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SUMMARY:Sébastien Valade (GFZ Potsdam & UT Berlin)
DESCRIPTION:Titre: « Surveillance multi-paramétrique des volcans à l’aide des satellites Sentinel et de l’intelligence artificielle » \nRésumé :  Les nouvelles générations de satellites d’observation de la Terre\, comme les missions Sentinel (ESA)\, fournissent désormais des images gratuites\, sur l’ensemble du globe\, avec des résolutions spatiales et temporelles sans précédent. Par ailleurs\, la diversité des capteurs à bord offre la possibilité d’une surveillance multi-paramétrique des phénomènes volcaniques. En particulier\, l’utilisation synergique de capteurs radar (Sentinel-1 SAR)\, infrarouge court (Sentinel-2 MSI) et ultraviolet (Sentinel-5P TROPOMI) est particulièrement prometteuse pour la surveillance de la déformation de surface\, l’emplacement des dépôts volcaniques\, la détection des anomalies thermiques\, ainsi que celle des émissions de SO2. MOUNTS (Monitoring Unrest from Space) est un système de surveillance en développement\, qui vise à démontrer le potentiel d’une telle approche interdisciplinaire\, où le traitement et la visualisation systématiques des produits peuvent aider les communautés scientifiques et opérationnelles à évaluer et gérer le risque volcanique.
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Lois Martinek
DESCRIPTION:Le 04/12/2019\, à 14h\, en amphi 9109 (pôle physique)\, Lois Martinek soutiendra sa thèse intitulée :\n« Effet de la fugacité d’oxygène sur le stockage des fluides C et H dans le manteau terrestre ».\n\n\nL’essentiel de l’eau contenue dans le manteau terrestre se trouve dans des minéraux nominalement anhydres\, où l’eau n’est présente que sous forme de défauts ponctuels. Cette incorporation d’eau sous forme de défauts (OH)- dépend fortement des conditions de pression\, de température\, de la ƒO2\, et de la composition des fluides présents. La pétrologie expérimentale permet d’accéder aux conditions de pression et de température du manteau et ainsi d’explorer les effets de différents paramètres sur la solubilité de l’eau dans les minéraux. La zone étudiée ici est le sommet de la zone de transition du manteau\, située entre 410 et 670 km de profondeur. La limite à 410 km correspond à la transition de phase entre olivine et wadsleyite\, dont les capacités de stockage de l’eau sont radicalement différentes (en conditions optimales\, jusqu’à 0\,9 % pour l’olivine et 3\,3 % pour la wadsleyite).\nL’objectif de cette étude est de contraindre les limites de solubilité de l’eau dans l’olivine et la wadsleyite vers 14 GPa\, entre 1200 et 1400 °C\, à trois tampons de ƒO2 différents  (Fe­­-FeO\, Ni-­NiO et Re-­ReO2)\, et avec deux compositions de fluides différentes ( H2O et H2O+C2H2O4). Les expériences ont été réalisées en presse multi-enclumes en double capsules scellées pour préserver les fluides. Les échantillons ont ensuite été polis et analysés par MEB et microsonde électronique pour étudier leur composition. L’eau contenue dans les minéraux a été quantifiée par spectroscopie Raman\, qui permet une résolution spatiale de l’ordre du micromètre. Le développement de cette méthode de quantification a été poursuivi dans cette étude pour l’olivine\, et adapté à la wadsleyite. Les erreurs associées à ces mesures ont été identifiées et quantifiées grâce à l’étude de monocristaux d’olivine et de wadsleyite\, où les spectres Raman ont été acquis en fonction de l’orientation du minéral. L’objectif a été de permettre la distinction entre les différentes sources d’erreur de mesure et l’anisotropie naturelle de ces minéraux\, et d’observer l’effet de deux méthodes de mesures différentes sur les erreurs. Les facteurs de conversion liant les rapports OH/Si mesurés par spectroscopie à la concentration en eau sont de 93108±24118 pour l’olivine\, 250868±45591 pour la wadsleyite de composition Fo89\, et de 57546±13916 pour une wadsleyite à Fo100 (facteurs en ppm en masse d’eau).\nUn important effet de la ƒO2 sur les températures de fusion a été observé dans les expériences sans carbone (baisse de 30 à 40 °C par unité log de ƒO2). Les teneurs en eau mesurées augmentent pour olivine et wadsleyite lorsque la température\, ou la ƒO2\, augmente\, mais baissent drastiquement en présence de carbone ou de fusion\, celle-ci étant favorisée par l’augmentation de température et de ƒO2. Les teneurs en eau mesurées s’échelonnent de 4600 à 18800 ppm pour la wadsleyite et de 350 à 2400 ppm pour l’olivine en absence de carbone\, et de 1800 à 10900 ppm pour la wadsleyite et de 135 à 1030 ppm pour l’olivine en présence de carbone. Cette étude montre donc qu’en conditions réductrices ainsi que même en présence de carbone la teneur en eau aux conditions du bas du manteau supérieur reste substantielle.