Post-Paleozoic evolution of the northern Ardenne Massif constrained by apatite fission-track thermochronology and geological data

International audienceThe exhumation history of basement areas is poorly constrained because of large gaps in thesedimentary record. Indirect methods including low temperature thermochronology may be used to estimateexhumation but these require an inverse modeling procedure to interpret the data. Solutions from suchmodeling are not always satisfactory as they may be too broad or may conflict with independent geologicaldata. This study shows that the input of geological constraints is necessary to obtain a valuable and refinedexhumation history and to identify the presence of a former sedimentary cover presently completely eroded.Apatite fission-track (AFT) data have been acquired on the northern part of the Ardenne Massif close to theVariscan front and in the southern Brabant, in particular for the Visean ash-beds. Apatite fission-track agesfor surface samples range between 140 ± 13 and 261 ± 33Ma and confined tracks lengths are rangingbetween 12.6 ± 0.2 and 13.8 ± 0.2 mm. Thermal inversion has been realized assuming that (1) samples wereclose to the surface (20–40 °C) during Triassic times, this is supported by remnants of detrital UpperPermian–Triassic sediments preserved in the south of the Ardenne and in the east (border of the Roer Grabenand Malmédy Graben), and (2) terrestrial conditions prevailed during the Early Cretaceous for the ArdenneMassif, as indicated by radiometric ages on paleoweathering products. Inversion of the AFT datacharacterizes higher temperatures than surface temperatures during most of the Jurassic. Temperature rangeis wide but is compatible with the deposition on the northern Ardenne of a significant sedimentary cover,which has been later eroded during the Late Jurassic and/or the Early Cretaceous. Despite the presence ofsmall outliers of Late Cretaceous (Hautes Fagnes area), no evidence is recorded by the fission-track data forthe deposition of a significant chalk cover as highlighted in different parts of western Europe. These resultsquestion the existence of the London-Brabant Massif as a permanent positive structure during the Mesozoic.L’évaluation des épaisseurs érodées sur les socles n’est pas immédiate car l’absence fréquente de couverture sédimentaire rend muette leur quantification sur une grande période de temps. Des méthodes indirectes comme la thermochronologie basse température permettent d’appréhender l’érosion à condition d’inverser correctement les données par modélisation. Les résultats de l’inversion ne sont pas toujours en accord avec les données géologiques ou sont trop imprécis pour être pertinents. Cette étude montre que la prise en compte de contraintes géologiques est nécessaire pour obtenir une histoire cohérente, définir l’ampleur de l’érosion et identifier la présence d’une couverture sédimentaire aujourd’hui érodée. Des données traces de fission dans les cristaux d’apatite ont été réalisées dans le nord du massif de l’Ardenne à proximité du front varisque et au sud du Massif du Brabant, en particulier sur des échantillons de cinérites viséennes. Les âges traces de fission des échantillons prélevés à la surface varient entre 140 ± 13 et 261 ± 33 Ma et la longueur des traces confinées horizontales est comprise entre 12,6 ± 0,2 et 13,8 ± 0,2 μm. L’inversion thermique de ces données a été réalisée en prenant comme hypothèses : (1) la proximité des échantillons de la surface (20–40 °C) au cours du Trias, hypothèse étayée par des témoins de couverture du Permien supérieur et du Trias au sud et à l’est du massif de l’Ardenne (grabens de la Roer et de Malmédy) ; (2) l’existence de conditions continentales au cours du Crétacé inférieur, en accord avec des âges de cette période pour des profils d’altération datés localisés dans le massif de l’Ardenne. Le résultat de cette inversion suggère des températures assez élevées au cours du Jurassique. Ces températures sont interprétées comme le résultat du dépôt d’une couverture sédimentaire qui a ensuite été érodée au Jurassique supérieur et/ou au Crétacé inférieur. Malgré la présence de quelques témoins du Crétacé supérieur (notamment dans les Hautes Fagnes), les données ne permettent pas de détecter le dépôt d’une série épaisse datée du Crétacé supérieur comme c’est le cas dans plusieurs régions d’Europe de l’Ouest. Ces résultats remettent en question l’existence de la structure positive du massif de Londres-Brabant au cours du Jurassique en identifiant des mouvements verticaux significatifs

Impact of basin burial and exhumation on Jurassic carbonates diagenesis on both sides of a thick clay barrier (Paris Basin, NE France).

