info:eu-repo/semantics/nonPublished

Depuis plusieurs années, les techniques d'analyse en spectrométrie ont été de plus en plus perfectionnées permettant le développement de géo-chronomètre de courte durée de vie (τ1/2) telle que le système de l'26Al-26 Mg (τ1/2 = 0,73 Ma). Cette thèse avait comme objectif de développer le système de l'26Al-26 Mg au laboratoire G-Time (ULB) afin de l’utiliser pour dater de manière précise des événements de différentiation planétaire. La première partie de cette thèse est donc dédiée au développement de la méthode de purification chimique et des techniques d'analyse de spectromètre de masse (MC-ICP-MS Nu-plasma et Neptune) nécessaires à l'analyse des rapports isotopiques du Mg. La seconde partie est dédiée à l'application de ce système isotopique sur des échantillons de météorites, démontrant la performance de ce géo-chronomètre comme outil pour la datation du système solaire précoce.Les howardites-eucrites-diogénites (HED) sont une série de météorites ignées connues pour être issues de l'astéroïde Vesta. Les datations réalisées avec le système isotopique de l'26Al-26Mg ont permis d'apporter des informations concernant la formation et l'évolution de cet astéroïde durant les tous premiers millions d'année du système solaire. Des isochrones sur roches totales ainsi que sur minéraux séparés ont été réalisées sur les eucrites (basaltiques et cumulatives) et sur les diogénites, indiquant une séquence temporelle claire. Les eucrites basaltiques sont plus anciennes que les eucrites cumulatives, et les diogénites représentent le groupe le plus jeune provenant de Vesta. Un âge modèle a également été déterminé, estimant la différenciation de Vesta à 2,8 ± 0,4 Ma après la formation du système solaire. Les uréilites sont des achondrites ultramafiques considérées comme issue d'un corps parent qui a été détruit très tôt dans l'histoire du système solaire. Les datations obtenues sur ces météorites auraient dû permettre d'apporter des informations sur l'évolution précoce de cet objet qui aujourd'hui n'existe plus. Inversement aux HED, aucune isochrone (roches totales ou minéraux séparés) n'a pu être obtenue. Seul un âge modèle permet d'évaluer la différenciation du corps parent des uréilites à 0,8 ± 0,5 Ma après la formation du système solaire. D’autres systèmes isotopiques (Δ17O, δ25Mg, δ56Fe, δ66Zn) ont également été utilisés pour essayer de mieux comprendre la complexité de ce groupe de météorites. / Option Sciences de la terre et de l’environnement du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail étudie les indices minéralisés du nord Pelvoux. Les paragenèses à molybdénite sont l'objet d'une étude gîtologique et géochimique gr^ace au spectographe de masse à étincelles.