\n\n\n\nLe jury présente sera composé de :\n\nSylvie Demouchy\, Université Montpellier 2\, rapporteure\nAnthony C. Withers\, Bayerisches Geoinstitut\, rapporteur\nMohamed Ali Bouhifd\, Laboratoire Magmas et Volcans\, examinateur\nTahar Hammouda\, Laboratoire Magmas et Volcans\, examinateur\nJosé Alberto Padrón-Navarta\, Université Montpellier 2\, examinateur\nNathalie Bolfan-Casanova\, Laboratoire Magmas et Volcans\, directrice de thèse\n\nLa soutenance sera suivie du traditionnel pot en salle Chaîne des Puys.
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SUMMARY:Conseil de laboratoire spécial HCERES
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Damien Freitas
DESCRIPTION:Jeudi 12/12/2019 à 14h Damien Freitas soutiendra sa thèse intitulée :\n« The transport properties of Earth’s upper mantle materials\, insights from in situ HP-HT experiments / Les propriétés de transport des matériaux du manteau supérieur terrestre\, enseignements des experiences in situ à HP-HT »\nElle se déroulera dans l’amphi Recherche du pole physique/OPGC. \nRésumé : \n\nLes propriétés de transport des roches mantelliques sont des paramètres importants pour interpréter aussi bien qualitativement que quantitativement les informations géophysiques\, telles que la vitesse des ondes sismiques\, les flux de chaleurs et les profils magnétotelluriques terrestres. L’origine des anomalies géophysiques du manteau supérieur\, comme la zone de faible vitesse (LVZ ; 70-150km de profondeur) et le niveau de faible vitesse (LVL ; 350-410 km de profondeur)\, est peu renseignée et demande des contraintes expérimentales.\nAu cours de cette thèse\, nous avons étudié les propriétés électriques\, sismiques et thermiques des péridotites solides et partiellement fondues via le développement de techniques géophysiques in situ. Nos expériences à hautes pressions et températures\, en presse multi-enclumes\, nous ont permis d’établir les effets de la fusion sur ces différentes propriétés physiques aux conditions mantelliques.\nNous avons\, pour la première fois\, réalisé des mesures combinées de conductivité électrique et de vitesses des ondes sismiques en une seule et même expérience. Grâce à cette technique\, nous avons réconcilié les mesures du taux de fusion impliquées dans la LVZ estimées par les deux signaux géophysiques avec 0.3-0.8%vol de fusion partielle. L’équilibre textural entre les phases liquides et solides s’est révélé être fondamental pour la comparaison des mesures en laboratoire.\nNous avons ensuite procédé à la première reproduction de fusion par déshydratation durant l’ascension des péridotites hydratées depuis la zone de transition mantellique vers le manteau supérieur (entre 12 et 14 GPa). Au cours de la fusion partielle\, les signaux sismiques et électriques mesurés sont comparables aux observations géophysiques confirmant l’hypothèse de fusion au niveau de la LVL. Les taux de liquides impliqués à la base du manteau supérieur seraient alors modestes (< 2 %vol). La composition des magmas produits précise le rôle de filtre chimique de ce niveau situé entre les manteaux supérieur et profond. La densité estimée du magma confirme sa flottabilité neutre\, favorisant la stabilité de ce niveau au cours des temps géologiques. Les analyses des éléments volatils et les modélisations des transferts d’hydrogène prouvent que ce niveau est un réservoir potentiel d’eau profond et favorise l’hypothèse d’une hydratation par la base du manteau supérieur.\nEnfin\, des méthodes de mesure de diffusivité thermique (Angström\, pulse) ont été adaptées à la presse multi-enclumes du LMV. Des procédures de traitement et des modélisations des transferts thermiques ont été développées Les premières mesures de diffusivité thermique de verres et liquides réalistes aux conditions mantelliques ont pu ainsi être réalisées. De plus\, la caractérisation d’échantillons aux structures variées a pu être effectuée à l’aide de la méthode Angström (periclase\, olivine\, péridotite partiellement fondue).