27 pagesInternational audienceSeveral diagenetic models have been proposed for Middle and Upper Jurassic carbonates of the eastern Paris Basin. The paragenetic sequences are compared in both aquifers to propose a diagenetic model for the Middle and Late Jurassic deposits as a whole. Petrographic (optical and cathodoluminescence microscopy), structural (fracture orientations) and geochemical (δ18O, δ13C, REE) studies were conducted to characterize diagenetic cements, with a focus on blocky calcite cements, and their connection with fracturation events. Four generations of blocky calcite (Cal1-Cal4) are identified. Cal1 and Cal2 are widespread in the dominantly grain-supported facies of the Middle Jurassic limestones (about 90% of the cementation), whereas they are limited in the Oxfordian because grain-supported facies are restricted to certain stratigraphic levels. Cal1 and Cal2 blocky spars precipitated during burial in a reducing environment from mixed marine-meteoric waters and/or buffered meteoric waters. The meteoric waters probably entered aquifers during the Late Cimmerian (Jurassic/Cretaceous boundary) and Late Aptian (Early Cretaceous) unconformities. The amount of Cal2 cement is thought to be linked to the intensity of burial pressure dissolution, which in turn was partly controlled by the clay content of the host rocks. Cal3 and Cal4 are associated with telogenetic fracturing phases. The succession of Cal3 and Cal4 calcite relates to the transition towards oxidizing conditions during an opening of the system to meteoric waters at higher water/rock ratios. These meteoric fluids circulated along Pyrenean, Oligocene and Alpine fractures and generated both dissolution and subsequent cementation in Oxfordian vugs in mud-supported facies and in poorly stylolitized grainstones. However, these cements filled only the residual porosity in Middle Jurassic limestones. In addition to fluorine inputs, fracturation also permitted inputs of sulphur possibly due to weathering of Triassic or Purbeckian evaporites or H2S input during Paleogene times

Evacetrapib and Cardiovascular Outcomes in High-Risk Vascular Disease

BACKGROUND: The cholesteryl ester transfer protein inhibitor evacetrapib substantially raises the high-density lipoprotein (HDL) cholesterol level, reduces the low-density lipoprotein (LDL) cholesterol level, and enhances cellular cholesterol efflux capacity. We sought to determine the effect of evacetrapib on major adverse cardiovascular outcomes in patients with high-risk vascular disease. METHODS: In a multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled phase 3 trial, we enrolled 12,092 patients who had at least one of the following conditions: an acute coronary syndrome within the previous 30 to 365 days, cerebrovascular atherosclerotic disease, peripheral vascular arterial disease, or diabetes mellitus with coronary artery disease. Patients were randomly assigned to receive either evacetrapib at a dose of 130 mg or matching placebo, administered daily, in addition to standard medical therapy. The primary efficacy end point was the first occurrence of any component of the composite of death from cardiovascular causes, myocardial infarction, stroke, coronary revascularization, or hospitalization for unstable angina. RESULTS: At 3 months, a 31.1% decrease in the mean LDL cholesterol level was observed with evacetrapib versus a 6.0% increase with placebo, and a 133.2% increase in the mean HDL cholesterol level was seen with evacetrapib versus a 1.6% increase with placebo. After 1363 of the planned 1670 primary end-point events had occurred, the data and safety monitoring board recommended that the trial be terminated early because of a lack of efficacy. After a median of 26 months of evacetrapib or placebo, a primary end-point event occurred in 12.9% of the patients in the evacetrapib group and in 12.8% of those in the placebo group (hazard ratio, 1.01; 95% confidence interval, 0.91 to 1.11; P=0.91). CONCLUSIONS: Although the cholesteryl ester transfer protein inhibitor evacetrapib had favorable effects on established lipid biomarkers, treatment with evacetrapib did not result in a lower rate of cardiovascular events than placebo among patients with high-risk vascular disease. (Funded by Eli Lilly; ACCELERATE ClinicalTrials.gov number, NCT01687998 .)

