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La recherche au Laboratoire de Géologie de Lyon - AERES 2015

Projets réalisés ou en cours au Laboratoire de Géologie de Lyon - janvier 2015 Thèmes Terre & Planètes, Surface & Lithosphère, Vie primitive, Biodiversité et Paléo-environnements

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Casual or causal links between nannoplankton fluxes and CCD ups-and-downs?
Pälike et al., 2012
poorly
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CAE 0
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Mattioli
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Adaptation de la microstructure de l’émailloïde à la fonction « coupeur » chez les requins modernes
et les hybodontes
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  • 1. Casual or causal links between nannoplankton fluxes and CCD ups-and-downs? Pälike et al., 2012 poorly studied CAE 0 CAE 1 CAE 2 CAE 3 MECO CAE 4 Salaviale, Mattioli & Gollain, in progress FAQ: The CCD yo-yo during Eocene CAEs* and MECO° are related to (1) changes in weathering and organic- carbon delivery to oceans (Pälike et al., 2012) or (2) fluxes of biogenic calcite? ODP Leg 198 Site 1209 Shatsky Rise *Carbonate Calcification Events °Middle Eocene Climating Optimum Our results: Increases of nannofossil fluxes of ~one order of magnitude during CAEs attest for a biogenic calcite control on Eocene CAE yo-yo. Emanuela Mattioli
  • 2. Corrélation microstructure-fonction Adaptation de la microstructure de l’émailloïde à la fonction « coupeur » chez les requins modernes et les hybodontes Compaction de l’émailloïde chez les hybodontes. Modification de l’orientation des faisceaux de la PBE au niveau de la carène chez un requin moderne Gilles CUNY
  • 3. Geological Museum Dents de requins : marqueur biostratigraphique en eau douce: caractérisation de la limite Jurassique-Crétacé en milieu continental en Thaïlande Jiaodontus, forme typique du Jurassique Heteroptychodus, forme typique du Crétacé Gilles CUNY
  • 4. • Hybodus • Heteroptychodus • Thaiodus • Khoratodus • Acrorhizodus L’asie du Sud-Est: Centre de diversification des hybodontes d’eau douce au Crétacé inférieur Paleomap - Scotese Gilles CUNY
  • 5. Pôle Géochimie Organique Etude du lac Pavin, Massif Central Fonctionnement des écosystèmes actuels Paléoenvironnements et paléoclimats depuis 7 000 ans Les impacts anthropiques Amélioration des proxies =>Impact fort après1700AD 14 C pour comprendre les proxies et le cycle du carbone Vincent Grossi et Matthew Makou
  • 6. Conditions climatiques et dynamique de la biodiversité en Asie de L'est au Crétacé inférieur Amiot et al. (2015) JAES Partitionnement physique et climatique des environnements terrestres Explique en partie le provincialisme des faunes de vertébrés Asie de l'Est : Berceau de l'évolution des vertébrés Laurasiens du Crétacé Iguanodontien « avancé » d'Asie de l'Est Romain Amiot
  • 7. Biomécanique de la morphogenèse et évolution des coquilles de mollusques Instabilité mécanique -> Minimisation de l’énergie élastique du manteau -> Forme d’équilibre hautement probable = épines -> Convergence évolutive Régis Chirat
  • 8. R. Chirat 1. Biomécanique de la zone sécrétrice 2. Prédictions quantitatives Les Ammonites: des « oscillateurs mécaniques » 3. Prédictions de tendances évolutives chez les Ammonites et Nautiles
  • 9. La fréquence des cyclones augmente avec la température TEMPESTITES ET CLIMAT Claude COLOMBIÉ Cyclone Tempestite
  • 10. Heraklion Tsunami deposits: archives of marine and terrestrial Holocene climatic records in the Mediterranean Basin - The example of Crete (≈ 3300 BP) C. Lécuyer Decline of the Minoan Civilization Santorini eruption Tsunami deposit
  • 11. D/H ratios of Archean zircons and the early water cycle C. Lécuyer
  • 12. Isotopic fractionation during sublimation and deposition of CO and H O C. Lécuyer 22
  • 13. Les traces fossiles comme outils paléo-environnementaux Bathymétrie Courants – Paléo-oxygénation Taux de sédimentation Production carbonatée Paléo-oxygénation Bathymétrie Bathymétrie Paléoclimatologie Taux de sédimentation Paléo-oxygénation Davide OLIVERO
  • 14. Patrimoine géologique Etablissement du GSSP du Bathonien (Bas Auran, Alpes de Haute Provence) Les traces fossiles montrent un milieu stable, sans aucune lacune sédimentaire ni crise d’oxygénation notable. Paramètres essentiels pour l’établissement d’un GSSP (ratifié en 2008) Davide OLIVERO
  • 15. La Charce (Drôme) Proposal déposé début 2015 Valanginien Hauterivien Candidats GSSP (Global Boundary Stratotype Section and Point) Valanginien Berriasien Stratigraphie – Paléontologie Vergol (Drôme) Synthèse en cours Stéphane Reboulet
  • 16. Benoît Tauzin & Yanick Ricard Seismically Deduced Thermodynamics Phase Diagrams  for the Mantle Transi8on Zone      δZ γ ρg δT δh= + A METHOD FOR ESTIMATING γ4/γ6 SEISMIC PHASE DIAGRAMS Z δT    In a recent study (Tauzin & Ricard, EPSL, 2014) we propose a  new approach to derive a seismological esEmate of the  Clapeyron slopes raEo γ4/γ6 for major phase changes of the  transiEon zone.     We construct seismic phase diagrams that can be directly  compared with experimental phase diagrams.  
