEXTANT

cours de mise à niveau en français et mathématiques

N O T I C E HUILE DE GRAINES DE GRAINES DE NIGELLE : Huile

Moi, Pierre de Ronsard Du fond de mon tombeau, je m`adresse à toi

IUCTURf

Audiences Internet mars 2014 Quel trafic mensuel? Audience site

Belgique

Exporter en pdf - Louvre des Antiquaires

Véronique Gardien Université Lyon I

Flyer info_travaux_Mérignac Anquetil