Enregistrements sédimentaires des variations de la mousson sud-est asiatique au cours des deux derniers millions d'années (approche sédimentologique, minéralogique et géochimique de sédiments profonds de mer de Chine du sud)

L'objectif principal de cette thèse est l'étude de l'impact des variations de la mousson sud-est asiatique sur l'enregistrement sédimentaire en mer de Chine du Sud (MCS) au cours des 2 derniers Ma. La fraction terrigène de 3 sites ODP (Leg 184, sites 1144, 1145 et 1146) localisés dans la partie nord de la MCS, a servie de base à une approche pluridisciplinaire alliant sédimentologie, minéralogie et géochimie. L'utilisation combinée de la diffraction des rayons X et de la géochimie isotopique (systèmes Rb/Sr et Sm/Nd) a permis d'identifier les sources du sédiment. Le matériel fin (<2[mu]m), provient majoritairement de la rivière des Perles avec toutefois, lorsque l'intensité de la mousson d'été augmente (cycles de 23ka), des apports importants de smectite se faisant depuis l'arc volcanique de Luzon (3 à 15% de la fraction <2[mu]m). L'étude granulométrique a permis de caractériser la dynamique sédimentaire en individualisant 3 populations granulométriques évoluant différemment au cours du temps et en montrant des augmentations de tailles de grains nettes lors des épisodes glaciaires. Ces variations sont attribuées au remaniement de la plate-forme lors des changements du niveau marin, remettant en question les précédentes hypothèses associant ces variations à des apports éoliens plus important lors de l'augmentation de la mousson d'hiver. Au cours des 2 derniers Ma, l'intensité de la mousson d'été présente trois grandes phases de variations : 2-1,2 Ma : oscillation de faible amplitude en relation avec l'insolation aux hautes latitudes (41ka). 1,2-0,9 Ma : intensification liée au ralentissement de la circulations océanique mondiale et à la fermeture des semis indonésiens. 0,9-0 Ma : diminution progressive associée au refroidissement globale.The aim of this work was the study of the impact of the South-East Asian monsoon on the South China Sea (SCS) sedimentary record along the last 2 Ma. The terrigenous fraction of 3 ODP Sites (Leg 184 - Sites 1144, 1145 and 1146) located in the northern part of the SCS, was investigated in terms of sedimentology, mineralogy and geochemistry. X-ray diffraction (XRD) associated with isotopic geochemistry (Rb/Sr and Sm/Nd) allows us to identify the sources of the sediment. The fine fraction (<2[mu]m) comes mainly from the Pearl River with, however, some important inputs (3 to 15% of the <2[mu]m fraction) of smectite from the Luzon volcanic arc when the summer monsoon strengthens (23ka cycles). The grain-size analyses allows us to characterize the sedimentary dynamic by identifying 3 granulometric populations, varying separately along the record et showing grain-size increases during the glacial stages. These variations are attributed to the shelf reworking during the sea level variations. These results are in contradictions with the previous hypothesis, which linked the grain-size increases to eolian inputs associated with enhanced winter monsoon winds. During the last 2 Ma, the summer monsoon intensity shows 3 major periods of variations : 2-1,2 Ma : low amplitude oscillations linked with the high latitude insolation (41ka). 1,2-0,9 Ma : intensification associated with the decrease of the global oceanic circulation strength and the closing of the indonesian thresholds. 0,9-0 Ma : gradual decrease linked with the global cooling of the climate.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Un modèle de formation de gisements d'uranium dans les shales noirs continentaux. A genetic model for uranium deposits in continental black shales

