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Douze projets financés par l’Insu/CNRS

- Thermochronologie U-Th/He de l’exhumation méso-cénozoïque des massifs hercyniens de la marge du Golfe du Lion. (Patrick Monié)
- Mécanismes de transport de fluides produits par des réactions de déshydratation : étude des serpentinites de Malenco (José-Alberto Padron Navarta)
- Comment l’augmentation latérale de l’obliquité de la subduction est-elle accommodée par la plaque supérieure ? (banc d’Anguille, Nord des Petites Antilles) (Mélody Philippon)
- REVOBAR (Frédéric Bouchette)
- Distribution de la déformation récente des failles normales des Abruzzes (Italie) : segmentation, magnitude et impact sur l’aléa sismique (Matthieu Ferry)
- Analyse de la distribution spatio-temporelle des grandes ruptures sismiques en Mongolie (J-F Ritz)
- Non-traditional stable isotopes (NTSI) in the upper mantle and their fractionation in mantle processes (Dmitri Ionov)
- Qu’apportent les nouvelles découvertes pétrophysiques à notre compréhension de la structure actuelle de la convection mantellique ? (Catherine Thoraval)
- STATSUB 2. Application du calcul HPC et de l’analyse statistique spatialisée à l’étude de la submersion et l’érosion marine (Frédéric Bouchette)
- CESSUR. Micro-Environment Reactor coupled to Optical systems (O-MER) : a new experimental setup to investigate H2 production in ultramafic basement. (Marguerite Godard)
- LEFE-EC2CO. CHIFRE - Coastal High Frequency Response to Extreme Events, storms and floods (Yann Leredde)
- Glissement de colonnes rocheuses déclenché par l’action thermomécanique de blocs coincés dans les fissures : Instrumentation et modélisation de cas dans les Grands Causses, France. (Alfredo Taboada)



- Thermochronologie U-Th/He de l’exhumation méso-cénozoïque des massifs hercyniens de la marge du Golfe du Lion. (Patrick Monié)

Ce projet a pour objectif d’acquérir un set de données pour reconstituer une partie de la trajectoire température-temps de différents massifs hercyniens de la marge méditerranéenne du domaine pyrénéo-provençal (Albères, Montagne Noire, Maures). Ces données permettront de proposer un modèle d’évolution tectonique de la marge du Crétacé au Miocène dans le cadre de l’orogenèse pyrénéenne et de l’ouverture du golfe du Lion. Différentes méthodes thermochronométriques sont envisagées, notamment la datation (U-Th)/He sur apatite, qui permet de spécifier le refroidissement des roches dans une gamme de température comprise entre 40 et 70°C. Les paramètres sédimentaires seront utilisés pour valider les résultats thermochronologiques.
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- Mécanismes de transport de fluides produits par des réactions de déshydratation : étude des serpentinites de Malenco (José-Alberto Padron Navarta)

L’objectif de ce projet est d’apporter des nouvelles contraintes sur les couplages entre migration des fluides et croissance des minéraux lors des réactions de déshydratation via l’étude de l’auréole de contact des serpentinites Malenco au SE de la tonalité de Bergell (Alpes orientales centrales). Dans cette localité, des réactions de déshydratation ont produit une croissance de nouveaux assemblages minéraux menant à des brusques changements de plusieurs propriétés physiques telles que la densité (de 2,65 g/cm3 à 3,14 g/cm3) et la porosité (jusqu’à 25% de changement de volume). En particulier la disparition de l’antigorite donne des textures complexes de replacement qui apparemment préservent l’ancienne foliation du protolith mais aussi manifestement des textures coupant la foliation associée à la croissance centimétrique des minéraux prograde (olivine + talc).

Ces deux modes de croissance minérale sont la clé pour comprendre les changements de porosité pendant la déshydratation. Nous sommes en cours d’analyser les microstructures et orientations cristallographiques des minéraux consommés et produits par les différentes réactions par la technique de diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD). Ce projet permettra de compléter l’acquisition des données EBSD et de réaliser des expériences de déshydrations dans le laboratoire haute pression de Géosciences Montpellier.
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- Comment l’augmentation latérale de l’obliquité de la subduction est-elle accommodée par la plaque supérieure ? (banc d’Anguille, Nord des Petites Antilles) (Mélody Philippon)
Dans la plaque supérieure des zones subductions présentant une fosse fortement courbée, les variations latérales d’obliquité sont accommodées par un domaine de déformation particulier qui fait la transition entre déformations partitionnée et non partitionnée. Cependant, la structure et la cinématique de ces domaines restent sous-contraintes. Nous identifions les îles émergées du banc d’Anguille (Nord des Petites Antilles) comme étant une cible de terrain stratégique qui nous permettra d’étudier la période Éocène-Miocène, contemporaine de l’acquisition de la courbure de l’arc des Petites Antilles. Notre stratégie sera de mener une étude géologique multi-méthodes et multi-échelles de ces îles avec pour objectif caractériser les structures et leur chronologie afin d’améliorer la compréhension des mécanismes de déformation affectant les domaines de la plaque supérieure qui accommodent les variations latérale d’obliquité.
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- REVOBAR (Frédéric Bouchette)

