Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Neogene geodynamics evolution of the south-Alboran realm in western Mediterranean has been clarified, based on sedimentological and chronostratigraphical studies. This work focuses on three main themes of research, the first is to establish the moments for the opening and closing of the North Rifian Corridor by studying two Neogene basins of the southern edge of the Alboran sea. The second, aims to understand the behavior of these two basins face a major event in the history of the Mediterranean: The Messinian Salinity Crisis. Finally, the third theme aims to understand the modalities Post-MSC reflooding in the southern part of the Alboran realm.The late Miocene evolution of the North Rifian Corridor is clarified on the basis of chronostratigraphic studies of the Neogene Boudinar and Arbaa Taourirt basins (northeastern Morocco). The marine sediments deposited in the Boudinar basin between the early Tortonian and the late early Messinian (10 Ma to 6.1 Ma) and in the late Tortonian-earliest Messinian interval in the Arbaa Taourirt basin. Palaeoenvironmental data record a major drowning in association with extensive tectonics in the Boudinar basin during the early Messinian at ~7.2 Ma. At the same time, prograding conglomerates and sandstones developed over the late Tortonian marls in the Arbaa Taourirt basin. During the late-early Messinian, a shallowing trend occurred in the Boudinar basin. Thus, the North Rifian Corridor opened at ~7.2 Ma ensuring Atlantic-Mediterranean connections, then was progressively restricted during the late-early Messinian and totally closed at ~6.1 Ma. New sedimentological and paleontological studies of the late Messinian-early Pliocene deposits in the Boudinar basin provide new information on the Messinian Salinity Crisis (« MSC ») and the Zanclean reflooding in the Alboran sea. The Messinian erosional surface « MES » is of late Messinian age and was emplaced in subaerial settings. It is polygenic, its original geometry is locally preserved and was re-shaped by the Pliocene transgressive surface. Above the « MES », the Boudinar basin infill is characterized by a wide variety of facies from continental settings to lower offshore conditions. Two major sets are recognized: a latest Messinian-Zanclean set that constitutes a transgressive-regressive megasequence interrupted at the top by a tectonic unconformity, and an Plio-Quaternary regressive set. During the late Messinian Zanclean interval, four successive depositional models were documented. They record major changes in palaeoflow and paleogeography related to base-level fluctuations. No Gilbert-type delta has ben identified at Boudinar. the beginning of base-level rise is marked by normal regressions and by the formation of several lacs and fan-delta complexes on the margins of the basin in the late Messinian and befor the marine reefloding in the early Zanclean. The marine reflooding of the basin appears later, with a transgressive surface of ravinment and a thick package of transgressive deposits. These transgressive deposits onlap over all previous deposits. The major part of the basin infill did not issue from an inner landward position (south of the basin) but from the northwestern side of the basin, i.e. near the Mediterranean. Sediments were subsequently reworked by storms and transported by longshore-drift towards the south. a maximum flooding surface is found several tens of metres above the « MES ». This fiding is consistent with a progressive and not a catastrophic early Zanclean flooding of the westernMediterranean after the Mediterranean base-level fall.
Sur la base d’études sédimentologiques et chronostratigraphiques dans les bassins de Boudinar et d’Arbaa Taourirt (Rif oriental, Maroc), l’évolution géodynamique néogène du domaine sud-Alboran en Méditerranée occidentale a été clarifiée. Ce travail est axé sur trois grandes thématiques de recherche. La première vise à l’établissement d’un cadre chronostratigraphique pour l’ouverture et la fermeture du Couloir Nord Rifain, par l’étude de deux bassins nèogènes de la bordure sud de la mer d’Alboran. La deuxième, vise à comprendre le comportement de ces deux bassins face à un événement majeur de l’histoire de la Mediterranée : la Crise de salinité messinienne. Finalement, la troisième vise à comprendre les modalités de remise en eau de la Méditerranée après la Crise : le reenoiement pliocène. L'évolution du Couloir Nord Rifain au Miocène supérieur est clarifiée sur la base des études chronostratigraphiques des bassins néogènes de Boudinar et d'Arbaa Taourirt (Maroc Nord oriental). Les sédiments marins miocènes se sont déposés entre le Tortonien inférieur et le Messinien inférieur (10 à 6.1 Ma) dans le bassin de Boudinar et entre le Tortonien supérieur et le Messinien inférieur dans le bassin d'Arbaa Taourirt. Les données paléoenvironnementales enregistrent un ennoyage important du bassin de Boudinar en relation avec une tectonique extensive pendant le Messinien inférieur (~7.2 Ma). En même temps, des conglomérats et de grès progradants se sont développés au-dessus des marnes tortoniennes dans le bassin d’Arbaa Taourirt. Le bassin de Boudinar a subi un désapprofondissement au Messinien inférieur. Ces résultats indiquent que le Couloir Nord Rifain s’est ouvert à ~7.2 Ma assurant les communications entre l’Atlantique et la Méditerranée, puis a subi une restriction progressive pendant le Messinien inférieur avant d’être totalement fermé à ~6.1 Ma.De nouvelles études sédimentologiques et paléontologiques des dépôts Messinien supérieur-Pliocène inférieur dans le bassin de Boudinar fournissent des informations sur la Crise de salinité messinienne (« MSC ») et le réennoiement zancléen dans la Mer d'Alboran. L’un des marqueurs majeurs de la Crise est identifié : la surface d’érosion messinienne « MES ». Elle est d'âge Messinien supérieur et a été mise en place dans des conditions subaériennes. Sa géométrie originale n’est préservée que localement et a été remodelée par la surface transgressive du Pliocène inférieur. Au dessus de la « MES » le remplissage sédimentaire du bassin de Boudinar est caractérisé par une grande variété de faciès allant des conditions de dépôts continentales jusqu’à des conditions d’offshore inférieur. Deux ensembles majeurs sont reconnus : un ensemble messinien terminal-zancléen qui constitue une mégaséquence transgressive-regressive, interrompue au sommet par une discordance tectonique, et un ensemble plio-quaternaire regressif. Durant l’intervalle Messinien terminal-Zancléen, quatre modèles de dépôts successifs ont été documentés enregistrant des changements majeurs de paléocourants et de paléogéographies, liés aux fluctuations de niveau de base. Nous n’avons pas identifié de Gilbert delta à Boudinar. La remontée du niveau de base est marquée par une régression normale et par le développement des lacs et de complexes de fan-deltas sur les marges du bassin pendant le Messinien supérieur, avant l’inondation marine au Zancléen basal. Le réennoiement marin du bassin apparait plus tard avec une surface de transgression ravinante et par d’épais dépôts transgressifs, en onlap sur tous les dépôts précédents. La majeure partie du remplissage sédimentaire du bassin n’est pas reçue des reliefs de la bordure sud du bassin, mais du côté Nord-Ouset au bord de la Méditerranée. Les sédiments sont alors remaniés par les tempêtes et transportés vers le sud par la dérive littorale. Une surface d’inondation maximale a été identifiée à plusieurs dizaines de mètres au-dessus de la « MES ». Ceci suggère un ennoiement progressif et non catastrophique, après la chute du niveau de base méditerranéen.
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Résumé : A section of ancient fast-spreading ocean crust was sampled at Wadi Gideah, located in the Wadi Tayin Massif of the Oman ophiolite. This sample suite was used for generating a coherent data set combining various petro-geochemical and structural investigations, with the aim of building a reference section for advancing our understanding of crustal accretion processes at fast-spreading mid-ocean ridges. Additionally, this study focuses on one outcrop that represents part of the fossil axial melt lens (AML).Major and trace element analyses reveal a trend of chemical evolution up section in the lower crust, with a marked difference between the layered gabbros and the foliated gabbros above. Petrological modeling shows that the chemical evolution up section can be produced by hydrous fractionation crystallization, with melt H2O contents of ~0.8 wt% and 0.8 to 1.2 wt% for the lower and upper crust, respectively. Together with the observed very steep bulk Zr/Hf vs. Zr gradient, high F and Cl content of magmatic amphibole, general Nb-Ta depletion of melts compared with NMORB, and high Sr87/Sr86 ratio compared with modern fast-spread crust, this suggests that Wadi Gideah layered gabbros were accreted by crystallization of ascending melts in sills, in a context of subduction initiation. The distinct changes in chemical trends and average grain size at the layered to foliated gabbro transition are tentatively explained by enhanced hydrothermal cooling deeper than the AML. The gabbro/dike transition displays complex structural and lithological relationships that, together with fractional crystallization modeling, point to episodic vertical movements of the AML. Plagioclase crystallographic preferred orientations (CPO) measured over the whole gabbro section are always consistent with magmatic flow. The CPO strength generally increases downward, with more scattering in the layered gabbro section. From the top to the bottom of the layered gabbros, CPO become progressively more prolate, possibly reflecting increasing shear induced by active mantle flow underneath.Wadi Gideah lower crust recorded a formation history consistent with a hybrid accretion model, combing several processes such as downward magmatic flow and/or upward melt migration in the upper foliated gabbros, sill intrusions in the layered gabbros, and deep hydrothermal circulation. The latter was presumably focused in channels, preserved today as several, up to 100 m wide zones of extensively altered former layered gabbro, cross-cutting the magmatic layering. These metagabbros display significantly higher Sr87/Sr86 ratio, late stage magmatic phases, and evidence for high temperature partial melting.