La Formation de Chibougamau, d'âge Paléoprotérozoïque, se situe aux alentours de la ville de Chibougamau (Québec, Canada). Cette formation clastique se compose de conglomérats, de grès, de diamictites et de laminites granoclassées. Les études antérieures ont conclu que cette formation est d'origine glaciaire à paraglaciaire. Cette hypothèse de genèse s'appuie notamment sur la présence de laminites granoclassées encaissant des dropstones qui sont associées à des diamictites, roches pouvant être, entre autres, formées par l'action des glaciers. Cependant, des preuves indubitables d'une origine glaciaire sont absentes : - aucun claste à surface striée et facettée n'est recensé; - le substratum archéen ne montre aucune abrasion due au passage d'un glacier; et - aucune séquence d'argilite varvée n'est présente. Cette absence d'évidences de glaciations et la découverte récente d'indices de métamorphisme de choc au sein de la Formation de Chibougamau, ont contraint à entreprendre des recherches portant sur la genèse de la formation. Les études pétrographiques ont mis en évidence de nombreux indices de métamorphisme de choc indubitablement associés à un impact météoritique. Ces indices sont : - des figures de déformations planaires affectant des minéraux de quartz et de feldspaths ; - des échardes de verre de haute pression non altérées et du verre diaplectique altéré au sein d'une matrice fragmentaire ; - de la maskélynite ; - des amygales indicatrices d'une fonte ; - des textures en mosaïque ; et - des rnicrobrèches comportant dans certains cas une matrice de verre dévitrifié. Ces nouvelles découvertes suggèrent une réinterprétation de la genèse de la Formation de Chibougamau par des processus d'impact météoritique. L'hypothèse d'un éjecta d'impact est favorisée par les observations pétrographiques, mais ne pourrait être généralisée à l'ensemble de la formation, puisque les conglomérats et certaines diamictites, porteurs d'indices de métamorphisme de choc, encaissent une grande quantité de clastes arrondis non impactés. Ces unités suggèrent ainsi un remaniement de l'éjecta source. Cette hypothèse semble soutenue par les relations stratigraphiques de la formation. En effet, à la base se trouve un conglomérat non affecté par le métamorphisme de choc qui est recouvert par une unité diarnictique, interprétée comme l'éjecta d'impact, le tout surmonté par un conglomérat similaire à l'unité basale mais porteur de quelques indices de métamorphisme de choc dérivant de l'érosion de l'éjecta sous-jacent. Ces relations stratigraphiques suggèrent donc un impact pénécontemporain aux dépôts de grande séquence conglomératique alors que la nature du dépôt d'éjecta suspecté suggère un environnement supra à intertidal. La présence de clastes de carbonate oolithique et de carbonate, dérivant probablement des roches du Groupe de Mistassini, favorise un âge maximum à 2,2 Ga. De plus, les figures de déformations n'affectant que des clastes de roches quartzofeldspathiques et la présence de fragments de carbonate à cœur de verre diaplectique favorisent un lieu d'impact en domaine continental, probablement dans un bassin intracratonique peu profond. L'absence de sphérules de verre au sein de la formation indique le caractère proximal de l'éjecta et favorise donc un lieu d'impact sur ou proche de la Province du Supérieur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : géologie, éjecta, impactite, métamorphisme de choc, Chibougamau, Abitibi.

La paléosismologie, spécifiquement les tranchées paléosismiques, a été l’outil de recherche conventionnel par excellence et plus amplement utilisées dans les études focalisées sur l’estimation de l’aléa sismique. Plus récemment, l’intérêt sur l’activité sismique tout au long des systèmes de failles associées aux limites de plaques, a conduit à la caractérisation du remplissage sédimentaire des bassins en environnement côtier avec un fort potentiel de préservation et donc d’enregistrement des déformations et perturbations liées à une activité tectonique.Le travail présenté dans ce mémoire a pour objective de développer une analyse du risque naturel, particulièrement le risque de séismes et tsunamis dans la bordure nord de Venezuela, sur la trace sous-marine active de la faille décrochante d’El Pilar.Dans ce contexte la texture, minéralogie et géochimie de la séquence sédimentaire d’un petite appendice de la fosse de Cariaco appelé golfe de Cariaco, a été étudié à partir des différentes techniques (analyse de taille de particules, fluorescence X semi-quantitative, mesures de perte à feu, Pyrolise Rock-Eval et propriétés magnétiques). Comme résultat d’une caractérisation détaillée des sédiments et d’un control chronologique détaillé basé sur la datation