  • 17. Bernard Bourdon Géochimie et Cosmochimie isotopique: Les débuts du système solaire et de la Terre Today’s special: 'Volatile element depletion in early formed planetesimals', 'Isotope fingerprints for early silicate differentiation of the Earth', Thème: Terre et planètes
  • 18. Bruno Reynard1 and Christophe Sotin2 1Laboratoire de Géologie de Lyon, Université de Lyon, CNRS, France; 2Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA On the onset of convection and differentiation in the hydrated cores of icy moons Value of the moment of inertia (0.342, Iess et al., 2010) suggests that Titan’s core may be composed of hydrated silicates (Grindrod et al., 2008; Castillo-Rogez and Lunine, 2010) Models simulating the accretion of icy satellites suggest that the core was initially composed of hydrated silicates. Thermal evolution may lead to dehydration and explain different present state of icy satellites for similar mass and radius. Hydrated silicates – antigorite, Mg48Si34O85(OH)31 – are well studied in subduction zone context (Reynard, 2013) Antigorite properties have been experimentally determined (e.g. Hilairet et al., 2007; Osako et al, 2010) • viscosity is very much pressure dependent • thermal constants are well known Impact on thermal evolution models? When does dehydration start? Simple thermal evolution model based on conduction was reevaluated Possibility of convection in the antigorite core was investigated Maximum heat flux Onset of convection Present time T profile in antigorite core for H0 = 2.10-11 W/kg and a radius of 2000 km below a 500 km thick layer of ice and water. Dehydration would start about 2 Myr after accretion. Since the inner part of the core does not participate in the convective process, a layer of liquid water may form at depth. Can this water be extracted? Onset of convection based on study by Solomatov (1995) Convection would limit the temperature increase – dehydration process is less important Small internal heating: density profile is very stable against convection Large internal heating: density profile is unstable but convection affects the upper core only – future work with 3D numerical simulations •Dehydration processes would start much earlier than previously reported if only conduction is taken into account •Dehydration occurs except if the amount of radiogenic heating is very low. Such low values do not seem realistic •The onset of convection is predicted for realistic values of internal heating rate. •Convection processes limit the increase in temperature and the onset of dehydration •These results can be applied to any large icy satellite Equation of stateThermal evolution of the core Atg Ol+Opx +H2O Onset of convection programme PNP Ra≥ αρg∆Tδ0 (n+2)/ n κ1/ n b1/ n exp(−p/ n) = Racr
  • 19. Composition and formation of the Earth, Mars, and the Moon The Earth cannot be made of enstatite chondrites… … Earth, Mars, (the Moon?) were made of similar - and largely non-chondritic - building blocks Caroline Fitoussi, Thème: Terre et Planètes
  • 20. Surfaces Planétaires Cathy Quantin-Nataf Quantification du resurfaçage des surfaces planétaires à partir des statistiques des cratères d’impact Quantin C., Craddock R.A., Lozac’h L., Martinot M., Dubuffet F. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 Obliterationrate(m/My) Age (My) Rovers Constant model Linear Model Modélisation numérique de la cratérisation + resurfacage et Inversion des courbes de cratérisation martienne Evolution temporelle des taux de resurfaçage martiens