Ce projet porte sur le développement de méthodes de contrôle optimal et de couplage entre hydrodynamique en eau peu profonde et transport sédimentaire.
Il s’inscrit dans le transfert de développements en analyse fonctionnelle/ variationnelle et probalités-statistiques vers la physique du littoral (un segment d’activité entre l’océanographie physique et les géosciences).
Les trois axes de travail du projet REVOBAR sont : 1) nouveaux développements mathématiques pour la résolution du couplage shallow water/ Exner-like ; 2) refonte du couplage hydro-morphodynamique par le calcul optimal et 3) développements mathématiques en probalités pour la définition de meilleurs scénarios de forçages en
shallow water, en tenant compte des spécificité des distributions statistiques propres aux environnements répondant à cette approximation, typiquement le littoral.
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- Distribution de la déformation récente des failles normales des Abruzzes (Italie) : segmentation, magnitude et impact sur l’aléa sismique (Matthieu Ferry)

En s’associant au CEREGE (Aix-Marseille Université) et à l’INGV de Rome, l’équipe de GM (M. Ferry, coordinateur , S. Gautier, S. Mazzotti, C. Tibéri et E. Stell (stagiaire en M2)) étudiera le système de failles d’Ovindoli-Piano di Pezza situé dans les Apennins entre le bassin de Fucino (séisme de Mw 7 en 1915) et celui de L’Aquila (séisme de Mw 6.3 en 2009). À travers une approche combinant topographie et imagerie géophysique à haute résolution, nous voulons déterminer la structure 3D de ces failles actives, quantifier leur déformation récente en surface et en profondeur, et comprendre comment elles participent à la sismicité régionale.

Légende photo : La faille de Piano di Pezza (photographiée par kite) présente deux branches : l’une ancienne dans les calcaires (flèches jaunes) et l’autre plus récente déforme des cônes alluviaux (flèches rouges).
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- Analyse de la distribution spatio-temporelle des grandes ruptures sismiques en Mongolie (J-F Ritz)

Ce projet vise à soutenir les thèses de Robin Kurtz et "Toogii" Battogtokh Davaasambuu qui portent sur l’analyse des forts séismes (magnitude 7- 8) ayant affecté l’ouest de la Mongolie au cours de la période Pléistocène supérieur-Holocène (les derniers 10 0000 ans). Ces travaux ont pour objectifs respectivement, de caractériser la distribution dans l’espace et dans le temps des ruptures de surface associées aux séismes qui se sont succédées dans le massif du Gobi-Altay (thèse R. Kurtz), et le long de la grande zone de faille de Hovd dans le massif de l’Altay (thèse B .Davaasambuu ). Les résultats de ces études fourniront un canevas de base pour les études d’aléas sismique en Mongolie (Projet PICS soumis en parallèle en juin dernier en collaboration avec l’IAG, Acad. Sci. de Mongolie). Elles permettront également de d’analyser et modéliser le comportement sismique des grands décrochements intracontinentaux, notamment le rôle de l’héritage structural (eg sa segmentation) sur la segmentation sismique, ainsi que la question du couplage mécanique entre failles.
Faille de Bogd occidentale @R. Kurtz
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- Non-traditional stable isotopes (NTSI) in the upper mantle and their fractionation in mantle processes (Dmitri Ionov)

It has been previously thought that stable isotopes only fractionate at low temperatures (T) near the Earth’s surface, but the new data suggest that NTSI show equilibrium and kinetic fractionations at high T’s in the Earth’s interior (Fig. 1). Thus, the NTSI provide a powerful new tracer of planetary formation and differentiation, but the factors governing their high-T fractionation remain poorly understood. Estimating precisely the isotopic composition of the BSE is essential for constraining the behavior of different NTSI in the Earth’s mantle and core. However, the existing BSE estimates for many metals are ambiguous. The best way to constrain the NTSI ratios in the BSE and various mantle reservoirs and elucidate their high-T fractionation is to study mantle fragments (xenoliths) brought up by volcanic eruptions, but samples appropriate for such work are rare (Fig. 2).
The project includes two strands : (1) Petrographic and chemical (major and trace elements and radiogenic isotopes) characterization of mantle xenoliths to be done mainly at the university of Montpellier, (2) Stable isotope analyses by MC-ICP-MS to be done via established collaboration with 3 institutions : Chinese Academy of Sciences (Guangzhou, Hefei), Manchester University (GB) and Carnegie Institution for Science (Washington, DC). Funding is requested to cover travel and lodging expenses as well as analytical work, mainly at Montpellier.
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- Qu’apportent les nouvelles découvertes pétrophysiques à notre compréhension de la structure actuelle de la convection mantellique ? (Catherine Thoraval)

