Panoply - Présentation des thématiques

T1. Géochronologie

2015-12-15T08:47:52+00:00

T1. Géochronologie

La géochronologie a pour objectif fondamental de replacer les événements marquants de l’histoire de la Terre (évènements géologiques, évènements climatiques ou archéologiques) dans un cadre temporel commun et absolu. Les techniques de datation sont très variées et peuvent être relatives ou absolues. La géochronologie absolue, basée notamment sur l’utilisation des phénomènes radioactifs, est un des compléments indispensables, pour ancrer les chronologies relatives à une échelle de temps absolue. Les principales méthodes que nous développons sont les stratigraphies isotopiques, les approches fondées sur la variation du champ magnétique terrestre (magnétostratigraphie, archéomagnétisme) et les datations absolues basées sur l’analyse des séries de l’uranium et du thorium, la datation par le carbone 14, le chronomètre potassium/argon. Ces différentes méthodes relatives et absolues sont applicables à l’étude des archives climatiques (carottes de glace, sédiments continentaux et marins), lesquelles permettent de comprendre les mécanismes qui régissent notre climat, d'étudier diverses dynamiques dans l'environnement (érosion, transferts en solution et particulaire, sols, eau souterraine…) ainsi que la dynamique des peuplements humains et des transitions culturelles associées.

Sous thématiques et méthodes associées:

T1.1 - Géochronologie et Thermochronologie

- Datation des Archives géologiques continentales et océaniques [Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar, U/Th, ¹⁴C]

- Calibration des échelles de temps – Unification des échelles de temps [Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar, U/Th, ¹⁴C, Datations archéomagnétiques, Magnétostratigraphie]

- Calibration ¹⁴C. Ages réservoirs marins et lacustres [¹⁴C, U/Th, Paléomagnétisme]

- Dynamique des systèmes volcaniques [Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar]

- Formation des chaînes de montagne [Thermochronologie basse température : (U-Th)/He et traces de fission sur apatite et/ou zircon - Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar]

- Remplissage et inversion des bassins sédimentaires [Thermochronologie basse température : (U-Th)/He et traces de fission sur apatite et/ou zircon - Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar]

- Evolution des marges passives [Thermochronologie basse température : (U-Th)/He et traces de fission sur apatite et/ou zircon - Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar ]

T1.2 - Archéométrie et archéologie

- Chronologie des peuplements, Evolution des sociétés [Datations K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar] [¹⁴C], [U/Th]…

- Apparition et évolution de l’art préhistorique [¹⁴C] et [U/Th]

- Caractérisation des régimes alimentaires [δ¹³C, δ¹⁸O, δ¹⁵N]

- Caractérisation des choix technologiques (dégraissant organique des poteries, fibres textiles, …) [δ¹³C, δ¹⁵N]

- Transhumances, agropastoralismes [δ¹⁸O]; [⁸⁷Sr/⁸⁶Sr]

T1.3 - Datation des archives climatiques

- datation des carottes de glace, forçages et séquences climatiques sur la variabilité aux échelles orbitales et millénaires [Datation « absolue » par mesure des rapports ⁴⁰Ar/³⁶Ar et ³⁸Ar/³⁶Ar; Datation orbitale O₂/N₂ et δ¹⁸O de O₂ ; datation relative âge glace vs âge gaz avec le δ¹⁵N de N₂]

- datation des transitions et événements climatiques sur le continent avec les spéléothèmes et à différentes échelles : historique, millénaire, cycles climatiques [U/Th] [ ¹⁴C]

- datation des archives marines [U/Th]; [ ¹⁴C]

- relation climat - volcanisme [Datations ⁴⁰Ar/³⁹Ar, et ⁴⁰Ar/³⁸Ar/³⁶Ar]; [Stratigraphie isotopique δ¹⁸O]

- changement de la circulation océanique : relation climat - circulation océanique [¹⁴C]; [Stratigraphie isotopique δ¹⁸O]; [Paléomagnétisme, Magnétostratigraphie]