A model is proposed for the genesis of uranium deposits located in continental black shales below an oxidized cover on the base of geochemical and mineralogical data. Elements such as Си, V, Se, Ag, Co, Ni, Mo and Zr were peculiarly considered. In the St Hippolyte (Haut-Rhin, France) and Müllenbach (Bade-Wurttemberg, Germany) uranium deposits mineralogical and geochemical vertical zonations are evidenced. These zonalities are interpreted as oxido-reduction profile at pH close to neutrality (St Hippolyte) or more basic (Müllenbach). Clay minerals, illite crystallinity, chemical data on organic matter and fluid inclusions are in agreement for temperatures higher than 100 °C. The proposed model implies circulation of oxidized diagenetic solutions issued from the overlying sediments into black shale. At Müllenbach, pitchblende was deposited during the Late Permian, with leaching of volcanic rocks which induces zirconium mobility. The origin of other elements enriched in the mineralized areas are discussed and several hypotheses are still considered.En tenant compte des principaux faits géologiques, un modèle de formation des gisements d'uranium dans les shales noirs d'origine continentale situés sous une formation oxydée est élaboré à partir des données sur la distribution minéralogique et géochimique de l'uranium et des métaux accompagnateurs tels que Си, V, Se, Ag, Co, Ni, Mo et Zr. Dans les gisements de St Hippolyte (Haut-Rhin, France) et Müllenbach (Bade-Wurttemberg, R.F. A.) des zonalités verticales, minéralogiques et géochimiques, sont mises en évidence. Celles-ci sont interprétées en terme de profils d'oxydo-réduction à des pH voisins de la neutralité (St Hippolyte) ou plus basiques (Müllenbach). La nature des argiles, le degré de cristallinité des illites, l'état chimique des matières organiques et les températures d'homogénéisation des inclusions fluides indiquent des températures supérieures à 100 °C. Le modèle proposé pour la formation de ces gisements implique la circulation de solutions diagénétiques oxydantes issues des formations susjacentes, dans les shales à fort potentiel réducteur. A Müllenbach, cette minéralisation se dépose à la fin du Permien avec un lessivage des faciès volcaniques conduisant à la mobilisation du zirconium. L'origine des éléments présents dans la minéralisation actuelle est discutée mais plusieurs hypothèses sont encore envisageables.Pagel Maurice, Pironon Jacques. Un modèle de formation de gisements d'uranium dans les shales noirs continentaux. A genetic model for uranium deposits in continental black shales. In: Sciences Géologiques. Bulletin, tome 39, n°3, 1986. Concentrations métalliques et milieux confinés. pp. 277-292

Minéralogie et inclusions fluides dans les formations filoniennes minéralisées (Cu, Mo, Ag, U) du secteur de Château-Lambert (Vosges méridionales)

A detailed study of mineralized veins (Cu, Mo, Ag, U) of Château-Lambert (Southern Vosges) has shown that they consist of five main stages of crystallization : 1) pegmatite, 2) potassic alteration, 3) sulfide succession, 4) carbonate veins, 5) supergene remobilization, which are superimposed in space. Carbonic fluids, related to a deeply fractured zone, are contemporaneous with the uranium remobilization. Brannerite breakdown into uraninite and anatase is described.L'étude détaillée des filons minéralisés (Cu, Mo, Ag, U) de Château-Lambert (Vosges méridionales) a montré qu'ils correspondaient à une succession de cinq phases majeures de cristallisation : 1) pegmatite, 2) altération potassique, 3) complexe sulfuré, 4) filons de carbonate, 5) remaniement supergène, qui se superposent dans l'espace. Des fluides carboniques, reliés à une zone faillée profonde, sont contemporains des remobilisations en uranium avec notamment la transformation de la brannérite en uraninite et anatase.Pagel Maurice, Ruhlmann François. Minéralogie et inclusions fluides dans les formations filoniennes minéralisées (Cu, Mo, Ag, U) du secteur de Château-Lambert (Vosges méridionales). In: Bulletin de Minéralogie, volume 102, 5-6, 1979. Minéraux et minerais

Influence des propriétés cristallochimiques de la calcite sur la diffusion de l'hélium et essai de datation (U-Th-Sm)/He de calcite filonienne et de remplissage de brèche