  • 21. � � � � � � � � � ������������������������ ���� � ��� � ��� � ��� � ������ ������ ������ ������ ������ ‘‘Seules les plaques tectoniques les plus rapides orientent à grande échelle les cristaux anisotropes dans l’asthénosphère’’ Amplitude de l’anisotropie Amplitude de l’anisotropie projetée sur le vecteur vitesse de plaque (augmente entre 3 et 5 cm/an) Vitesse de la plaque tectonique (cm/an) AnisotropieAzimutale (%)  Plaques rapides �������������� En bleu, les régions où l’anisotropie sismique à 200 km de profondeur est  parallèle au mouvement actuel des plaques.   Debayle & Ricard, EPSL, 2013 
  • 22. ������ −��� −��� −��� −��� −��� −��� −�� ���������� �� �� �� �� ��� ��� ��� ��� �������� ���� ����� ����� −�� −� � �� Vers une tomographie en temps quasi‐réel VariaLons 3D de la vitesse des ondes S en % obtenues en inversant 1,5 millions de formes  d’ondes (~64 millions de mesures de vitesses de phases). � Notre modèle tomographique inclue toutes les ondes de surface modélisables entre 1976 et août 2014. � Il sera mis à jour au fur et à mesure de la mise a disposiRon de nouvelles données par les centres internaRonaux (mise à jour possible en une journée de calcul). Debayle & Dubuffet, 2015
  • 23. The abrupt change of δ66 Zn in Banded Iron Formations starts with the 3.0-2.6 Ga old major events of crustal production and overlaps with the Great Oxygenation Event It manifests the appearance of soils hence the rise of the landmasses above sea level. Francis Albarède Pons, Fujii, Rosing, Quitté, Télouk, and Albarède (Geobiology, 2013)
  • 24. Frédéric Chambat Maître de conférences Thème Terre et planètes Au travers d’une interface perméable la traction n’est pas continue (410, 520, 660 km, ICB). Il y a une tension superficielle dynamique. V z z −5 0 5 −1 −0.5 0 0.5 1 Vx x z −5 0 5 −1 −0.5 0 0.5 1 V z −5 0 5 −1 −0.5 0 0.5 1 Vx x −5 0 5 −1 −0.5 0 0.5 1 V z −5 0 5 −1 −0.5 0 0.5 1 −1 −0.5 0 0.5 1 x Vx −5 0 5 −1 −0.5 0 0.5 1 −0.02 0 0.02 Figure 1 – Champs de vitesses dans un fluide visqueux. Les vitesses sont imposées en bas et en haut et il y a une brusque variation de densité au milieu de la boite (z = 0). En haut vz (x, z), en bas vx (x, z). A gauche : la densité varie brusquement mais continument, au milieu la densité varie de façon discontinue et la traction est continue, à droite la densité varie de façon discontinue mais la traction possède une tension superficielle ’dynamique’ telle que trouvée dans Chambat, Benzoni, Ricard (2014).
  • 25. The fate of carbonates in deep fluids (Frezzo6 et al., Nature Geoscience, 2011) Observa(ons: inclusions fluides UHP Les fluides profonds ne conAennent pas/peu de CO2 … surtout du carbonate et du bicarbonate … et les carbonates sont probablement largement  dissouts en subducAon ��� ��� ���� � ��� �� ���� ��� Expériences au LGL  Thème: Terre & planètes SébasAen, Isabelle, Gilles & Hervé Aragonite in H2O  P 
  • 26. Petrology of ices in large icy satellites  Thème: Terre & planètes BapAste, Isabelle, Razvan, Gilles & Hervé Ice VI  4 m  2.5 m  1 m  .01 m  Ganymede, Titan  Dissolved NaCl broadens the stability field of the liquid NaCl‐rich fluids may sit at the boom of the icy layer, depending on the thermal regime … and react
  • 27. Jan Matas (CR 1 – CNRS) Thème : Structure et composition du manteau terrestre Projet phare : Analyse de l’attenuation sismique déduite des modèles tomographiques afin de décrire l’origine des hétérogénéitiés du manteau profond Q = 400-500 Q = 200 Q = 200 Variations latérales de l’attenuation associées avec les anomalies de vitesses (LLSVP) à 2600 km de profondeur (J. Matas et V. Lekic, publication en cours)
  • 28. Guitreau, Blichert-Toft, Martin, Mojzsis, Albarède (EPSL, 2012) Hafnium Isotope Evidence from TTGs (++) and Zircons for Deep-Mantle Origin of Continental Crust CHUR The %me‐integrated Lu/Hf of the mantle source of crust‐ forming magmas has not changed significantly through  %me, indica%ng that con%nents grew from nearly   primordial unfrac%onated material from the deep mantle  Janne  Blichert‐To? 