- datation des enregistrements lacustres et palustres : Datation ¹⁴C pour le lacustre, ostracodes et pollens pour le palustre et coquilles de mollusques marins, datation par mesure Gamma.[¹⁴C]; [Spectromètre Gamma]

- datation des séquences loessiques : Datation ¹⁴C bulk et sur molécules spécifiques. [¹⁴C]

- chronologie des formations sédimentaires, mise en place de terrasses marines, fluviatiles, aridification et champs de dune, moraines… Datation ¹⁴C sur macro-restes. [¹⁴C]

- archéométrie [δ¹³C, δ¹⁵N], [⁸⁷Sr/⁸⁶Sr]

T1.4 - Datation des eaux souterraines

- évaluation des temps de résidence, de transit, ou de renouvellement. [CFCs, SF6]; [¹⁴C].

T2. Géochimie et transfert de l'eau et des contaminants dans l'environnement

2015-12-15T08:47:52+00:00

T2. Géochimie et transfert de l'eau et des contaminants dans l'environnement

Ce thème a pour objectif de reconstituer, à partir de méthodes géochimiques, les flux d'eau et de constituants dissous ou particulaires dans différents compartiments de l'environnement continental (sols, eaux de surface, eaux souterraines) et entre ces compartiments. Il vise à évaluer la qualité chimique des solutions et solides, à tracer les origines de cette qualité en identifiant les sources, et enfin à évaluer les dynamiques en utilisant des indicateurs de temps de résidence, de transit ou de renouvellement.

Sous thématiques et méthodes associées:

L'approche est fondée sur trois aspects complémentaires:

T2.1 Qualité chimique des solutions (incluant la phase particulaire) ou des solides (e.g. sols, sédiments), qui permet de mettre en évidence la présence éventuelle de contaminants, au sens large puisqu'il peut s'agir de composés toxiques à faibles doses pour l'homme et/ou l'environnement (e.g. certains métaux) ou de composés qui, à concentration élevée, posent problème (e.g. critères de potabilité de l'eau : pratiquement tous les éléments sont concernés).

[Analyses chimiques éléments majeurs, mineurs et traces]

T2.2 Traçage de l'origine de l'eau et des éléments ou composés des hydrosystèmes continentaux. Ceci est réalisé en comparantleurs signatures géochimiques et isotopiques à celles des sources potentielles. Cette étape permet de bâtir un modèle conceptuel des transferts et de quantifier les échanges entre les différents réservoirs présents dans le système étudié.

[Analyses chimiques éléments majeurs, mineurs et traces] [analyses isotopiques O, H, C, He, Sr, B, métaux…] [¹⁴C ]

T2.3 Quantification de la dynamique des hydrosytèmes continentaux. Ceci est réalisé par l'établissement de contraintes de temps qui peuvent être obtenues à partir de chroniques géochimiques et isotopiques et par la mesure de teneurs en éléments radioactifs (décroissance), radiogéniques (accumulation), ou dont on connaît les chroniques d'introduction (anthropique) dans le système. Ces informations temporelles sont évidemment capitales pour préciser les impacts (quantité et qualité) du changement climatique et des pressions anthropiques sur les ressources (eau, sols) et évaluer leur vulnérabilité actuelle et future.

[¹⁴C]

T3. Paléoclimatologie et paléocéanographie

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T3. Paléoclimatologie et paléocéanographie

La paléoclimatologie est la science qui étudie le climat du passé, sur des échelles de temps de quelques milliers d’années à plusieurs millions d'années. Le décryptage des conditions climatiques et de sa variabilité naturelle qui régnaient à la surface de notre planète, se base sur l’étude d’archives naturelles provenant des grands compartiments terrestres (l’hydrosphère, la cryosphère, l’atmosphère, lithosphère et la biosphère). L’avènement de nouvelles techniques analytiques permet aujourd’hui une lecture « géochimique » mieux définie en termes de résolution temporelle par le déploiement d’analyse in situ et spatial par l’utilisation de nouveaux proxies « climatiques ».