Une coupe d'ancienne croute océanique rapide a été échantillonnée dans le Wadi Gideah, situé dans le Massif de Wadi Tayin de l'Ophiolite d'Oman. Cette série d'échantillons a permis de générer un jeu de données cohérent, combinant des études pétro-géochimiques et structurales, dans le but de construire une coupe de référence pour mieux contraindre notre compréhension des processus d'accrétion crustale aux dorsales océaniques rapides. Ce travail intègre aussi l'étude détaillée d'un affleurement représentant en partie la lentille magmatique axiale (LMA) fossile.Les analyses d'éléments majeurs et traces révèlent une évolution chimique dans la croûte inférieure, avec une nette différence entre les gabbros lités et les gabbros foliés sus-jacents. La modélisation pétrologique montre que l'évolution chimique vers le haut peut être produite par cristallisation fractionnée hydratée, avec des teneurs en H2O des magmas de ~0.8 wt% dans la croute inférieure et 0.8 to 1.2 wt% dans la croute supérieure. Combiné aux forts gradients de Zr/Hf vs. Zr, aux teneurs élevées de F et Cl dans les amphiboles magmatiques, à l'appauvrissement général en Nb-Ta des magmas comparé aux NMORB, et aux rapports Sr87/Sr86 élevés comparés à la croûte rapide moderne, ceci suggère que les gabbros lités du Wadi Gideah ont été formés par la cristallisation des magmas ascendants dans des sills, dans un contexte d'initiation de subduction. Les changements de signature géochimique et de taille de grain à la transition entre gabbros lités et gabbros foliés témoignent possiblement d'un fort refroidissement hydrothermal plus profond que la LMA. La transition complexe filonien/gabbro montre des relations structurale et lithologiques complexes, qui, combinées o la modélisation de la cristallisation fractionnée, traduisent les mouvements verticaux épisodiques de la LMA. Les orientations préférentielles cristallographiques (OPC) des plagioclases mesurées sur l'ensemble de la coupe dans les gabbros témoignent toujours d'une déformation magmatique. L'intensité des OPC a tendance à augmenter vers le bas, avec une plus forte variabilité dans les gabbros lités. Dans les gabbros lités, les OPC sont de plus en plus linéaires vers le bas, résultant possiblement d'un cisaillement plus fort induit par l'écoulement actif du manteau sous-jacent.La croûte inférieure dans le Wadi Gideah a enregistré une histoire compatible avec un modèle d'accrétion hydride, combinant plusieurs processus tels que l'écoulement magmatique vers le bas et/ou la migration de liquides magmatiques vers le haut dans les gabbros foliés supérieurs, l'intrusion de sills dans les gabbros lités, et une circulation hydrothermale profonde. Cette dernière était probablement concentrée dans des chenaux, préservés aujourd'hui sous la forme de plusieurs zones, dont l'épaisseur atteint 100 m, de gabbros lités fortement altérés, recoupant le litage magmatique. Ces métagabbros ont des rapports Sr87/Sr86 élevés, comportent des phases magmatiques tardives et montrent des évidences de fusion partielle.
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Résumé : To understand the effect of inherited lithospheric structures on the continental plates deformation process, we have developed a multi scale model that explicitly takes into account an anisotropic viscosity due to the Crystal Preferred Orientation (CPO) of olivine in the mantle by coupling a viscoplastic self-consistent simulation of the deformation at the polycrystalline aggregate to a 3D Finite Element code. Using this tool, we calculate the mechanical behavior of a continental lithosphere submitted to extension for various initial structures. The first set of experiments investigates the deformation of a plate with a homogeneous initial olivine CPO. Results show that the macroscopic anisotropy is strongly dependent on the initial orientation of the olivine CPO relative to the solicitation and to its evolution. The second set of experiments aims to analyze the deformation of a continental plate containing pre-existing lithospheric scale shear zones. These multi-domain models show that the olivine mechanical anisotropy may induce the reactivation of pre-existing lithospheric scale shear zones in a plate submitted to rifting. In both cases, the results shows that the macroscopic mechanic anisotropy induced by the evolution of olivine CPO in the upper mantle is a key parameter to understand the deformation of the continental plates and to explain the observed reactivation of inherited structure from past tectonics events
Afin de comprendre l'effet des structures préexistantes sur la déformation des plaques continentales, nous avons développé une méthode de modélisation mécanique multi-échelle utilisant une viscosité anisotrope induite par les Orientations Préférentielles du Réseau (OPR) des cristaux d'olivine présents dans le manteau. Cette méthode en couple le calcul viscoplastique autocohérent de la déformation d'un agrégat d'olivine à un code éléments finis 3D. Elle a été utilisée pour le calcul du comportement mécanique d'une plaque continentale soumise à une extension. Une première série d'expériences numériques sur l'extension de plaque lithosphérique présentant des OPR initiales d'olivine homogènes a permis de montrer que l'anisotropie mécanique macroscopique est fortement dépendante de l'orientation initiale de l'OPR. La seconde série de simulations analyse l'extension d'une plaque continentale présentant une zone présentant des OPR d'olivine héritées d'un événement tectonique précédant. Les résultats de ces calculs multi-domaines que l'anisotropie mécanique de l'olivine peut expliquer la réactivation des zones de cisaillement héritées lors du rifting. Les résultats obtenus dans les deux séries de modèles montrent que l'anisotropie mécanique macroscopique induite par l'évolution des OPR d'olivine dans le manteau supérieur est un paramètre clé pour la compréhension de la déformation des plaques continentales et pour expliquer la réactivation observée de structures tectoniques, tels que les grands décrochements, lors des épisodes tectoniques ultérieurs.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) extends over eastern Mexico, the southeastern part of the United States, west of the Atlantic Ocean. This study, based on the interpretation and integration of seismic profiles, exploration wells and outcrop studies, focus on the deep part of the Gulf of Mexico, where bathymetry varies from 200 to 3750 m, thus comprising both the continental slope and the abyssal plain. The first part of this thesis focus on the description of the sedimentary infill of the western part of the Gulf of Mexico, in the Veracruz State, and to its geodynamic controls. The geodynamic evolution of the Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) begins during the Triassic-Jurassic with the break-up and the opening of a continental rift, in the southern part of the North American lithospheric plate. This opening induced a relative movement of the Yucatan Block towards the southeast. This intra-continental rifting episode was followed by a stage of post-rift thermal subsidence in the basins of the continental margin in the west, coeval with oceanic accretion in the DBGM. The thermal subsidence of the margin was subsequently modified by the Laramian orogeny, which impacted strongly the overall architecture of the margin as well as its litho-stratigraphic evolution, inducing the deposition of siliciclastic deposits in various morphotectonic provinces: i.e., near the tectonic front of the Sierra Madre Oriental (SMO), within the adjacent Chicontepec foreland basin, over the Tuxpan Platform (Golden Lane), across the continental slope and up to the deep abyssal plain, these two last morphotectonic provinces belonging to the DBGM. During the Early Paleogene, the effects of the thermal subsidence of the passive margin were stressed by the tectonic load of the Laramian orogen (i.e., the Sierra Madre Oriental, SMO), thus allowing the development of a foreland basin flexural. In this geodynamic framework, the main sedimentary transfers developed from the tectonic front "SMO" in the west, towards the DBGM in the east, the main source for clastic sediments being linked to the erosion of the "SMO" mountains. During the Paleocene and the Early Eocene, the architecture of the silici-clastic syn-tectonic sediments deposited in submarine fans was characterized by sliding, turbidites with A and B Bouma facies, as well as levees and channels. After the stop of the flexural subsidence, the thermal subsidence of the passive margin resumed during the Late Eocene, the Oligocene and the Neogene, allowing the development of a new sedimentary prism, prograding eastwards toward the DBGM. This sedimentary infill was again made up of levees-channels, sand bars and delta systems. During the Neogene, an extensional system with listric faults and roll-over features developed across the slope of the DBGM, due to an active detachment developing within overpressured Eocene-Oligocene clays. This gravitational gliding of Neogene series accounted also for the development of compressional features at the toe of the slope. Approximately 60% of the Miocene siliciclastic sediments have been trapped in growth strata and slope basins associated with this complex gravitational system, ranging from river-delta features towards gravity slides associated with slump facies. The second part of this thesis aims at a quantification of these various processes, including the construction of balanced cross sections, forward Thrustpack kinematic modelling coupling the development of a basal detachment, lithospheric flexure, erosion and sedimentation, as well as subsequent stratigraphic modelling with the Dionisos software, the later aiming at predicting the sand versus clay ratios in Neogene siliciclastic deposits of the DBGM and its surroundings.
Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.
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Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Diffusion parameters for HTO, 36Cl−, and 125I− were determined on Upper Toarcian argillite samples from the Tournemire Underground Research Laboratory (Aveyron, France) using the through diffusion technique. The direction of diffusion was parallel to the bedding plane. The purpose of the present study was 3-fold; it was intended (i) to confirm the I− interaction with Upper Toarcian argillite and to verify the effects of initial I− concentration on this affinity, as previously observed by means of radial diffusion experiments, (ii) to highlight any discrepancy between Cl− and I− diffusivity, and (iii) to investigate the effect of an increase of the ionic strength of the solution on the anionic tracers' diffusive behaviour. The results show that the effective diffusion coefficient (De) and diffusion accessible porosity (εa) values obtained with an ionic strength (I.S.) synthetic pore water of 0.01 eq L−1 are: De = 2.35-2.50 × 10−11 m2 s−1 and εa = 12.0-15.0% for HTO, and De = 14.5-15.5 × 10−13 m2 s−1 and εa = 2.5-2.9% for 36Cl−. Because of anionic exclusion effects, anions diffuse slower and exhibit smaller diffusion accessible porosities than HTO, taken as a water tracer. The associated effective diffusion coefficient (De) and rock capacity factor (α) obtained for 125I are: De = 7.00-8.60 × 10−13 m2 s−1 and α = 4.3-7.2%. Such values make it possible to calculate low 125I distribution ratios (0.0057 < RD < 0.0192 mL g−1) which confirm the trend indicating that the 125I rock capacity factor increases with the decrease of the initial I− concentration. Additional through-diffusion experiments were carried out with a higher ionic strength synthetic pore water (I.S. = 0.11 eq L−1). No evolution of HTO diffusion parameters was observed. The anionic tracers' effective diffusion coefficient increased by a factor of two but no clear evolution of their accessible porosity was observed. Such a paradox could be related to the particularly small mean pore size of the Upper Toarcian argillite of Tournemire. The most significant finding of this study is the large discrepancy (factor of two) between the values of the effective diffusion coefficient for 125I and 36Cl. Whatever the ionic strength of the synthetic solution used, 125I exhibited De values two times lower than those of 36Cl. A detailed explanation for this difference cannot be given at present even if a hypothesis based on ion-pairing or on steric-exclusion cannot be excluded. This makes questionable the assumption usually made for quantifying 125I sorption and postulating that 36Cl and 125I would diffuse in the same porosity. In other terms, at Tournemire, 125I sorption could be more pronounced than previously indicated.
ISSN: 0883-2927