radiocarbonique et la correction de l’effet réservoir (potentiellement accumulé sur les différents fractions organiques datées), nous avons mis en évidence un particulier dépôt silto-argileux, fortement détritique, d’une ample distribution spatiale, dont l’âge le plus probable correspond au séisme historique de 1853, qui a affecté la ville de Cumaná. Les analyses géochimiques révèlent que ce dépôt de texture homogène précède une augmentation relative du Br (cts/s) à la surface. On interprète la conjugaison de ces deux singularités comme la conséquence d’un glissement sous-marin et d’une modification morphologique majeure concomitante dans le seuil qui connecte la fosse et le golfe de Cariaco. Dans cette chaine d’événements, ce dépôt serait le produit de la décantation du sédiment en suspension remobilisé et l’augmentation du Br est la manifestation d’un changement hydrogéochimiquemarqué pour une majeure influence marine sur le golfe. Pour établir un point de référence pour l’évaluation du potentiel et de la qualité d’enregistrement de l’activité sismique dans le golfe de Cariaco, un deuxième site lié à la plaque Caraïbe fait partie de cette recherche. Il s’agit de l’arc des Petites Antilles, siège d’une activité sismique et volcanique importante, résultat d’une subduction. Les carottes ici prélevées et étudiées avec la même approche sédimentologique, ont enregistré la trace d’un événement sismique récent, plus probablement le séisme de Redonde de 1974. Cet événement correspond à un dépôt silto-sableux, non stratifié et acoustiquement transparent. Les profils sismiques montrent que la relation géométrique de faciès similaires (de faible énergie) avec l’escarpement co-sismique, implique une origine séisme-induite, a différence des turbidités, dont leur origine peut être influencée par la superposition complexe de plusieurs mécanismes déclencheurs. / Paleoseismological researches, especially through paleoseismic trenches, have been widely developed during the last decades, and are presently commonly used for seismic hazards assessment. Beside, and more recently, the recording of earthquakes and related phenomena (gravity reworking, tsunamis) by sedimentary fills became a precious complement. Along plate boundaries and associated major active faults, the search and characterization of sediments with a strong potential for preservation of earthquakes-disturbances or specific layers has been developed; the here-presented results belong to this approach.The research presented in this dissertation aims to develop an analysis of natural risk, specifically tsunamis and seismic risk, on northern boundary of Venezuela, along the submarine active trace of the El Pilar strike slip fault.In this context, the texture, mineralogy and the geochemistry of the sedimentary sequence in the Gulf of Cariaco (built upon the fault) have been studied from different techniques (particle-size analysis, semi-quantitative XRF analysis, loss on ignition, Rock-Eval Pyrolysis and magnetic properties). From detailed characterization of sediments and an extensive chronological control, based on radiocarbon dating (including a local reservoir effect estimation), we found evidences of a particular siliciclastic fine-grained deposit, widely distributed, which probably corresponds to the 1853 major catastrophic earthquake and associated tsunamis which affected the Cumana town. The geochemical analyses reveal that this deposit of homogeneous texture is followed by an abrupt relative increase of Br at the surface. We interpret this singular combination as a consequence of a submarine landslides and subsequent morphological modification at the connection between the Cariaco trench and the Gulf of Cariaco. This deposit can be the result of the settling of remobilized suspended sediment and the Br increase is the indicator of a hydrogeochemical change indicated by important marine influence on the gulf.In order to establish a point of reference for the evaluation of the potential sedimentary record of the seismic activity in the Gulf of Cariaco, a second site related to the Caribbean Plate boundaries is analysed and discussed in this work. Sedimentation within the Lesser Antilles Arc was chosen as offering a comparable seismic activity but a strongly different sedimentary environment. In this zone of seismic and volcanic activity, consequence of a subduction, we collected and analysed cores with the same sedimentological approach, searching and characterizing recent earthquake record. The most recent one probably corresponds to the 1974 Redonda event. High resolution seismic profiles across active faults indicate precise direct geometrical relationship of specific turbidite-type layers with scarps genesis.