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Marion Gaborieau
DESCRIPTION:Le 18 décembre  à 14h00 en salle de séminaires\, Marion Gaborieau soutiendra sa thèse intitulée : \nCaractérisation des conditions redox du manteau terrestre dans différents contextes géodynamiques \n  \nRésumé \nPlusieurs études ont permis de mettre en évidence que les basaltes d’arc sont plus oxydés (~ QFM+1.5 ± 1) que les basaltes de rides médio-océaniques (MORB ; QFM-1.2 à ~ QFM). Cependant\, l’état redox du manteau sous les arcs est toujours débattu. L’utilisation de différents proxys de la détermination de la fugacité d’oxygène (fO2) sur un même jeu d’échantillon a pour objectif de déterminer plus précisément l’état d’oxydation des magmas\, de contraindre l’effet des processus secondaires tels que la différenciation\, le dégazage et l’assimilation sur leur état d’oxydation et ainsi de mieux caractériser la fO2 des magmas primaires et du manteau supérieur dans les différents contextes géodynamiques. Pour cela\, les rapports Fe3+/ΣFe\, les coefficients de partage du V entre les liquides silicatés et les olivines (DvOl/Liq) ainsi que les rapports V/S et V/Yb ont été déterminés dans des magmas piégés précocement après la fusion du manteau sous forme d’inclusions magmatiques dans des olivines magnésiennes (Fo > 80) provenant de différents contextes géodynamiques (i.e. contexte de dorsale médio-océanique\, de zones de subduction et de points chauds). \nLa détermination des rapports Fe3+/ΣFe par spectroscopie XANES avec des conditions analytiques permettant d’éviter les processus de photo-oxydation des verres hydratés et par spectroscopie Mössbauer a permis de confirmer que les basaltes d’arc sont plus oxydés que ceux des points chauds (OIB) et des MORB. La corrélation entre les rapports Fe3+/ΣFe et les teneurs en H2O des inclusions magmatiques suggèrent que la différence d’état d’oxydation serait liée à une variation de l’état d’oxydation du coin de manteau causée par le processus de subduction. De plus\, les fO2 obtenues à partir de ces rapports indiquent qu’au sein de la population des magmas d’arc\, l’état d’oxydation des magmas est variable d’une zone de subduction à l’autre. \nPar la suite\, une évaluation de l’effet du dégazage des éléments volatils et de la cristallisation fractionnée sur la fO2 des magmas a été menée pour chaque population d’inclusions des différentes localités. Après avoir reconstitué les compositions des liquides magmatiques primaires\, leur fO2 a été estimée à partir des différents proxys de la mesure de la fO2. Les résultats obtenus à partir des rapports Fe3+/ΣFe\, des coefficients de partage DvOl/Liq et des rapports V/Yb indiquent que les magmas primaires d’arc sont plus oxydés que ceux des rides médio-océaniques et des points chauds. Cependant\, les valeurs de fO2 obtenues à partir de ces trois proxys diffèrent. Par ailleurs\, la corrélation entre les rapports Fe3+/ΣFe\, les fO2 calculées à partir de ces rapports et les teneurs en H2O des magmas primaires suggèrent que la différence d’état d’oxydation des magmas n’est pas liée à l’effet des processus secondaires. Toutefois\, la comparaison entre les rapports Fe3+/ΣFe\, les fO2 calculées à partir de ces rapports et les rapports Th/La et Ba/La des magmas primaires ne permet pas d’affirmer que les variations observées seraient liées à l’influence d’un liquide silicaté provenant de la fusion des sédiments recouvrant la plaque plongeante ou d’un fluide aqueux libéré par la plaque au cours de la subduction. A