hal-00757749
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DOI : 10.1016/j.apgeochem.2011.12.017

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Franceville Basin (2.1 Ga) in southeastern Gabon, hosts a black shale series well preserved (FB Formation) which represents an exceptional example of unmetamorphised Paleoproterozoic sediment strata. This basin includes the protore of one of the largest Mn-oxide laterite ore worldwide, mined by Eramet-Comilog. The aim of this this work is to determine formation conditions of this protore and to characterize the global sedimentary evolution of the FB Formation which include the protore. This 75 m thick protore is constituted of Mn carbonate-rich black shales which represent a potential ore deposit for the future. It was drilled, on the Bangombé plateau, during a recent campaign of 24 boreholes with an average depth of 125 m.Through multidisciplinary study on these cores and key outcrops of the basin, this work focuses on : i) the depositional environment of the Mn-protore and FB Formation ; ii) the processes of formation of the Mn-carbonates at 2.1 Ga and iii) the architecture and distribution of Mn-rich levels of the protore on the Bangombé Plateau.A detailed sedimentological and petrological study allowed us to redefine the division of the FB into nine units, named U1 to U9 from the base to the top. These units show a fine upward cycle up to U5 and a reverse coarse loop until U9. This division leads to a new interpretation to propose an evolution from a shoreface depositional environment controlled by deltaic currents (U1) to an offshore depositional environment with anoxic conditions (U2). In this basin, a system of submarine fan is developed, feeding a network of sand injections (injectites) covering the Bangombé plateau (70 km²) and with a thickness of 150 m affecting U4 to U7, including the Mn-protore. The protore depositional environment formed below the wave base limit (U4, U5 and U6) in a starved basin, controlled by biochemical sedimentation allowed the formation of Mn-carbonates. The end of starved basin, would allow the re-opening of the detrital input into the offshore basin (U7). This basin is then filled by storm bar deposits intersected by deltaic sub-aquatic channels (U8). The U9 unit corresponds to a quiet lagoon environment, allowing the multicellular organism development for the first time on the planet.A geochemical study allowed the characterization of the depositional environment of Mn-carbonates as an anoxic to sub-oxic and alkaline environment. For the first time, we showed that the manganese carbonates, present as bacteriomorph forms, are precipitated from the seawater by the mediated photosynthetic cyanobacterial activity, which allows CO2 / HCO3 depression of the environment and a local increase of pH. The cyanobacterial activity is controlled by the absence of bottom currents, which increase the detrital input. This would stop the activity of the cyanobacteria and thus would lead to the decrease of the Mn-concentration along the protore.Finally, well-log and a sequential correlation analyses allowed us to detail spatial and timing repartition of FB Formation deposit, controlled by a tectono-sedimentary model. We propose two- tectono-sedimentary phases. A first syn-tectonic phase (U1 to U3) controls the depocentres and sedimentation gaps. Turbidite coarse deposits are located in the most subsident part, clay deposits rather on the slope and carbonates on shoals. A second post-tectonic phase (U4 to U7) allows isopach deposits. The Mn-protore formed during the post-tectonic phase. However, it shows a variable thickness due to subsidence to the north of the Bangombé plateau. So, on the Bangombé plateau, Mn-contents increase towards the south, whereas the protore thickness increases towards the NNE. Moreover sand injectites decrease Mn-content in the eastern part of the Bangombé plateau and impact on the economic evaluation of the Mn-carbonates. Currently, the protore is structured by post-sedimentary faults, which lead to a non-continuity of the high Mn levels on the Bangombé plateau.
Le Bassin de Franceville situé au SE du Gabon présente une série de black shales (Formation FB) d'âge Paléoprotérozoïque (2,1 Ga) surmontant les grès de la Formation FA. Ce bassin peu déformé et non métamorphique représente une archive exceptionnelle des processus de dépôt de cette période de l’histoire de la Terre où la vie commence à se développer. En particulier, la Formation FB contient le protore d'un gisement mondial d'oxydes de manganèse exploité par la société Eramet-Comilog. L’objectif de ce travail est de préciser les conditions de formation de ce protore et de le replacer dans l’histoire du remplissage du bassin. Ce protore d'une épaisseur moyenne de 75 m est constitué de carbonates de manganèse ; il a fait l'objet d'une récente campagne de 24 forages carottés d'une profondeur moyenne de 125 m sur le plateau de Bangombé.A travers une approche pluridisciplinaire comprenant l'étude de ces forages et des affleurements clefs du bassin, ce travail porte sur la caractérisation i) de l'environnement de dépôt du protore et des séries qui l'encadrent (du toit du FA au toit du FB) ; ii) du mode de formation des carbonates de Mn à 2,1 Ga et iii) de l'architecture et de la répartition des hautes teneurs en Mn du protore qui représente un gisement potentiel du futur.L’étude pétro-sédimentaire détaillée a permis de distinguer neuf unités (U1 à U9) au sein de la Formation FB organisées suivant un cycle rétrogradant jusqu’à U5 puis progradant jusqu’à U9. Ce découpage montre une évolution du milieu de dépôt depuis un domaine de shoreface contrôlé par des courants deltaïques (U1) évoluant vers des dépôts d’offshore restreint (U2). Ce bassin enregistre ensuite un système de chenaux-levées turbiditiques (U3) qui alimentent un réseau d'injectites reconnu sur l’ensemble du Pl. de Bangombé et qui traverse 150 m de série (U4 à U7) en affectant le protore et ainsi les teneurs en Mn. L'environnement de dépôt du protore (U5 et U6) marque l’isolement du bassin qui devient affamé et contrôlé par une sédimentation biochimique à l’origine du dépôt des carbonates de Mn. L'Unité 7 correspond à la réouverture des apports détritiques en domaine d'offshore supérieur puis en domaine de shoreface dominé par des dépôts de tempêtes et de chenaux sous-aquatiques deltaïques (U8), et enfin lagunaire (U9) dans lequel apparaissent les premiers métazoaires de l’histoire de la planète, suivant une séquence régressive.Une étude géochimique a permis de préciser les conditions de dépôt du protore qui se forme en milieu alcalin anoxique à sub-oxique. Dans ce milieu, nous montrons pour la première fois une précipitation directe des carbonates de Mn sous forme bactériomorphe induite par l'activité photosynthétique des cyanobactéries qui consomment le CO2/HCO3 et conduisent à une augmentation du pH favorable à la formation des carbonates de Mn. L'activité cyanobactérienne est conditionnée par l’absence de courants de fond qui augmentent la turbidité du milieu et stoppent cette dernière.Les corrélations diagraphiques et séquentielles permettent de préciser la répartition spatiale et temporelle du FB permettant ainsi de replacer le protore dans l’histoire tectono-sédimentaire du bassin. Une première phase syn-tectonique (U1 à U3) contrôle l’épaisseur et la mise en place de dépôts turbiditiques dans les parties subsidentes, de dépôts argileux sur les pentes et de dépôt de carbonates sur les hauts-fonds. La seconde phase post tectonique (U4 à U7) permet la mise en place de dépôts relativement isopaques, bien que le protore enregistre une subsidence plus importante au nord du Pl. de Bangombé. On observe ainsi, sur le Plateau de Bangombé, des teneurs en Mn qui augmentent vers le sud alors que l’épaisseur du protore augmente vers le NNE. Postérieurement au dépôt du FB, le protore est structuré par des failles qui le compartimentent en touches de piano limitant ainsi sa continuité sur le Plateau de Bangombé.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Subduction is one of the major geodynamical process active during the Earth evolution. The characterization of arc magmas, their evolution through space and time, and the relationship between arc magmatism and continental crust forming processes, constitute the main research topics in petrology and geochemistry since the last three decades. This study focuses on an exhumed portion of the Kohistan Arc (N Pakistan), which is an exceptional ‘in situ' laboratory to study and follow through time the processes active on subduction zones. Based on a pluri-geochemical approach, this study allows unraveling two major issues : 1/ The lack of a cogenetic relationship between the arc root (i.e. ultramafic rocks) and the overlying gabbroic crustal section. The Jijal ultramafic section does not bear a crustal origin and was emplaced at ~117 Ma via a magma-rock reaction between REE-depleted ‘boninite-like' melts and the pre-existing lithospheric mantle with Indian-MORB affinities; 2/ A three-stage geodynamical model covering the arc evolution through ~30 Ma. This model starts with the onset of the subduction followed by the building of the volcanic arc (1st stage). The 2nd stage corresponds to a major thermal event, characterized by abundant magma underplating and by granulitisation of the arc base. Recycling of the residual/cumulative lower crust into the convective asthenospheric mantle was efficient during this stage, and probably related to thermo-mechanical erosion processes. The last stage, between ~95 and 85 Ma, seals the end of the intra-oceanic subduction and corresponds to an “amagmatic” period. This step is followed by a voluminous, but short, magmatic pulse at ~85 Ma, occurring just before the arc-continent collision. At last, this study emphasizes the more mafic composition of the investigated crustal arc section when compared to the bulk continental crust. Nevertheless the arc section composition nicely fits with the lower continental crust average.
Les zones de subduction représentent des zones d'évolution clés dans la compréhension des processus géologiques majeurs actifs sur notre planète. En particulier, la caractérisation et l'évolution des magmas générés dans les zones d'arcs océaniques et la relation entre leur genèse et les processus de croissance crustale sont des axes primordiaux. Cette étude est focalisée sur la portion d'arc océanique exhumée du Kohistan (Nord Pakistan) qui constitue un laboratoire exceptionnel pour appréhender cette problématique. Basée sur une approche géochimique multi-méthodes (éléments majeurs et en trace, isotopes), cette étude a permis d'établir : 1/ l'absence de relation génétique directe entre les roches ultrabasiques de la racine de l'arc et la section crustale sus-jacente. La formation de la séquence ultrabasique de Jijal se produit à ~117 Ma via une réaction de type magma-roche entre des liquides de type boninitique (appauvris en terres rares), et le manteau lithosphérique de type MORB-Indien ; 2/ un modèle géodynamique en trois stades majeurs résumant l'évolution de l'arc océanique et de la subduction sur une période d'environ 30 Ma. Ce modèle débute par l'initiation de la subduction et la formation de l'arc volcanique s.s. (1er stade) ; le 2ème stade correspond à un évènement thermique majeur. Il est représenté par un sous-placage important de magmas et une granulitisation intense de la base de l'arc. Le recyclage de la croûte inférieure cumulative et résiduelle, dans le manteau sous-jacent, se produit durant cette étape vraisemblablement suite à des processus d'érosion thermo-mécanique. Le dernier stade, entre 95 Ma et 85 Ma, scelle la fin du fonctionnement de la zone de subduction et correspond à une période amagmatique suivie par une brève reprise du magmatisme avant la collision de l'arc après 85 Ma. Enfin, une modélisation numérique comparative avec la croûte continentale globale met en évidence la composition significativement plus basique de la croûte de l'arc insulaire du Kohistan. De fortes similitudes sont en revanche observées entre la section d'arc étudiée et la croûte continentale inférieure.
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Éditeur(s) : Université des Antilles Études caribéennes
Résumé : Le paradigme du développement dans les Petites Économies Insulaires se définit par divers facteurs. Parmi ces derniers figurent entre autres, le statut politique et le niveau de développement touristique atteint par ces territoires. Cette étude, en croisant diverses analyses a pour but d’évaluer et de comparer empiriquement à l’aide de vingt-cinq indicateurs socio-économiques et démographiques, l’influence de différentes variables et plus particulièrement de celle relative au statut politique sur la performance économique et sociale de deux groupes de territoires, l’un composé de seize petits espaces insulaires de la Caraïbe et du Pacifique, politiquement dépendants et l’autre, de dix-neuf îles des mêmes régions qui ont accédé à la souveraineté. D’une part, les résultats montrent que : comme variable explicative, le statut politique associé à d’autres facteurs intervient pour les deux tiers dans la performance économique et sociale de ces îles. D’autre part, ils indiquent que les territoires insulaires politiquement dépendants sont économiquement plus prospères, socialement plus avancés, et démographiquement d’une plus grande maturité que ceux ayant acquis leur souveraineté. Toutefois, ces résultats ne doivent en aucun cas être interprétés comme des arguments contre la décolonisation, qui demeure une démarche moralement et universellement soutenable. Enfin, ils montrent également que les îles dépendantes qui bénéficient d’une large autonomie politique affichent en moyenne des résultats économiques et sociaux bien meilleurs que celles qui restent politiquement et centralement très liées à leur métropole, cas notamment de la Guadeloupe et de la Martinique pour lesquelles, en guise d’illustration nous proposons dans le cadre de leur probable évolution statutaire, un modèle de gouvernance qui, au plan politique soit le mieux adapté aux caractéristiques socio-économiques et culturelles de ces deux départements-régions. L’intérêt d’une telle étude réside dans le fait qu’elle fournit à travers données et analyse empirique, des logiques et des facteurs explicatifs nécessaires à la compréhension et à l’adoption de réformes politiques adéquates pour des territoires insulaires confrontés actuellement à des choix de gouvernance politique comme la Guadeloupe et la Martinique.
The development of small island economies depends on different variables, among them, the political status and tourism development. The purpose of the present study is to empirically isolate those determinants, particularly political status variable in order to investigate its influence on development process. Its point of departure is to compare 16 dependent with 19 independent islands in the Caribbean and Pacific across 25 socio-economic and demographic indicators. First, results indicate that political status is associated with two-thirds of the variation in development across the island sample. Second, dependent islands are much more affluent, socially advanced and demographically mature than their independent counterparts. However, those results should not be interpreted as arguments against decolonization, which is considered morally and broadly speaking sustainable. Third, there is some evidence that dependent islands with a high level of political autonomy are more affluent than status quo counterparts such as Guadeloupe and Martinique. This is why we are proposing for illustrative purposes a political governance model for the future of the two French Overseas Departments. The advantage of this study is to offer by data and empirical analysis, useful explanations in order to understand and adopt political reforms for islands which would have to choose a political governance model.
Guadeloupe
Martinique