L’objectif de ce travail est d’étudier la sédimentologie des dépôts organiques dans un bassin hémipélagique (séries mésozoïques du Bassin du S-E de la France) afin de comprendre les processus de transport et de préservation de la matière organique (MO), ainsi que sa distribution dans les différents cortèges sédimentaires. Les résultats démontrent qu’il n’y a pas de relation entre le cortège organique et la granulométrie de la fraction terrigène ou la minéralogie de la fraction argileuse. Des turbidites sont présentes dans un niveau organique particulier, mais elles n’ont pas acheminé de MO terrestre dans le bassin ; au contraire, elles ont eu un rôle négatif sur la préservation du contenu organique. De la MO terrestre est observée dans certains niveaux organiques, mais sans lien avec des dépôts gravitaires, signifiant donc que la MO terrestre peut être transportée vers le domaine marin distal sans nécessairement impliquer des processus gravitaires. Il n’y a pas de lien évident entre la nature de la MO et les cortèges de dépôts dans les séquences stratigraphiques de 3e ordre. L’apport majeur de ce travail concerne l’approche multi-facteurs de la sédimentologie de la MO en domaine marin. Pour une productivité primaire marine constamment faible à normale, il a été mis en avant le rôle de 3 facteurs clés pour la formation de dépôts organiques en bassin hémipélagique : le taux de sédimentation, la nature intrinsèque de la MO, et les conditions d’oxygénation du bassin. Les niveaux organiques les plus riches en MO sont les événements anoxiques globaux, démontrant que l’anoxie est le facteur permettant les plus fortes accumulations organiques dans ce type de bassin sédimentaire. / The goal of this work is to study the sedimentology of organic deposits in a hemipelagic basin (Mesozoic deposits of the S-E France Basin) in order to understand the processes responsible for transport and preservation of organic matter (OM), as well as its distribution in various sedimentary settings. The results demonstrate that there is no relationship between the organic content and the grain size of the terrigenous fraction or the mineralogy of the clay fraction. Turbidites are present in a particular organic level, but they did not convey terrestrial OM in the basin; on the contrary, they had a negative role upon the preservation of the organic content. Terrestrial OM is observed in some organic levels, but not related to gravity deposits, meaning that terrestrial OM can be transported to the distal marine domain without necessarily involving gravity processes. There is no clear link between the nature of the OM and the place of the deposits in the 3rd order stratigraphic sequences. The major contribution of the present work concerns the multi-factor approach to the sedimentology of OM in the marine domain. For a constantly low to normal marine primary productivity, it was highlighted the role of 3 key factors for the formation of organic deposits in the hemipelagic basin: the sedimentation rate, the intrinsic nature of OM, and the basin oxygenation conditions. The organic levels the richest in OM are the global anoxic events, which show that anoxia is the factor allowing the strongest organic accumulations in this type of sedimentary basin.

Iron meteorites are Fe-Ni alloys that are thought to represent samples of the cores of differentiated asteroids. A minority of the iron meteorites contain silicate inclusions, the so-called silicate-bearing or non-magmatic iron meteorites. The presence of chemically evolved silicate inclusions in a high-density Fe-Ni metal raises questions about their origin. The IIE group belongs to the non-magmatic iron meteorites and contains primitive as well as evolved silicate inclusions. The object of this thesis is to investigate the formation processes of the silicate-bearing iron meteorites by examination of the primitive IIE irons. The first chapter provides an overview of the state of the art of silicate-bearing iron meteorites and highlights the existing open questions. The second chapter discusses the most important analytical techniques that have been used during this thesis. The third chapter contains all the research conducted on the Mont Dieu meteorite, a new primitive member of the IIE group. This meteorite represents a unique member of the IIE group as it contains chondrules in its silicate inclusions. Together