  • 29. GCM Carte des poussières Le transport du sable et des poussières da s l’at osphère Martie e: observation et modélisation P. Allemand, C. Quantin et F. Dubuffet Coll. C. Narteau (IPGP) -Estimation du flux de sable annuel à partir des données des GCM -Cartographie des zo es d’accu ulatio et de transit des sables et poussières Intensité des vents Rose des flux et orientation des dunes Transit et accumulation des poussières
  • 30. Pierre Thomas, né en 1952 Professeur à l’ENS Lyon depuis 1 Visite AERES, LGE TPE, ENS Lyon, janvier 2015 Responsabilité « administrative » : Respo sa le de la Préparatio à l’Agrégatio SV-STU. Taux de réussite : ≈ 80% A tivités d’e seig e e t : e viro 0 h Eq TD / an Activités de formation permanente des enseignants : 4 formations/an, en moyenne. Responsable scientifique du site ENS/EDUSCOL/DEGESCO http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/ Un article / semaine minimum. 4000 visites/jours en moyenne. Activités de diffusion des connaissances auprès du public : environ 20 conférences/an. Conseiller scientifique auprès de la Réserve Géologique de Rochechouart, du Musée des Confluences (inauguration le 19 décembre 2014) ... Fréquentation du site Planet Terre sur les 11 premiers mois de 2014
  • 31. the GIANT IMPACT: THERMODYNAMICS of the DISK CONDENSATION ! Razvan CARACAS! ! ab initio modeling of minerals at extreme conditions:! deep Earth, planetary ices, theoretical spectroscopy! ab initio determination of the critical points and characterization of the supercritical state of rocks and minerals!
  • 32. Renaud Deguen Thème Terre Planètes Accrétion et différentiation noyau/manteau Expériences analogues
  • 33. Stéphane Labrosse ◮ 1997 : thèse Paris-7 ◮ 1998–2006 : MC IPGP ◮ 2006–présent : PU ENS Lyon Un océan de magma à la base du manteau (Labrosse, Hernlund, Coltice, 2007) ULVZs Core Solid mantle ◮ Les zones à très faibles vitesses sismiques de la base du manteau comme vestiges d’un océan de magma. ◮ Implications pour l’évolution thermique et chimique de la Terre profonde, la dynamo.
  • 34. Inner core Th`eme Terre et Plan`etes Thierry Alboussi`ere T. Alboussi`ere, R. Deguen M. Melzani, Melting-induced stratification above the Earth’s inner core due to convective translation, Nature 466, 2010 5 janvier 2015 1 / 1 Translation induced by buoyancy Phase change on the ICB Crystallization on the Eastern side Melting produces a dense layer
  •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
  • 36. Origine du plateau Tibétain, implications géodynamiques et climatiques Contact Gweltaz Mahéo Surface et Lithosphère 4He/3He obs calc (U-Th)/He -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -5 0 5 10 d18O(v-PDB) d13C (V-PDB) Isotopes stables sur Carbonates obs calc
  • 39. Précision des altitudes Coupes totales Zoom sur sur la base déplacements Orthoimage drapée sur une topo + localisation Bilan de matière global Bilan de matière local P. Allemand, S. Passot, A. Quiquerez, V. Langlois Relations Glissements de terrain – Rivières L’exemple de la La Clapière Flux sédimentaire exporté par la rivière - Relation temporelles entre la base des glissement de terrain et les rivières - Conséquences sur la dynamique des glissements et sur l’érosion en aval. Déplacements 1948-2004
  • 40. Que et Quand transporte une rivière tropicale ? Où ? Méandre de la rivière de Vx Habitants- Guadeloupe OrthoImages P. Allemand, A. Quiquerez, V. Langlois, Ph. Grandjean Coll. E. Lajeunesse (IPGP), C. Delacourt (LDO) - -Le tronçon est à l’état stationnaire sur 7ans. -La rivière transporte au nb de Shields critique Transported Deposited Diameter Tapez une équation ici.Diame ter 𝜏 𝜌𝑠 − 𝜌 𝑤 𝑔𝐷
  • 43. La Spectroscopie Brillouin appliquée aux Inclusions Fluides (IF) permet: - d’obtenir la température d’homogénéisation des IF monophasiques de roches de sub-surface - de reconstruire des paléo-températures à partir de IF Contact: V. Gardien Surface et lithosphère El Mekki Azouziet al., accepté Nature Scientific report Méthode classique (chauffage) pour une IF bi- phasique à P-T ambiantes . Inclusions fluides d’eau pure (barre d’échelle = 7µ m) Inclusion fluide d’eau salée (barre d’échelle = 7µ m)