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
urn:doi:10.4000/etudescaribeennes.4690
http://journals.openedition.org/etudescaribeennes/4690

Résumé : En 2013, Le Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC) publie son cinquième rapport concernant les changements climatiques. Il y est souligné que le réchauffement climatique est sans équivoque, et que de nouvelles émissions de gaz à effet de serre impliqueront une poursuite du réchauffement et des changements affectant toutes les composantes du système climatique. En région tropicale, une hausse de la température, ainsi qu'une intensification des événements de sécheresse et de pluviométrie extrêmes sont à prévoir. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail, dont le but est d'étudier la réponse de la forêt tropicale à ces changements climatiques prédits en Guyane Française. Pour ce faire, j'ai utilisé les données du dispositif de suivi forestier de Paracou pour construire un modèle de dynamique individuel basé sur les traits fonctionnels des arbres. Un modèle de mortalité a d'abord été réalisé puis couplé à un modèle de croissance.Le modèle couplé ainsi construit permet de modéliser la croissance et la mortalité des arbres sur un pas de temps de 2 ans tout en tenant compte de leur ontogénie et de leurs traits fonctionnels. Ce modèle a d'abord été appliqué aux essences commerciales de Guyane Française en forêt naturelle et exploitée en y ajoutant un indice de stress hydrique. Ceci permet de montrer que le stress hydrique fait baisser la croissance et augmenter la mortalité, tandis que l'exploitation a l'effet inverse. Malgré le signal commun, différentes réponses sont observées selon les espèces. Le modèle a ensuite été appliqué à la communauté en forêt naturelle pour identifier les drivers climatiques et les processus impactés. Il ressort que la croissance est impactée par le stress hydrique et la température, et que la mortalité est impactée par le stress hydrique et la pluviométrie totale.Ces résultats ont enfin permis de construire un modèle complet de dynamique forestière climat dépendant, et de simuler l'évolution d'une communauté pendant un siècle selon différents scénarios correspondant aux prédictions du GIEC. Les simulations mettent en évidence une très forte diminution de la croissance, ainsi qu'une plus faible diminution de la mortalité. Ceci entraine une diminution notable de la surface terrière, du diamètre quadratique et de la biomasse fraiche. Une analyse de sensibilité montre que ces changements sont principalement dus à l'augmentation sévère des températures prédites pour le siècle à venir. Des pistes de réflexion sur les enjeux de modélisation et les échelles considérées sont proposées en discussion de ce travail.
In 2013 the intergovernmental panel on climate change (ipcc) publishes its fifth report. This report underlines that an increase of temperature and a strengthening of drought and extreme rainfall are expected in tropical regions. This work was made in this context of climate changes, and aimed to study the response of the rainforest to predicted climate changes. To do this, i used the data from the study site of Paracou French Guiana to build an individual based dynamics model based on the functional traits of trees. This model was first applied to species with a commercial interest in French Guiana, in natural and logged forest and adding a water stress index as predictor. Water stress decreases growth and increases mortality, while logging had the opposite effect. The model was then applied to the community in natural forest for identifying potential climate drivers and impacted processes. Growth is impacted by the water stress and temperature and mortality is imp acted by the water stress and the total rainfall. These results allowed us to build a climate dependent model of forest dynamics and to run simulations of the evolution of a community under different scenarios for the next century. Simulations showed a decrease of growth and a small decrease of mortality. This resulted in a substantial decrease of basal area, squared diameter and fresh biomass.

http://www.theses.fr/2014AGUY0802/document

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Among erosion processes, river incision is classicaly described as a key process controlling erosion of landscapes. Incision efficiency is mainly influenced by climate and erodibility. This latter is not only dependent on the nature of the bedrock, but also on its past deformation, which affects its rheological effective properties, such as fracture density. The main objectives of this thesis are: (1) to better constrain the relationship between effective properties and erodibility, and (2) to quantify the influence of erodibility and erosion on both the temporal and spatial building or decay of the topography. Several numerical tools are developed. A 1D formalism of landscape evolution is introduced, including river incision with stochastic distribution of water discharge and hillslope landsliding. A new remeshing algorithm called Surface Lagrangian Remeshing (SLR) is developed as a complement to remeshing algorithms dealing with internal elements. It allows one to take into account long-term erosion into 2D Lagrangian numerical codes based on triangular finite elements. Then the potentiality of measuring erodibility in-situ using a Schmidt hammer (R) is assessed for the active orogen of Taiwan, the diagenetic Annot sandstones and St Clement fault zone. Results suggest a strong control of R by effective properties. A linear model based on effective medium theory is applied to a fault zone with an unmacthed resolution (750 measures, 25 measures per square meter). The model successfully correlates R to fracture density. These results demonstrate that effective elasticity as well as erodibility are sensitive to the density and type of fractures. Finally I focus on the erosional and rheological conditions that allows reproducing post-orogenic evolution of mountain belts. A model coupling surface erosion and regional isostatic uplift is consistent with observations. The topographic decay and decrease of the ratio of surface elevation over crustal root thickness is at first order controlled by the initial geometry of the mountain belt and erosion efficiency. This new model highlights the control ofclimate and erodibility on the topographic decay and of lithospheric rheology on the perseverance of crustal roots.
Parmi les processus d'érosion, l'incision des rivières est classiquement décrit comme un processus clé contrôlant l'érosion des paysages. L'efficacité de l'incision est principalement influencée par le climat et par l'érodabilité. Ce dernier paramètre ne dépend pas seulement de la nature du substratum rocheux, mais aussi de sa déformation passée qui affecte ses propriétés rhéologiques équivalentes. Les principaux objectifs de cette thèse sont: (1) de mieux contraindre les relations entre propriétés équivalentes et érodabilité, et (2) de quantifier l'influence de l'érosion et de l'érodabilité sur la formation ou la décadence, spatiale et temporelle, de la topographie. Plusieurs outils numériques sont développés. Un formalisme 1D d'évolution des paysages est proposé, prenant en compte simultanément l'incision des rivières avec une distribution stochastique des débits en eau et l'érosion des versants par glissements de terrain. Un nouvel algorithme de remaillage appelé Surface Lagrangian Remeshing (SLR) est développé. Il permet de prendre en compte l'érosion à long terme dans les codes numériques 2D Lagrangiens basés sur des éléments finis triangulaires. Ensuite, la possibilité de mesurer in-situ l'érodabilité avec un marteau de Schmidt (R) est évaluée pour: l'orogène actif de Taiwan, les grès diagénétiques d'Annot et la zone de faille de St Clément. Les résultats suggèrent un fort contrôle de R par les propriétés équivalentes des roches testées. Un modèle linéaire, basé sur la théorie des milieux équivalents, est appliqué à une zone de faille avec une résolution inégalée (750 mesures, 25 mesures par mètre carré). Le modèle permet de corréler avec succès la densité de fracture et R. Ces résultats démontrent empiriquement que l'élasticité équivalente ainsi que l'érodabilité sont sensibles à la densité et à la nature des fractures. Enfin j'étudie les conditions d'érosion et de rhéologie qui permettent de reproduire l'évolution des chaînes de montagnes post-orogéniques. Un modèle couplant érosion en surface et soulèvement isostatique régional est compatible avec les observations. Les taux de décroissance topographique et de diminution du rapport de l'élévation de surface sur l'épaisseur de racine crustale sont contrôlés au premier ordre par la géométrie initiale de la chaîne de montagne et par l'efficacité de l'érosion. Ce nouveau modèle met en évidence le contrôle du climat et de l'érodabilité sur la décroissance topographique et de la rhéologie lithosphérique sur la persévérance des racines crustales.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00602341