with the Netschaëvo meteorite, they are the only two IIE irons that show such a primitive texture. Based on the mineralogy, the major element composition and the oxygen isotope composition, we conclude that Mont Dieu originated as an H chondrite. The observation of a series of features, including silicate darkening, thick metal veins containing angular clasts, and the need for a heterogeneous heat source, led to an impact-based origin for Mont Dieu. The fourth chapter is dedicated to the investigation of two samples of the primitive Netschaëvo IIE meteorite, that show lithologies that are very different to those described in the literature. The investigated pieces of Netschaëvo can be classified as impact melt rocks (IMR) and we show that the precursor material of these IMR and the primitive clasts both originated from the same parent body. The occurrence of both lithologies in the same meteorite suggests that Netschaëvo itself is a breccia containing metamorphosed and IMR clasts and that the meteorite formed as the result of an impact event. The fifth chapter focuses on the fine-grained matrix material found in the silicate inclusions of Netschaëvo IIE. This study provides insights into core-mantle boundary environments and confirms the impact-origin of Netschaëvo by the presence of minerals and textures pointing to a very rapid cooling. The investigations show that the re-partitioning of phosphorus from the metal into the silicate material during cooling might be a general process during planetary differentiation. In the sixth chapter, the veins present in the silicate inclusions of Mont Dieu are described in detail, and compared to the veining structures found in Techado IIE silicate. The characteristics of the processes causing the formation of these veins are discussed. The seventh chapter summarizes the conclusions of this thesis. The detailed petrographic and geochemical examinations conducted on the investigated samples show that collisions played a major role in the formation of the IIE iron meteorites. The work performed in the framework of this thesis provides a significant contribution towards a more complete and in-depth understanding of the formation mechanisms of silicate-bearing iron meteorites. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le potentiel d'utilisation des isotopes du Pb-Cu-Zn en sciences environnementales a été évalué, dans le cadre des systèmes fluvio-estuariens de l'Escaut et de la Seine. Ces deux environnements voisins, et pourtant contrastés, comptent parmi les plus contaminés en éléments traces métalliques (ETM) à l'échelle de l'Europe du N-O comparativement à des bassins de tailles analogues. Ils constituent ainsi un cadre d'étude privilégié pour parfaire la compréhension d'un outil classique et puissant de géochimie isotopique tels que les isotopes du plomb, très peu étudiés dans ce type d’environnements, et initier celle d'outils émergents tels que les isotopes du cuivre et du zinc.La présente étude offre la première base de données jamais produite, caractérisant isotopiquement les apports fluviaux particulaires (matières en suspension -MES-) en Pb, Cu et Zn des principaux sous-bassins de l'Escaut et de la Seine. Les moyennes et variabilités associées définies (206Pb/207Pb = 1,15993 ± 0,00184 -2sd- et 1,15697 ± 0,00663 ;208Pb/207Pb = 2,43737 ± 0,00162 et 2,43691 ± 0,00618 ;d66Zn = +0,223 ± 0,031 et +0,082 ± 0,046 ;d 65Cu = +0,021 ± 0,055 et -0,051 ± 0,086 ;pour l'Escaut et la Seine, respectivement) constituent un élément de comparaison fiable pour les études environnementales à venir. Les bilans massiques calculés à l'interface fleuve – estuaire, comparant la somme des apports en Pb-Cu-Zn allochtones à l'entrée de l'estuaire salin de l'Escaut (station Hemiksem) avec les observations de terrains obtenues pour cette station, ont été couplés à des bilans massiques en carbone organique particulaire et à des bilans isotopiques (i.e. définition des signatures isotopiques par calcul de bilan). Les résultats ont fourni un argument solide en faveur de la qualité « traceurs de sources » des systèmes isotopiques du Pb-Cu-Zn en domaine fluvio-estuarien.Les résultats obtenus, dans les estuaires de l'Escaut et de la Seine, ont permis de confirmer le rôle majeur de l'hydrodynamique (i.e. un mélange binaire entre les eaux marines et fluviales) sur le contrôle des variations de compositions