  • 44.  Quelle est l’influence de la fragmentation dynamique des roches sur la dynamique d’un éboulement ? Glissements de terrain Degree of fragmentation Avalancherunout Langlois et al., soumis à JGR. Contact: V. Langlois Surface Lithosphère
  • 45.  Comment l’incision par une rivière de son socle rocheux est-elle affectée par la couverture alluviale ? Incision des rivières Aubert et al., soumis à WRR. Contact: V. Langlois Surface Lithosphère
  • 46. THÈME : BIOSIGNATURES, VIE PRIMITIVE Anne-Marie Aucour Cycle des métaux (Cu, Zn) dans le système sol-plante par approche couplée EXAFS - isotopes stables
  • 47. THÈME : BIOSIGNATURES, VIE PRIMITIVE Transition évolutive Procaryotes-Eucaryotes dans le Registre Fossile Fabrice Cordey P R E C A M B R I E N A R C H E E N PALEO CENO MESO HADEEN 4000 3000 2000 1500 1000 250 65 Ma 4600 2500 545 biosignatures procaryotes cellules procaryotes eukaryotes multicell. biosignatures eucaryotes cellules eucaryotes gpes modernes P R O T E R O Z O I Q U E CELLULE VIE EUC#1 E.#2 RADEC BIODIVERSI- FICATIONS Cordey 2012 ?
  • 48. Détection d’ADN invisible par SERRS Thème: Biosignatures, Vie primitive Contact: Isabelle Daniel Le test L’analyse en Raman - SERRS Le résultat: des brins invisibles après PCR enfin détectés
  • 49. Etude expérimentale de l’activité métabolique microbienne aux conditions de subsurface l’exemple de la réduction du ferIII en fer II Expériences réalisées à l’ESRF Ligne française FAME Que les bactéries soient piezophiles ou pas - Limite d’activité sous pression: 110-120 MPa pour les Shewanella etudiées, - Taux de réduction du fer assez similaires d’une espèce à l’autre - Une énergie minimale de 50 kJ/mol Fe Thème: Biosignatures, Vie Primitive Aude Picard Isabelle Daniel
  • 50. Recherche de traces de vie dans les roches Archéennes (3.3 Gyr) THÈME : BIOSIGNATURES, VIE PRIMITIVE Laurence Lemelle
  • 51. Biofilms : mineurs, m Imagerie des teneurs élémentaires et moléculaires chez les microorganismes actuels et fossiles Cellules: traces, nm … de la micro à la nano-imagerie synchrotron de la fluorescence X 2 m Si/Ca 5 m THÈME : BIOSIGNATURES, VIE PRIMITIVE Laurence Lemelle
  • 52. Le Lagerstätte des Fezouata (Maroc, env. -485 Ma) nous renseigne sur la transition entre Explosion cambrienne et Grande Biodiversification Ordovicienne Chantier de fouilles ouvert en 2013 près de Zagora Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: Bertrand LEFEBVRE
  • 53. Une nouvelle faune à préservation exceptionnelle révèle la diversité insoupçonnée des communautés animales au Cambrien supérieur Formation Weeks (Utah, USA; ̴498 Ma) Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: LEROSEY-AUBRIL
  • 54. Dynamique du Zn, du Cu et du Fe lors de la décomposition des litières végétales Transferts des métaux de transition dans la Zone Critique O3HP site 3 litter litter 1-2 yrs Of soil (1-2 cm) -0.15 -0.05 0.05 0.15 0.25 zone 1 zone 2 zone 3 d66Zn (‰) heavy(Zn-L) Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: Sylvain PICHAT
  • 55. Traçage isotopique des changements de la circulation atmosphérique quaternaire déplacement des vents d'ouest vers le nord Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: Sylvain PICHAT
  • 56. Glandes digestives: innovation-clé dans les premiers stades de l’évolution des arthropodes (Cambrien inf.; env. -520 Ma) Cambrien Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: Jean VANNIER
  • 57. Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: Vincent GROSSI Cycle du méthane au lac Pavin OXIC ZONE ANOXIC ZONE Diversité de communautés bactériennes impliquées dans de l’oxydation aérobie et anaérobie du CH4 Pompes in situ
  • 58. Adaptation des membranes procaryotes aux conditions environnementales Thème: Biosignatures, Vie Primitive Contact: Vincent GROSSI Cultures microbiennes en conditions contrôlées TempératurepH [NaCl][PO4] Pression hydrostatique Nouveaux proxys environnementaux