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Éditeur(s) : Pêche thonière et dispositifs de concentration de poissons, Caribbean-Martinique, 15-19 Oct 1999
Résumé : French Polynesia started it's Fish Aggregating Device programme in June 1981 with the positioning of the first buoy offshore of the main island of Tahiti. Since then, 251 structures have been installed throughout the 5 archipelagoes of this French overseas territory. The shape and size of the devices have evolved 8 times over this period, however, a single model has not yet been adopted. Trials are currently underway using lighter structures similar to those found in the Indian Ocean. The anchoring lines have progressively been modified through better knowledge of material and product availability, as well as better understanding of environmental constraints. The programme is entirely financed by the territorial government and managed by the public sector. This ongoing technical assistance, aimed towards the local small-scale coastal fishery, is considered an important factor to maintaining this activity alive. Up until 1997, this economical support policy of outer island populations far from the metropolis central town, along with incidental fishing methods around FADs, have given mitigated results without nevertheless putting into cause this programme. The use of 'drifting handlines' retained at the surface by small indicator floats are one of the contributing factors to the degradation of the anchor lines. It is now commonly accepted that a new fishing strategy must be adopted so that professional coastal fishermen become more aware with regards to an expensive work tool due to local bathymetric conditions, so that fishing effort is increased through the development of better adapted fishing techniques, and finally so that community spirit rules over individualism.Original Abstract: Le programme d'ancrage de DCP en Polynesie francaise a vu le jour en juin 1981 avec l'implantation d'un premier dispositif au large des cotes de Tahiti. Depuis cette date, ce sont 251 structures qui ont ete installees dans les cinq archipels de ce pays d'outre-mer. La forme et la taille des bouees ont evolue huit fois sans etre definitivement arretees a un seul modele et des essais sur des structures legeres de type " Ocean Indien " sont en cours. Les lignes d'ancrage ont fait l'objet de modifications progressives en raison de meilleures connaissances des produits ainsi que des contraintes du milieu environnant. Ce programme est finance en totalite par le territoire de la Polynesie francaise et gere par le secteur public. Il s'adresse a la pecherie artisanale et cotiere qui considere depuis de nombreuses annees cette assistance technique comme un atout indispensable au maintien de son activite. La politique d'engagement de ce soutien economique jusqu'en 1997 aupres des populations d'iles et atolls tres eloignes de la capitale ainsi que l'incidence de la technique de peche la plus repandue autour des DCP ont abouti a des resultats mitiges sans pour autant remettre en cause ce programme. En effet, les lignes a main derivantes et retenues en surface par une petite bouee temoin sont un des principaux facteurs de degradation des lignes d'ancrage. Il est desormais reconnu par tous les intervenants qu'une nouvelle strategie doit etre deployee afin que les pecheurs cotiers professionnels soient mieux responsabilises face a un outil de travail onereux en raison de la bathymetrie environnante, pour que l'effort de peche soit accru par l'utilisation de techniques de peche mieux adaptees, et enfin que l'esprit communautaire prime sur l'individualisme.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/00042/15292/12649.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00042/15292/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The mantle deformation processes that control the thinning and break-up of continental lithosphere remain poorly understood. Our knowledge is restricted to either lithospheric scale thermo-mechanical models --that use experimentally derived flow laws--, geophysical imaging and/or rare xenoliths from active continental rifts, such as the East African Rift System. The originality of this work relies on the study of the two largest outcrops of diamond facies subcontinental lithospheric mantle in the world: the Beni Bousera and Ronda peridotite massifs in N Morocco and S Spain, respectively. The structures and petrologic and metamorphic zoning preserved in these massifs --implying a polybaric and polythermal evolution-- provides a unique opportunity to investigate the thermo-mechanical evolution of thick subcontinental lithospheric mantle in extensional settings. In this thesis we studied the deformation mechanisms in both peridotites and pyroxenites to constrain the modes of exhumation of subcontinental lithospheric mantle from garnet-, to spinel-, and finally, to plagioclase lherzolite facies conditions. We combined field mapping of tectonometamorphic domains and structural mapping of ductile structures, microstructural analysis, crystal preferred orientations (CPO) measurements and conventional thermobarometric calculations and thermodynamic modeling (Perple_X) to unravel the pressure and temperature conditions of deformation. We showed that exhumation from garnet- to spinel lherzolite facies conditions was accommodated by fast shearing --in thermal disequilibrium--along a lithospheric scale transtensional shear zone. In this context, the petrological zoning and the large temperature gradient (ca. 100ºC/km) preserved in the Beni Bousera massif represent the mechanical juxtaposition of progressively deeper and hotter lithospheric levels at depths of ca. 60 km in the latest Oligocene (ca. 25 Ma). Final exhumation from spinel- to plagioclase facies lherzolite and emplacement into the crust is best recorded in the Ronda massif where it occurred by inversion and lithospheric scale folding of the highly attenuated continental lithosphere in a back-arc region, probably in relation with southward slab rollback and subsequent collision with the palaeo-Maghrebien passive margin in the early Miocene (21-23 Ma).
Les processus de déformation contrôlant l'amincissement de la lithosphère continentale sont encore mal contraints. Nos connaissances sont principalement basées sur la modélisation thermomécanique d'extension à l'échelle de la lithosphère--utilisant des lois rhéologiques derivées expérimentalement, l'imagerie géophysique et l'analyse de xénolithes provenant de rift continentaux actifs à ce jour, tels que le Rift Est-Africain. L'originalité de ce travail reside dans l'étude des deux plus grands massifs de péridotites sous-continentales ayant enregistrées des conditions primaires du facies à diamant: les massifs de Beni Bousera au nord du Maroc et de Ronda au sud de l'Espagne, respectivement. Les structures et la zonation petrologique et métamorphique --impliquant une évolution polybarique et polythermique-- préservéees dans ces massifs offrent une opportunité unique pour étudier l'évolution thermo-mécanique du manteau sous-continental dans un contexte extensif. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de déformation des péridotites et des pyroxénites afin de contraindre les modes d'exhumation du manteau lithosphérique sous-continental, depuis des conditions du facies des lherzolites à grenat, jusqu'au facies à spinelle et enfin à plagioclase. Nous avons combiné la cartographie des faciès tectono-métamorphiques et des structures ductiles de déformation, l'analyse des microstructures, la mesure d'orientations préférentielles de réseau (OPR), et la géothermobarométrie conventionelle couplée à la modélisation thermodynamique (PerpleX) afin de contraindre les conditions de pression et température de la déformation. Nous avons montré que l'exhumation précoce du facies à grenat au facies à spinelle était accomodée par une faille transtensive affectant le manteau lithosphérique. Dans ce contexte, la zonation tectono-métamorphique et le gradient thermique important (ca. 100ºC/km) préservés à Beni Bousera résultent de la juxtaposition mécanique de domaines lithosphériques initialement équilibrés à différentes pressions et températures, fossilisée à une profondeur de ca. 60 km durant l'Oligocène supérieur (ca. 25 Ma). L'exhumation finale du facies de lherzolite à spinelle au facies à plagioclase et l'emplacement final dans la croûte, mieux enregistrés dans Ronda, se sont produits par inversion et plissement de la section lithosphérique fortement amincie dans un contexte arrière-arc, probablement lors du retrait vers le sud de la lithosphère subduite et la collision de l'arc avec les paléo-marges maghrébines au Miocène inférieur (21-23 Ma).
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Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
We use first first-principle methods and the Peierls-Nabarro model to evaluate the resistance to glide, characterized by the Peierls stress, of glide systems for end-member MgSiO3 Perovskite at mantle pressures. [010](100) is the easiest glide system in Mg-Perovskite at all pressures. Peierls stresses increase systematically with pressure for all systems except [001](010), indicating the importance of lattice friction at lower mantle pressures. The ratio of the maximum Peierls stress for each system relative to the [010](100) value defines their critical resolved shear stress (CRSS). These CRSS are used in a visco-plastic self-consistent homogenization model to predict the evolution of crystal preferred orientations (CPO) during deformation of polycrystalline Mg-Perovskite. In axial compression, [100] tends to align with the compression direction, in agreement with in situ observations in axial compression experiments. In simple shear, [010] concentrates near the shear direction and (100), although more dispersed, tends to align near the shear plane, consistent with the dominant activity of the easier [010](100) system. The calculated seismic anisotropy for a 100% Mg-Perovskite aggregate using the CPO in simple shear and the elastic constants Of MgSiO3 perovskite at lower mantle pressures and temperatures is weak (>3% for P-waves with and >2% for S-waves) and decreases with increasing temperature and pressure. P-waves show the fastest propagation parallel to the lineation and S-waves fast polarization is in the foliation at 38 GPa and normal to the lineation at 88 GPa. This weak anisotropy is consistent with global seismological observations of a nearly isotropic lower mantle. There are however two regions where strain-induced Mg-Perovskite CPO could contribute to anisotropy; a) low temperature regions in the uppermost lower mantle, where the predicted S-wave polarization anisotropy may attain 1.6% with a fast polarization parallel to the foliation, b) in high high-temperature domains in the D '' layer, where Mg-Perovskite may be the major stable phase, leading to polarization of fast S-waves normal to the lineation for propagation directions at high angle to the lineation and an apparent isotropy for all other propagation directions.
ISSN: 0012-821X

hal-00411460
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00411460
DOI : 10.1016/j.epsl.2008.03.058