isotopiques en Pb-Cu-Zn enregistrées sur les matériaux sédimentaires. Les données Cu-Zn suggèrent que les processus de fractionnement (a)biotique naturels n'affectent pas significativement les compositions isotopiques en Cu et Zn des MES durant leur transit le long des zones réactives estuariennes.Pour déterminer l'origine des apports d'ETM, plusieurs composantes de sources en Pb-Cu-Zn ont pu être proposées. Les composantes « naturelles », « domestique-urbaines », «industries métallurgiques », «émission de charbons » ont ainsi été identifiées d'après les systèmes isotopiques Pb-Cu-Zn. Une composante additionnelle « pratiques agricoles » (i.e. amendements, pesticides) est supposée d'après les résultats isotopiques Pb-Cu. La pollution en ETM d'origine domestique et urbaine, qui caractérise particulièrement le sous-bassin de la Senne, apparait majeure pour chacun des trois éléments considérés et pour chacun des bassins fluvio-estuariens. Par ailleurs, les systèmes isotopiques couplés du Pb et du Zn mettent en évidence la contribution accrue des émissions liées à l'utilisation des charbons (principalement d’origine domestique) durant les périodes hivernales.La suppression de la source « Pb essence », anciennement très majoritaire sur l'échiquier environnemental, s’est traduite par la valorisation au premier plan des multiples sources de pollution en Pb initialement secondaires, telles que les émissions des industries métallurgiques et charbonneuses, et potentiellement les émissions diffuses liées aux pratiques agricoles. Ce changement récent et majeur pour le cycle environnemental de Pb confère aux isotopes de Pb un intérêt sans précédent en tant que support comparatif pour les systèmes isotopiques de Cu et Zn, notamment. Finalement, la présente étude illustre, dans le cadre d'environnements géochimiques complexes, le potentiel du système isotopique du Pb en tant que puissant traceur de sources, et révèle celui des systèmes du cuivre et du zinc. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Beaucoup d'études ont montré que l'équation d'advection-dispersion classique ne permet pas de simuler correctement le transport de solutés dans les sols hétérogènes, ni de prendre en considération la spéciation des solutés dans les systèmes géochimiques que constituent les sols. Dans ce travail, un modèle fractionnaire hydrogéochimique a été proposé pour simuler le transport et la spéciation des métaux lourds dans la zone non saturée des sols, que ce soit en régime permanent ou transitoire. Ce modèle a été proposé pour remédier aux limitations du modèle classique d'advection dispersion. En régime permanent, la solution analytique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion a été couplée sous MATLAB au modèle de réactions géochimiques, et ce nouveau modèle a été validé à l'aide de résultats expérimentaux. En régime non permanent, une nouvelle solution numérique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion est proposée, et couplée avec un modèle d'écoulement et un modèle géochimique. Le modèle résultant, programmé sous MATLAB, a été testé en le comparant à des simulations obtenues avec les codes HYDRUS-1D et HP1. Les résultats de validation ont montré que le nouveau modèle fractionnaire reproduit bien le transfert de solutés dans la zone non saturée des sols et qu'il est capable de donner plus de détails sur les espèces chimiques présentes dans le sol, sur leur migration et leur interaction. Le nouveau modèle a été utilisé pour étudier le transfert de zinc dans la région de Kempen (à la frontière entre la Belgique et les Pays Bas). Il s'agit d'un site fortement pollué par les métaux lourds rejetés par les fonderies de zinc existant dans la région. Une étude paramétrique a été conduite pour déterminer la sensibilité du modèle à une variation de ses paramètres hydrologiques ou géochimiques. La conductivité hydraulique du sol (Ks), la teneur en eau à saturation (θs) et la teneur en eau initiale (θini) du sol sont les paramètres les plus influents pour le modèle d'écoulement d'eau. Le modèle fractionnaire de transport de soluté est sensible à la variation de l'ordre fractionnaire de dérivation (α) et à celle du coefficient de dispersion (D). Le pH est le facteur déterminant pour le modèle géochimique, suivi par la concentration en SO42- et en CO32-. L'effet des cations Al3+, Mn2+ et Fe2+ n'est pas significatif.