l’opposé\, les fO2 obtenus à partir des rapports V/Sc suggèrent que les magmas primaires d’arc ont un état d’oxydation comparable à ceux des MORB et des OIB. \nMots-clés : Redox\, Fugacité d’oxygène\, Inclusion magmatique\, Magma primaire\, Zone de subduction\, Ride médio-océanique\, Points chaud\, Spectroscopie Mössbauer\, XANES\, Eléments en traces \nAbstract \nMany studies have demonstrated that arc basalts are more oxidized (~ QFM+1.5 ± 1) than mid-ocean ridge basalts (MORB; QFM-1.2 à ~ QFM). However\, the oxidation state of the sub-arc mantle is still debated. The use of various proxies on the same set of samples aims to determine the oxidation state of magmas\, the effects of secondary processes on their oxidation state and to better constrain the fO2 of primary magmas from different geodynamic settings and that of their mantle source. For that purpose\, Fe3+/ΣFe ratios\, V partition coefficients between silicate melt and olivine (DvOl/Melt) as well as V/Sc and V/Yb ratios were measured in melt inclusions from high-Mg olivines (Fo > 80) from subduction zones\, mid-oceanic ridges and hot spots. \nThe analysis of Fe3+/ΣFe ratios by XANES spectroscopy using analytical conditions that prevent beam damage during analysis of hydrous glasses and by Mössbauer spectroscopy confirmed that arc magmas are more oxidized than those from hot spots and mid-ocean ridges. A positive correlation between Fe3+/ΣFe ratios and water contents in melt inclusions suggests that the oxidation state recorded in primitive arc magmas is likely to be due to changes in the oxidation state of the mantle beneath arcs because of subduction processes. The calculation of the fO2 from Fe3+/ΣFe ratios also indicates that the range of oxidation state recorded in arc melt inclusions varies from one subduction zone to another. \nAn evaluation of the effects of volatile degassing and differentiation processes on the magmatic fO2 was carried out on each melt inclusion population. fO2 values were then estimated for reconstructed primary melt compositions using the different redox proxies. Results obtained from Fe3+/ΣFe ratios\, DvOl/Melt partition coefficients and V/Yb ratios suggest that arc primary magmas are more oxidized than those from hot spots and mid-ocean ridges. However\, fO2 values differ from one proxy to another. Furthermore\, the positive correlation between the Fe3+/ΣFe ratios\, the fO2 calculated from these ratios and the water contents of primary magmas suggests that the difference in the oxidation state of magmas is not due to secondary processes. However\, the comparison between the Fe3+/ΣFe ratios\, the fO2 values calculated from these ratios and Th/La and Ba/La ratios of primary magmas does not confirm that the observed changes in redox state can be simply linked to the influence of silicate melt or aqueous fluids coming from the slab to the mantle wedge. On the opposite\, fO2 values calculated from V/Sc ratios suggest that primary arc magmas are comparable to those from mid-ocean ridges and hot spot. \nKeywords: Redox\, Oxygen fugacity\, Melt inclusion\, Primary magma\, Subduction zone\, Mid-ocean ridge\, Hot spot\, Mössbauer spectroscopy\, XANES\, Trace elements \n  \nFigure : Photographie d’une inclusion magmatique vitreuse avec bulle de rétraction thermique. L’inclusion magmatique a été piégée dans une olivines fortement magnésiennes (Fo>80) de l’échantillon provenant du Mont Meager (Aw-15-185 ; ceinture volcanique Garibaldi).
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