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Earth's magnetic field shows a large range of temporal variations from the year to several million years. I studied during my PhD thesis several aspects of these fluctuations, from recent secular variations to reversals. The first part of my manuscript deals with archeomagnetism, a discipline that allows to track the temporal variations of the Earth's magnetic field through millennia, mainly from archeological materials. I studied two sets of samples , one from Greece (Neolithic period 6800-3200 B.C.) and the other from Mexico (Palenque, Maya Classic period 320-840 A.D.), to acquire new archeointensity data in order to better constrain the secular variation of the geomagnetic field. By comparing my data with those available in the literature and with the various global and regional models, I showed that the secular variations during the Neolithic in Greece and during the first millennium in Central America are poorly defined. My data suggest that local components, not described by global models, may exist in these regions. They reinforce the importance of developing specific regional models. As a consequence, the acquisition of new high quality data is of main importance. The second part presents the description of a geomagnetic field reversal. This work was based on two points : first by studying transitional directions to provide new constraints on the possible preferred longitudinal paths of virtual geomagnetic poles (VGPs) and second by checking transitional paleointensities obtained on a volcanic sequence in Akaroa volcano (New Zealand). Indeed the transitional field intensity is significantly higher than the field intensity before and after the reversal. We re-sampled this sequence, and the directional results show a complex sequence of N-T-R-T-N-T-R polarity. The transitional VGPs obtained are clustered in two longitudinal bands through Australia and America. This observation seems to reinforce the assumption of a core-mantle interaction over several million years. Following a rock magnetic study, I selected samples that could provide a value for the Thellier and multispecimen paleointensity methods. The obtained paleointensity are relatively low (about 20 μT) during the polarity change and strong at the end of the sequence. Based both on the field strength values and on the radiochronological ages, showing that the sequence was erupted in a very short time, I suggest that only the C4AR.1n-C4Ar.1r reversal was recorded in this sequence. In this assumption, the reversal shows a complex path comparable to other reversals recorded in the northern hemisphere (for example the Steens Mountain ), including a rebound before stabilizing. Finally the last part is devoted to the development of a new methodology and a new apparatus to determine absolute paleointensity. Following the low success rate of paleointensity experiments from the previous study, I decided to test the multispecimen protocol, which can be applied to samples yielding a predominant multidomaine behavior. The main technical drawback of this method lies in the application of the laboratory field along the natural remanent magnetization, a difficult task to perform accurately in standard paleointensity ovens. Thus, we decided to adapt sample holders from our standard oven in order to allow the sample orientation in space and to develop an ultra-fast heating oven prototype particularly well-suited for this method, allowing to apply the laboratory field in the 3 dimensions. I checked the different multispecimen protocols on historical lavas from Reunion and Etna volcano, yielding very different magnetic mineralogies. For all flows, I obtained paleointensities very close from the expected values, regardless from the magnetic mineralogy, revealing the feasibility of our apparatus and the promising interest of the method. The application of various corrections on the statistical estimation of the intensity value or on the cooling rate had no significant impact on my results.
La première partie de ma thèse porte sur l'archéomagnétisme, discipline qui permet de retracer l'évolution temporelle du champ magnétique terrestre au travers des derniers millénaires, principalement à partir des matériaux archéologiques. J'ai étudié deux jeux d'échantillons provenant pour l'un de la Grèce (période néolithique, 6800-3200 avant J.C.) et pour l'autre du Mexique (Palenque, période Maya Classique 320-840 après J.C.), dans le but d'acquérir de nouvelles données d'archéointensité et de mieux contraindre la variation séculaire du champ magnétique terrestre. La comparaison de mes données avec celles disponibles dans la bibliographie et avec les différents modèles globaux et régionaux a mis en évidence que les variations séculaires au Néolithique en Grèce et au cours du premier millénaire en Amérique Centrale sont très mal définies. Mes données suggèrent que des composantes locales, non prisent en compte dans les modèles globaux peuvent exister au niveau de ces régions. Elles renforcent l'intérêt de développer des modèles régionaux précis. Pour ce faire, l'acquisition de nouvelles données de haute qualitéest un élément majeur. La deuxième partie traite de la description d'un renversement du champ magnétique terrestre. Cette étude a été basée sur deux points précis : étudier les directions transitionnelles afin d'apporter de nouvelles contraintes sur le possible confinement longitudinal des pôles géomagnétiques virtuels (PGV) d'une part, et d'autre part vérifier des paléointensités transitionnelles obtenues sur la séquence volcanique d'Akaroa (Nouvelle Zélande), dont l'intensité est significativement supérieure à celles des intensités avant et après le renversement. Nous avons ré-échantillonné cette séquence, et l'évolution directionnelle obtenue pour ce renversement est une succession complexe de polarités N-T-R-T-N-T-R. Les PGV obtenus semblent se regrouper sous deux bandes longitudinales sous l'Australie et l'Amérique, ce qui renforce l'hypothèse d'une interaction entre le manteau et le noyau sur plusieurs millions d'années. Suite à une étude de minéralogie magnétique, j'ai sélectionné les échantillons susceptibles de fournir une valeur de paléointensité par les méthodes de Thellier et du multispecimen. Les paléointensités obtenues sont relativement faibles (environ 20 μT) au cours du changement de polarité et forte à la fin de la séquence. Mon interprétation, basée à la fois sur les valeurs de l'intensité du champ et sur les données radiochronologiques montrant que la séquence s'est mise en place très rapidement, est de considérer que seul le renversement C4Ar.1n-C4Ar.1r a été enregistré dans cette séquence. Dans cette hypothèse, le renversement montre un cheminement complexe comparable à d'autres renversements enregistrés dans l'hémisphère nord (comme celui de la Steens Mountain par exemple), incluant un phénomène de rebond avant de se stabiliser. La troisième partie de ma thèse est consacrée au développement d'une nouvelle méthodologie et d'un nouvel appareillage pour déterminer des paléointensités. Le faible taux de réussite des expériences de paléointensité de l'étude précédente m'a poussé à m'intéresser au protocole multispecimen, qui peut s'appliquer aux échantillons possédant un comportement polydomaine. L'inconvénient technique majeur de cette méthode réside dans l'application du champ le long de l'aimantation naturelle, difficile à réaliser avec précision dans les fours standards. Pour ce faire, nous avons décidé de développer des porte-échantillons permettant d'orienter les échantillons dans l'espace pour le four standard et un prototype de four à chauffage ultra-rapide particulièrement bien adapté avec la possibilité d'orienter le champ appliqué dans les 3 dimensions. J'ai testé les différents protocoles de la méthode sur des laves historiques de la Réunion et de l'Etna, possédant des minéralogies très différentes. Pour l'ensemble des coulées étudiées, j'ai obtenu des paléointensités très proches des valeurs attendues, et ce indépendamment de la minéralogie, révélant ainsi le faisabilité de notre appareillage et le côté prometteur de la méthode. L'application de diverses corrections sur la statistique d'estimation de la valeur de l'intensité ou sur le taux de refroidissement n'ont eu aucun impact notable sur mes résultats.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719380

tel-00719380
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Les variations de la ligne de rivage à toutes les échelles comportent des informations fondamentales sur la dynamique du système côtier et son évolution morphologique. Nous avons étudié l'évolution de la ligne de rivage de la côte algéroise sur une longueur de 60 km, allant de l'embouchure de l'oued Réghaïa à l'est, à l'embouchure de l'oued Mazafran à l'ouest. Les variations de la ligne de rivage le long de cette portion côtière ont été obtenues à partir de photographies aériennes orthorectifiées et géo-référencées prises entre 1959 à 2003. Les fluctuations du taux net de variation sont évaluées durant les périodes 1959 -1999 pour les lignes de la côte ouest et de la Baie d'Alger, et 1959- 2003 pour la côte est. L'analyse spectrale par Transformée de Fourier des fluctuations du taux net de variation pour les trois lignes de rivage, montre un comportement en loi d'échelle, caractéristique des signaux stochastiques non stationnaires auto affines. Cette observation nous a conduit à utiliser une Transformée en Ondelettes Continue comme outil d'analyse des fluctuations des lignes de côte le mieux adapté pour quantifier l'existence de corrélations à longue portée associées aux propriétés d'invariance d'échelle que présentent ces signaux. En effet, les exposants de la loi d'échelle estimés par Transformée en Ondelettes Continue pour chacune des trois lignes de rivage qui font l'objet de l'étude varient localement dans l'intervalle [1,23, 1,80], confirmant ainsi les propriétés d'autoaffinité associées aux corrélations à longue portée de ces fluctuations. L'observation des propriétés d'auto-affinité suggère fortement que ces corrélations sont liées aux phénomènes d'érosion- accrétion de l'évolution du trait de côte, en relation avec le processus de réplication du transport des sédiments par un modèle stochastique de diffusion. Dans ce contexte, le point d'intérêt de notre démarche est d'apporter des éléments prédictifs de l'évolution morphologique de cette côte à l'échelle décennale pour une meilleure gestion et prévision des risques littoraux.
Bulletin du Service Géologique National

hal-00463846
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00463846

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The concept of network provides a model for representing a wide variety of objects and systems, both natural and social, in which a set of homogeneous or heterogeneous entities interact. It is now widely used to describe various kinds of relational structures. However, if everyone has an idea of the concept of network, we often ignore the implications that these structures have in real world phenomena. This is for example the case of processes such as the spread of a rumor, the disease transmission, or even the emergence of subjects of common interest for a group of individuals, in which the relations maintained between individuals, and their nature, often prove to be the main factors determining the evolution of the phenomenon. This is the reason why the study of networks has become one of the emerging areas in the 21st century called the "Science of networks." In this thesis, we address three issues of the domain of the science of networks: the problem of diffusion in social networks, where we have addressed more particularly the impact of the network dynamics on the diffusion process, the problem of the analysis of social networks, in which we have proposed a solution to take full advantage of all information available on the network by combining information on both structure and node attributes and the central problem of the social data collection, for which we have focused on the particular case of the data collection in a wild environment.
Le concept de réseau offre un modèle de représentation pour une grande variété d'objets et de systèmes, aussi bien naturels que sociaux, dans lesquels un ensemble d'entités homogènes ou hétérogènes interagissent entre elles. Il est aujourd'hui employé couramment pour désigner divers types de structures relationnelles. Pourtant, si chacun a une idée plus ou moins précise de ce qu'est un réseau, nous ignorons encore souvent les implications qu'ont ces structures dans de nombreux phénomènes du monde qui nous entoure. C'est par exemple le cas de processus tels que la diffusion d'une rumeur, la transmission d'une maladie, ou même l'émergence de sujets d'intérêt commun à un groupe d'individus, dans lesquels les relations que maintiennent les individus entre eux et leur nature s'avèrent souvent être les principaux facteurs déterminants l'évolution du phénomène. C'est ainsi que l'étude des réseaux est devenue l'un des domaines émergents du 21e siècle appelé la "Science des réseaux". Dans ce mémoire, nous abordons trois problèmes de la science des réseaux: le problème de la diffusion dans les réseaux sociaux, où nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l'impact de la dynamique du réseau sur le processus de diffusion, le problème de l'analyse des réseaux sociaux, dans lequel nous avons proposé une solution pour tirer parti de l'ensemble des informations disponibles en combinant les informations sur la structure du réseau et les attributs des noeuds et le problème central de la collecte de données sociales, où nous nous sommes intéressés au cas particulier de la collecte de données en milieux sauvages.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00830882