Sous thématiques et méthodes associées:

Trois axes principaux de recherche sont développés au LSCE et GEOPS sont les suivants :

T3.1 : compréhension des processus d’enregistrement des paramètres environnementaux (T°, Salinité, Alcalinité, pH des eaux de mer, composition isotopique des précipitations,...) au sein des archives climatiques, principalement d’origine sédimentaires ou biogéniques.

T3.2 - dynamique du cycle de l’eau atmosphérique, avec l’utilisation des isotopes de l’eau pour tracer, à l’actuel, l’origine de la vapeur d’eau et les processus, afin de caractériser les variations climatiques passées à partir des archives.

T3.3 - dynamique de la circulation océanique (paléocéanographie), son rôle dans la variabilité du climat, et dans les couplages entre climat et cycle du carbone, acidification.

T3.4 - reconstitution des paléoenvironnements continentaux, avec l'utilisation des isotopes de l'hydrogène, de l'oxygène, du carbone et de l'azote sur des tests carbonatés d'organismes lacustres, des spéléothèmes, des cernes d'arbres, la matière organique loessique, afin de caractériser les variations de niveau de lac, de température, de régime de précipitation.

Répondre à ces questions scientifiques, nécessite la mise en œuvre de différentes techniques d’analyses qui sont les suivantes :

- Spectrométrie de masse IRMS (Isotopes Ratio Mass spectrometry) des (bio)carbonates pour les isotopes du C et de l’O (A2, A3, A5, A6)), et IRMS clumped isotopes (D47) (A2, A3, A5, A6)

- Spectrométrie de masse IRMS en flux continu pour le DIC et O-C des eaux de mer (A2)

- Spectrométrie de masse IRMS (Isotopes Ratio Mass spectrometry) des isotopes de l’eau piégée dans les inclusions fluides (A6).

- Spectrométrie de masse IRMS, ¹⁷O et ¹⁸O des glaces (A1)

- Spectrométrie IRMS ¹³C et ¹⁸O des cernes d’arbres (A4)

- EA-IRMS pour ¹³C, ¹⁵N sur sédiments et sols (T3.1, T3.2, T3.3)

- Spectrométrie CRDS Picarro D/H (eau) (A1)

- Granulomètre laser (A2, A3)

- Magnétomètres cryogéniques, Micromag (AGM2900), Balance de Curie (A2, A3)

- Susceptibilité magnétique (A2, A3, A6)

- Diffractométrie des RX (A2, A3)

- MC-ICP-MS Actinides Pa/Th, U/Th (A2, A3, A5, A6) ; lanthanides (A2, A3, A5), isotopes stables du Li et B (A5); isotopes du Sr (A2, A3, A5, A6), isotopes du Nd (A2, A3, A5)

- ICP-AES mesure des éléments traces Mg/Ca (A2, A3, A5, A6)

- ICP-QMS mesures B/Ca, Li/Mg, Sr/Ca, REE, U et éléments majeurs et traces (A5, A6)

- ICPMS-HR B/Ca, Li/Mg, Sr/Ca, REE, U et éléments majeurs et traces (A5, A6)

- ECHoMICADAS (A2, A3, A5, A6)

Archives climatiques analysées :

A1/ Glaces

A2/ Sédiments marins

A3/ Sédiments continentaux

A4/ Cernes d’arbres

A5/ Biocarbonates

A6/ Spéléothèmes

T4. Transferts sédimentaires, diagénèse et ressources

2015-12-15T08:47:52+00:00

T4. Transferts sédimentaires, diagénèse et ressources

Ce thème a pour objectif de restituer l’érosion des sols, les transferts de sédiments et de contaminants à la surface de la terre, leur export aux bassins sédimentaires ainsi que toutes les transformations qui s’opèrent lors de leur enfouissement. L’approche méthodologique mise en œuvre est variée et inclue la sédimentologie, la minéralogie, la géochimie, les propriétés magnétiques, des mesures de traceurs radioactifs … Elle permet d’extraire de divers échantillons naturels (sédiments, eaux, roches, minéraux, …) de nombreuses informations à différentes échelles de temps telles les conditions de mise en place (conditions de dépôts, environnements sédimentaires, conditions d’hydrolyse,…), les modalités d’export (érosion, percolation, fracturation, enfouissement…), les conditions de préservation (altération du signal initial, diagenèse précoce, …) et les transformations sur le long terme (diagenèse d’enfouissement, modifications des propriétés pétrophysiques, interactions fluides-roches…). Les études ainsi réalisées concernent à la fois les environnements actuels (transferts de particules et de polluants, évolution du C dans les sols et milieux aquatiques, …) et du passé, l’évolution des paysages, les paléoclimats et l’accumulation des ressources dans les réservoirs (hydrocarbures, métaux, matériaux).