Fig1

L’objectif du projet est de développer une nouvelle génération de modèles de circulation mantellique qui, par une description physiquement cohérente de la distribution actuelle des anomalies de densité dans le manteau terrestre, permettra de restituer correctement non seulement le géoïde et les vitesses de plaques, mais aussi l’amplitude de la topographie dynamique (fig. 1) et les topographies des différentes discontinuités en profondeur. Pour cela, nous allons mettre en œuvre, pour le calcul de la distribution des anomalies de densité à partir des anomalies de vitesse sismique des modèles tomographiques globaux, une approche qui prendra en compte explicitement les effets de la composition minéralogique et de la température à même de décrire les changements de phase à l’intérieur du manteau. Les possibles effets cinétiques seront calculés par une méthode itérative afin de considérer l’effet des écoulements sur les changement de phase et vice-versa. Une autre innovation de notre approche sera d’intégrer les tout derniers développements provenant de la modélisation ab-initio des processus de déformation des minéraux du manteau profond pour définir la structure en viscosité.

Fig2

Ces connaissances seront enfin utilisées pour calculer, à partir des écoulements prédits par les modèles, l’anisotropie sismique dans la totalité du manteau, en supposant que les écoulements convectifs restent stables pendant une durée suffisante pour que les cristaux puissent acquérir une orientation préférentielle.
Ce projet (résumé schématiquement fig. 2) sera réalisé en collaboration avec A. Tommasi (Géosciences Montpellier) et P. Cordier (Unité Matériaux et Transformations, Lille).
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- STATSUB 2. Application du calcul HPC et de l’analyse statistique spatialisée à l’étude de la submersion et l’érosion marine (Frédéric Bouchette)

Il s’agit de la deuxième année de financement INSU pour ce projet avec pour ambition d’améliorer nos possibilités en matière de quantification des périodes de retour des événements extrêmes en zone littorale, en tenant compte de la variabilité spatiale de ces grandeurs (et notamment de la structure de dépendance spatiale), et en s’appuyant sur des séries temporelles suffisamment longues en temps pour permettre le calcul de périodes de retour supra-décennales. Étonnamment, c’est un des très rares projets en relation directe avec l’aléa submersion mené par GLADYS au laboratoire Géosciences-Montpellier.
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- CESSUR Micro-Environment Reactor coupled to Optical systems (O-MER) : a new experimental setup to investigate H2 production in ultramafic basement (Marguerite Godard)

Hydrothermal alteration of the oceanic mantle lithosphere from ridges to subduction zones is a major vector of chemical exchange between the mantle and the Earth’s outer envelopes. Serpentinization is the dominant alteration reaction ; it affects olivine, the main component of mantle rocks and occurs at temperatures <400°C.The new experimental reactor, O-MER (Micro-Environment Reactor coupled to Optical systems) will allow conducting hydrothermal experiments at the microscale, thus mimicking rock-dominated microenvironments, at P, T conditions similar to oceanic hydrothermal systems and identifying secondary gas and mineral products.

The reactor will allow realizing high pressure and temperature experiments while monitoring the processes with optical analytical device such as Raman, XRF and XANES. It was developed as part of a collaboration between the MI and TMP research teams. Its innovative design allows conducting fluid-rock interaction experiments in closed systems but also with controlled fluid flow and/or variable gas content in the fluid. O-MER is designed for P and T conditions up to 50 MPa and 400°C respectively. The INSU project will allow conducting a first set of 3 in situ hydrothermal experiments in collaboration with the Raman research facility of L2C (Nanomaterials – U. Montpellier) to test the new device and develop the methodology.
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- CHIFRE - Coastal High Frequency Response to Extreme Events, storms and floods (Yann Leredde)

Ce projet, financé par l’action DRIL (Dynamique et Réactivité des Interfaces Littorales) de l’AO EC2CO de l’INSU, rassemble la communauté méditerranéenne en océanographie côtière.
Dans un contexte de changements globaux l’impact des évènements extrêmes, crues et tempêtes, sur les écosystèmes côtiers est investigué pour le cas du golfe du Lion. La réponse rapide (quelques heures à quelques jours) du milieu marin côtier est étudiée grâce à cinq stations côtières automatiques de mesures, SOLA Banyuls, POEM Perpignan, BESSète, MESURHO à l’embouchure du Rhône et SOLEMIO Marseille. L’objectif principal de ce projet est de rendre compte de la variabilité de la réponse Haute Fréquence (HF) à l’échelle d’une même zone côtière.
Légende figure : Zone d’étude et position des stations côtières HF.
Fond de carte : image MODIS-Aqua du 8 mars 2013 (© D. Doxaran)

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