Droits : info:eu-repo/semantics/OpenAccess
tel-00830882
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00830882/file/These_STATTNER_2012.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD American Society for Microbiology
Résumé : International audience
Anti-Aspergillus IgG antibodies are important biomarkers for the diagnosis of chronic pulmonary aspergillosis (CPA) and allergic bronchopulmonary aspergillosis (ABPA). We compared the performance of a new commercial EIA (Bordier Affinity Products) with those of the Bio-Rad and VirionSerion EIAs. This assay is novel in the association of two recombinant antigens with somatic and metabolic antigens of A. fumigatus. In a prospective multicentre study, 436 serum samples from 147 patients diagnosed with CPA (136 sera/104 patients) or ABPA (94 sera/43 patients) and from 205 controls (206 sera) were tested. We obtained sensitivities of 97%, 91.7%, and 86.1%, and specificities of 90.3%, 91.3%, and 81.5% for the Bordier, Bio-Rad and VirionSerion tests, respectively. The Bordier kit was more sensitive than the Bio-Rad kit (p < 0.01), which was itself more sensitive than the VirionSerion kit (p=0.04). The Bordier and Bio-Rad kits had similar specificities (p=0.8), both higher than that of the VirionSerion kit (p=0.02). The areas under the ROC curves confirmed the superiority of the Bordier kit over the Bio-Rad and the VirionSerion kits (0.977, 0.951 and 0.897, respectively; p < 0.01 for each comparison). In a subset analysis of 279 sera tested with the Bordier and Bio-Rad kits and an in-house immunoprecipitin assay (IPD), the Bordier kit had the highest sensitivity (97.7%), but the IPD tended to be more specific (71.2 and 84.7%, respectively; p=0.10).The use of recombinant, somatic and metabolic antigens in a single EIA improved the balance between sensitivity and specificity, resulting in an assay highly suitable for use in the diagnosis of chronic and allergic aspergillosis.
ISSN: 0095-1137

hal-01282328
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https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01282328/file/Prospective%20evaluation%20of%20a%20new%20Aspergillus.pdf
DOI : 10.1128/JCM.03261-15

Éditeur(s) : Université Européenne de Bretagne
Résumé : The southwest Pacific results from the fragmentation of Gondwanaland since the Cretaceous time. The purpose of the current PhD work is to deepen our understanding of the history of the New Caledonia and Fairway basins, located west of New Caledonia, in order to better constrain the geodynamical evolution of the SW Pacific from Cretaceous to Oligocene. The analysis of new geophysical data has led to distinguish 3 main phases of this fragmentation: 1 Mid Cretaceous formation of the Fairway-Aotea Basin in a continental intra-arc position. The formation of this basin reflects the initial stage of continental fragmentation of the Eastern Gondwana margin. The causes of this fragmentation are to be searched for in a major change of the dynamics of the peri-Pacific subduction zone. 2 Latest late Eocene local deformation of the Northern NCB, synchronously with the New Caledonian obduction. We suggest that as the ophiolitic nappe was being obducted onto New Caledonia, the NC Basin subsided under the effect of the loading and underthrusted to accommodate the compressional deformation as a foreland flexural basin. 3 Regional Eocene Oligocene subsidence of the structures linking NC to New Zealand. The morphostructural style of this deformation leads us to suggest that detachment of the lower crust is the cause of subsidence. We therefore propose a model in which the renewal of the Australia-Pacific convergent plate boundary around 45 Ma would have driven the lithosphere to thicken, leading to a root instability and to its detachment in the mantle. These new results have regional petroleum implications, which are discussed in the PhD.
Le Sud-Ouest Pacifique est le résultat de la fragmentation de la marge Est du Gondwana depuis le Crétacé. L'objet du présent travail de thèse est d'approfondir la connaissance des bassins de Nouvelle-Calédonie et de Fairway, situés à l'Ouest de la NC, afin de préciser l'évolution géodynamique du SO Pacifique du Crétacé à l'Oligocène. L'analyse de nouvelles données géophysiques a permis de dégager 3 étapes de cette fragmentation: 1 Formation du Bassin de Fairway-Aotea au Crétacé moyen en position intra-arc continental. La formation de ce bassin reflète les prémices de la déchirure continentale de la marge Est Gondwanienne dont la cause est à rechercher dans un changement de la dynamique de la subduction. 2 Déformation locale de la partie Nord du BNC à l'Eocène terminal synchrone à l'obduction Néo Calédonienne. Nous proposons ainsi un modèle selon lequel le BNC aurait subsidé et réagi comme un bassin flexural d'avant-pays suivant un processus de sous-charriage, au fur et à mesure que la nappe progressait sur le bâti Calédonien. 3 Subsidence Eocène Oligocène régionale affectant les structures reliant la Nouvelle-Zélande à la NC. Les traits morphostructuraux de cette déformation nous permettent d'émettre l'hypothèse que l'ablation d'une partie de la croûte inférieure de ce système serait responsable de la subsidence. Nous proposons ainsi un modèle dans lequel la reprise de la convergence vers 45 Ma entre les plaques Australienne et Pacifique aurait entraîné un épaississement crustal de l'ensemble aboutissant à une instabilité gravitaire de sa racine et provoquant son détachement dans le manteau. Ces nouveaux résultats ont des implications pour le potentiel pétrolier régional.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2009/these-6520.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/2009/sup-6520.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/6520/