Sous thématiques et méthodes associées:

- T4.1 – Erosion, altération chimique et dynamique sédimentaire dans le passé

- Changements climatiques et dynamique sédimentaire [granulométrie laser, DRX, MEB, Magnétisme environnemental, Microscopie de cathodoluminescence]

- Sédimentologie des argiles [DRX]

- Restitution de l’hydrologie des courants marins [granulométrie laser, DRX, MEB, Magnétisme environnemental]

- T4.2 Evolution diagénètique des sédiments. [DRX, MEB, Microscopie de cathodoluminescence, Porosimètre à eau, microscopes optiques]

- Caractérisation des interactions fluides – minéraux [DRX, MEB, Microscopie de cathodoluminescence, Porosimètre à eau, microscopes optiques]

- Caractérisation des transformations minéralogiques [DRX, MEB, Microscopie de cathodoluminescence, microscopes optiques]

- Caractérisation des transformations de la matière organique [EA-IRMS]

- Relations entre les environnements de dépôts et l’évolution diagénetique DRX, MEB, Microscopie de cathodoluminescence, microscopes optiques]

- T4.3 Etude des mécanismes et de la chronologie des processus physico-chimiques conduisant à la formation de gisements économiques [DRX, MEB, Microscopie de cathodoluminescence, Porosimètre à eau, microscopes optiques]

- datation des phases néoformées [MEB, Microscopie de cathodoluminescence, microscopes optiques, LA-ICPMS-HR]

- Caractérisation de la géométrie des corps sédimentaires et lien avec les propriétés de porosité et de perméabilité. [MEB, Microscopie de cathodoluminescence, microscopes optiques]

- T4.4 - Erosion des sols au présent- transfert de particules et des contaminants -Dynamique des changements environnementaux

- reconstruction chronologique des pollutions et de la sédimentation. [Gamma, ICP-QMS]

- radio-isotopes chronomètres des processus de transfert de particules [Gamma]

- dynamique du carbone des sols et vulnérabilité [¹⁴C, ¹³C, ¹⁵N]

- dynamique et devenir de la matière organique dans les milieux aquatiques (rivières, fleuves, mers et océans). [¹⁴C, Tritium, ¹³C]

- géomorphologie et évolution des paysages (creusements des vallées …) [Gamma, ICP-QMS]

- devenir et rémanence des rejets de ¹⁴C artificiel. [¹⁴C]

- dynamique des particules magnétiques naturelles et anthropiques en système fluviatil [magnétisme environnemental]

Outils Analytiques (thèmes associés) :

- Atelier de litholamellage (fabrication de lames minces dans des roches et les sédiments meubles) (T4.2, T4.3)

- Cellule d’imprégnation Métromesures (T4.2, T4.3)

- Microscopes optiques (T4.2, T4.3)

- Microscopie de cathodoluminescence (T4.1, T4.2, T4.3)

- Diffractométrie des rayons X (minéralogie des argiles et des roches et sédiments) (T4.1, T4.2, T4.3)

- Granulomètre laser par voie humide (T4.1)

- Microscope électronique à balayage équipé d’une sonde EDS (T4.1, T4.2, T4.3)

- Magnétomètres cryogéniques, banc de susceptibilité magnétique, Micromag (AGM2900), Balance de Curie (T4.1, T4.4)

- Spectrométrie gamma bas bruit de fond (T4.4)

- EA-IRMS (T4.2, T4.4)

- ICP-QMS Eléments Traces et majeurs (T4.4)

- MC-ICPMS Sr isotopes (T4.4)

- ECHoMICADAS 14C (T4.4)