Éditeur(s) : Université de Bucarest - Université de Bretagne occidentale
Résumé : This study is focusing on the architecture and recent sedimentary evolution of the Danube channel, the youngest channel-levee system in the Danube deep-sea fan. The study was conducted as part of the BlaSON French-Romanian Project, and combined high-resolution seismic-reflection profiles and chirp profiles with multibeam bathymetry and piston cores. This data set was acquired in 1998 during a joint survey IFREMER-GeoEcoMar of the north-western Black Sea. Previous seismic and acoustic data were also used. The Danube deep-sea fan is a large passive-margin mud-rich fan. Like the other systems of this type (Amazon fan, Mississippi fan or Indus fan) the Danube fan consists of stacked channel-levee systems intercalated with mass-transport deposits. Seismic and sedimentary facies in the Danube fan are similar to those identified in most of the mud-rich systems. Nevertheless, the Danube fan is distinguished by a specific feature: its development in a freshwater environment. This is due to the peculiar water-level history of the Black Sea controlled by the link to the Mediterranean through the Strait of Bosphorus and the Sea of Marmara. This connexion was successively interrupted (during sea level lowstands) and re-established (when the sea level was rising above the Bosphorus). Temporary absence of marine water influx during lowstands together with large freshwater inputs from the Danube and other major rivers changed the Black Sea into a freshwater lake during times of fan activity. This peculiarity possibly favourised the development of hyperpycnal flow at the Danube mouth and the initiation of turbidity currents in the deep-sea fan. The Danube channel is directly connected to the large shelf-indenting Danube canyon (also known as Viteaz canyon). The Danube canyon is deeply incised into the shelf margin for 26 km landward of the shelfbreak. During lowstands this canyon acted as the most important path for sediment supply to the deep sea in this part of the continental margin. It consists of a main trough with steep flanks, and a meandering thalweg cut into the flat canyon floor, attesting for the development of the canyon by erosion in the entrenched axial thalweg. Sections with specific morphology, orientation and gradient identified along the canyon, are interpreted as phases of landward expansion of the canyon. Internal structure of the canyon shows several erosional surfaces, which indicate that the present morphology of the canyon is the result of its polyphasic evolution. Instability in the zone of the canyon is related to the important sediment supply at the Danube mouth, to the presence of the gas in the surficial sediment, and possibly under a structural control. The upper part of the Danube channel (between the Danube canyon and ~1400 m depth) consists in a single leveed-channel that has undergone significant overbank deposition, as attested by the well-developed levees. The levees are strongly asymmetrical, being higher and wider on the right-hand side looking downstream. This type of asymmetry is rather common in deep-sea fans, and is generally attributed to the Coriolis effect (Menard, 1955). The channel is slightly sinuous, partially filled and incised by an entrenched thalweg, connected to the axial thalweg of the Danube canyon. Detailed seismic investigation inside the channel trough documented several depositional phases within the channel fill, separated by erosional surfaces. These surfaces are associated with distinct terraces identified on the multibeam bathymetry, that can be followed downward along the main trough axis. The valley fill deposits (where not removed by the subsequent erosional event) show an axial HAR (High Amplitude Reflections) seismic facies with lateral lower amplitude continuous reflections consisting in a levee facies, as proved by sampling. This indicates that filling up was associated with flow within the channel, and not with interruption of fan activity. On the middle slope below 1400 m, this single channel bifurcates through repeated avulsions. As a result, several highly meandering channels developed. The onlap relationships between these channels indicate that only one channel was active at a time. Each phase of avulsion resulted in a depositional unit consisting in a basal unchannelized lobe defined as High Amplitude Reflection Packets (HARP, Flood et al., 1991) that underlies a channel-levee system. The deposition of HARPs was associated with the readjustment of the longitudinal profile of the channel after the breaching of a levee, which resulted in remobilization of upslope channel deposits and eroded levees. When this adjustment was complete, erosion ceased and levees began to develop above the HARPs (Pirmez et al., 1997). All the identified phases of avulsion followed the same pattern: (1) breaching of the lower and narrower left levee; (2) building of a unit of High Amplitude Reflector Packets (HARP) basinward of the bifurcation point by the unchannelized flow, while the former channel was abandoned; and (3) initiation of a new meandering leveed channel. The northward migration of the resulting units through repeated bifurcations is influenced by the asymmetry between levees (hence by the Coriolis effect), and confined between the high levees of the initial phase of the Danube channel (to the south) and the steep relief of the Dniepr fan (to the north). Structure of the fan valley fill indicate that the erosional surfaces inside the upper channel could be formed in response of successive avulsions, by the adjustment of the longitudinal profile of the channel following the breaching of a levee wall. Sediments removed by erosion formed the HARP lobes basinward of the avulsion point. When this adjustment was complete, a channel-levee system developed downward of the bifurcation, overlying the HARPs, but also upward of this point, as a confined channel-levee system inside the erosional trough of the fan valley. Fluvial incisions identified on the continental shelf, together with the coastline location during the last active period of the Danube channel, indicated that the paleo-Danube was directed towards the head of the Danube canyon. Paleo-Danube mouth was fairly close (ca. 10 km) to the Danube canyon, supplying sediment to the Danube channel. Furthermore, hyperpycnal flow probably prevailed in the freshwater environment that characterized the Black Sea during times of fan activity. These conditions would have enabled the development of a quasi-continuous river-canyon-deep-sea fan system, ensuring the effective transfer of the sediment between the coastal zone and the deep sea.
Ce travail est consacré à l'étude de l'architecture et de l'évolution sédimentaire récente de l'éventail profond du Danube, en particulier de son dernier système chenal-levée: le chenal du Danube. L'étude a été réalisée dans le cadre du projet de coopération franco-roumaine BlaSON, à partir des données sismiques, bathymétriques-acoustiques et sédimentologiques acquises en 1998 lors d'une campagne en mer Noire réalisée par IFREMER et GeoEcoMar. Des données sismiques et acoustiques antérieures ont été également utilisées. L'éventail profond du Danube s'enserre dans la catégorie des grands éventails vaseux. Comme les autres systèmes de ce genre (tel que les éventails de l'Amazone, du Mississippi ou de l'Indus) il est constitué d'une succession de systèmes chenaux-levées intercalés avec des dépôts de transport en masse. Le fonctionnement de l'éventail était conditionné par la baisse du niveau marin lors des périodes glaciaires. Ses faciès sismiques et sédimentaires s'apparentent aux faciès qui caractérisent la plupart des éventails de ce type. L'éventail du Danube constitue néanmoins un cas particulier parmi les autres systèmes étudiés, du fait de son fonctionnement dans un bassin lacustre. Ceci est dû à la situation spécifique de la mer Noire dont la connexion avec la Méditerranée, par le détroit de Bosphore et la mer de Marmara, a été successivement interrompue (au cours de périodes de bas niveau) et reprise (quand le niveau marin remontait en dépassant le seuil du Bosphore). L'absence de l'apport d'eau salée pendant les périodes glaciaires, associée avec l'augmentation de l'apport fluvial, ont déterminé l'installation d'un milieu d'eau douce dans la mer Noire à chaque fois que la baisse du niveau permettait la reprise du fonctionnement de l'éventail profond. Cette situation particulière aurait favorisé la formation des courants hyperpycnaux à l'embouchure d'un fleuve du débit du Danube qui déversait ses eaux turbides dans un bassin lacustre, et aurait donc influencé l'apparition de courants de turbidité dans l'éventail profond. Le chenal du Danube s'est développé sur la pente continentale en prolongation du canyon du Danube (ou Viteaz) auquel il est directement connecté. Le canyon est incisé de manière significative (26 km) dans la plate-forme continentale. Au cours de bas-niveaux marins il constituait la principale voie de transfert des sédiments terrigènes vers le bassin profond dans cette partie de la marge. Le canyon est constitué par une entaille avec des flancs abrupts et un talweg axial incisé, qui montre l'importance du processus d'érosion du fond pour le développement du canyon. Les segments qui ont été identifiés le long du canyon, avec des morphologies, des orientations et des pentes spécifiques, sont interprétés comme des phases d'avancement du canyon vers la côte. Plusieurs incisions sont visibles dans la structure interne du canyon et témoignent que la morphologie actuelle du canyon est le résultat de son évolution polyphasée. L'instabilité de la zone du canyon est en relation avec les apports sédimentaires importants à l'embouchure du Danube, avec la présence du gaz dans les sédiments superficiels, et possiblement sous un contrôle structural. Sur la pente supérieure (entre le canyon du Danube et environ 1400 m de profondeur) le chenal du Danube présente des levées bien développées et fortement asymétriques, avec la levée droite plus haute et plus large que la levée gauche. Ce type d'asymétrie, fréquemment décrit dans les éventails profonds est généralement attribué à l'effet Coriolis (Menard, 1955). Le chenal est légèrement sinueux, partiellement comblé et incisé par un talweg axial qui représente la continuation sur la pente du talweg incisé dans le canyon du Danube. L'analyse sismique détaillée du remplissage de la vallée montre plusieurs phases de dépôt, séparées par des discontinuités érosives. Ces surfaces d'érosion correspondent à des terrasses emboîtées, relativement parallèles le long de la vallée, visibles dans la bathymétrie. Les dépôts qui constituent le remplissage du chenal présentent un faciès sismique de type HAR (High Amplitude Reflections) dans l'axe du chenal, partiellement (ou parfois totalement) enlevé par les phases d'érosion subséquentes, qui continue latéralement avec des réflexions litées correspondant à un faciès sédimentaire de levée. Le remplissage de la vallée a été donc associé avec des écoulements dans le chenal, et non pas avec l'interruption de son fonctionnement. Sur la pente inférieure, le chenal unique bifurque plusieurs fois par avulsion et forme de nouveaux systèmes chenaux-levées méandriformes. Ces systèmes se succèdent verticalement en onlap, ce qui montre qu'un seul chenal a été actif à la fois. Chaque phase d'avulsion a eu comme résultat la mise en place d'une unité constituée par un lobe défini comme "High Amplitude Reflection Packets" (HARP, Flood et al., 1991) à la base, et un système chenal-levée au sommet. Le dépôt d'un lobe HARP est associé avec de l'érosion dans le chenal en amont du point d'avulsion pour l'ajustement de son profil après la rupture de la levée. Quand le chenal a retrouvé son profil d'équilibre, l'érosion a cessé et des levées ont commencé à se développer au-dessus des HARPs (Pirmez et al., 1997). Toutes les phases d'avulsion se sont développées d'après le même modèle: (1) la rupture de la levée gauche, plus étroite; (2) le dépôt d'un lobe HARP par les écoulements non-chenalisés en aval du point d'avulsion, et l'abandon de l'ancien chenal; (3) l'initiation d'un nouveau système chenal-levée. La migration systématique du chenal vers le nord est influencée par l'assymétrie des levées (donc par la force de Coriolis), et confinée entre les grandes levées de la phase initiale du chenal du Danube, au sud, et le relief abrupt de l'éventail du Dniepr au nord. La structure sédimentaire du chenal du Danube indique que les surfaces érosives à l'intérieur du remplissage du chenal se seraient formées en réponse aux avulsions, du fait de l'ajustement du profil du chenal après la rupture d'une levée. Les sédiments du chenal érodés au cours de ce processus ont formé les lobes HARP. Quand le chenal a retrouvé son profil d'équilibre, un système chenal-levée s'est développé en aval du point d'avulsion au dessus du lobe HARP, mais aussi en amont de ce point, où il se trouve confiné dans la vallée érosive. Les incisions fluviatiles identifiés sur la plate-forme continentale et la position de la ligne de côte pendant la dernière période d'activité du chenal du Danube montrent que le paléo-Danube se dirigeait directement vers la tête du canyon du Danube. Son embouchure était située à proximité du canyon, qui alimentait le chenal du Danube. Cependant, les courants hyperpycnaux devaient prévaloir dans le milieu de salinité réduite qui caractérisait la mer Noire lors des périodes actives de l'éventail. Ces conditions auraient favorisé la mise en place d'un système quasi-continu fleuve-canyon-éventail profond, qui contrôlait le transfert des sédiments entre la côte et le bassin profond.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2002/these-1206.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/1206/

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
We report new data on the geochemical evolution, metasomatic and deformation processes in the lower layers of cratonic lithospheric mantle based on a detailed study of extraordinarily fresh and large deformed peridotite xenoliths from the Udachnaya kimberlite pipe, Siberia. Based on our T-P estimates, the deformed peridotites are localized in a depth range of 170 to 220 km near the base of cratonic mantle. The degree of deformation is not correlated with the depth and equilibration temperatures of the xenoliths. The deformed peridotites are depleted in magmaphile major elements indicating their residual nature, but are enriched in incompatible trace elements, Fe and K. The deformed peridotites experienced a complex evolution, i.e., they were formed initially as high-degree melt extraction residues and later were subjected to three main stages of metasomatic modification. (1) An old, mostly cryptic metasomatism by melt/fluid of carbonatitic composition, which formed garnets with sinusoidal REE patterns (Smn/Ern > 1). (2) Silicate metasomatism, which led to the most significant changes in mineralogical and chemical composition of the deformed peridotites. (3) Fe and Ti metasomatism just before the entrainment of the deformed rocks into kimberlite magma. Enrichment of the peridotites in large-ion lithophile elements (K, Rb, Ba) is related to the formation of kelyphitic rims around garnet. The nature of the metasomatic agent of silicate metasomatism was evaluated from mass-balance of measured and calculated whole-rock compositions, ratios of highly incompatible elements (D < 0.1) and fractional crystallization modeling. All this evidence indicates that the agent of silicate metasomatism had a composition intermediate between that of kimberlites and HIMU OIB. The metasomatic processes responsible for the formation of deformed peridotites and precipitation of megacryst suites cannot be widespread at the base of the cratonic mantle. Rather, they are local features only existing in the cratonic mantle below kimberlite fields and localized along the metasomatic vein system.
ISSN: 0024-4937

hal-00941010
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00941010
DOI : 10.1016/j.lithos.2012.11.014