La datation des carbonates est un enjeu important en géosciences car ces minéraux sont présents dans tous les grands cycles superficiels terrestres. Actuellement, l âge de formation des cristaux de calcite de failles peut être déterminé par la méthode de déséquilibre U-Th ou par la méthode U-Pb. La potentialité de la méthode (U-Th-Sm)/He a été envisagée à partir des premiers résultats de diffusion de l hélium dans les carbonates (Copeland et al. 2007) qui montrent que l hélium est rétentif à basse température, inférieure à 70C. Le développement de cette méthode nécessite une identification des propriétés cristallochimiques et du comportement de la calcite afin de discuter la validité des âges obtenus. Une zone de déformation au contact d une faille normale du fossé d effondrement de Gondrecourt à Augeville (Est du bassin de Paris) et des cristaux de calcite géodique des argilites de Tournemire (Aveyron) ont été étudiés. Une étude pétrographique et géochimique (analyse des isotopes stables 18O et 13C et des éléments mineurs et traces) a permis d identifier les phases de remplissage de la zone de déformation d Augeville. Sur les phases de remplissages une étude cristallographique par DRX (diffraction des rayons X) et ATG (analyse thermogravimétrique) a permis d identifier les propriétés mécaniques de la calcite à différentes températures. Des expériences de diffusion de l hélium ont été conduites selon un protocole différent de celui de Copeland et al. (2007) : temps de chauffage inférieur à 12 heures au lieu de paliers de chauffage de plusieurs heures à semaines. Des datations (U-Th-Sm)/He ont été réalisées sur toutes les phases de remplissage de la zone de déformation ainsi que sur les cristaux géodiques de Tournemire. Les résultats pour Gondrecourt mettent en évidence une zone de déformation à remplissage calcitique pluriphasée qui marque chaque étape de l évolution tectonique de la zone. Il s agit majoritairement de remplissages de brèches hydrauliques à brèches chaotiques avec, pour finir, la mise en place de filons. Sur ces minéralisations les résultats cristallochimiques montrent que lorsqu ils sont soumis à une température croissante, de température ambiante à 400C, ou sur le long terme à 200C, il y a un accroissement du nombre de microfissures qui aboutit à la formation de clivage. L évolution cristallochimique sous l effet de la température présente des modifications structurales pour chacune des phases étudiées. Les expériences de diffusion dépendent de ces microfissures et de cette évolution microstructurale. Ces résultats mettent en évidence les mécanismes de diffusion de l hélium dans la calcite à travers de multiples domaines de diffusion différents de la taille du grain. Ces domaines de diffusion dépendent de l état microstructural de l échantillon. Les résultats de datation (U-Th-Sm)/He présentent une large dispersion de 0,1 Ma à 35 Ma pour la zone de déformation de Gondrecourt et de 0,4 Ma à 20 Ma pour les cristaux géodiques de Tournemire. La variation des âges est en partie liée à la position des cristaux de calcite dans la succession paragénétique qui entraine un continuum de fracturation qui génère de multiples domaines de diffusion dans les cristaux de calcite.Carbonate dating is a major issue in geosciences due to their widespread terrestrial environments presence . Precipitation ages determination are actually provide by U-Th disequilibrium series for young <1 Ma carbonates crystal and/or U-Pb method for older samples. In addition, Copeland et al. (2007) have proposed the development of (U-Th-Sm)/He dating method based on retentive helium behavior at surface temperature, conclusion issue of their first diffusion coefficients determined on carbonates samples. In this thesis work, the intention was to get an identification of crystallo-chemical properties and behavior of helium in calcite to date samples by (U-Th-Sm)/He and finally discuss the validity of this method. Deformation zones in contact to the normal fault of the Gondrecourt trench close to Augeville (eastern side of Basin of Paris) and calcite crystals geodic Tournemire argillites (Aveyron) were studied. Petrographic and geochemical couples studies (analysis of stable isotopes 18O and 13C and minor and trace elements) have allow the filling phases identification of the Augeville deformation zone. Based on the filling phases results, a crystallographic study by XRD (X-ray diffraction) and TGA (Thermogravimetric analysis) have been performed to identify the mechanical properties of calcite at different temperatures. Then, diffusion experiments on natural helium were conducted using a protocol differing than Copeland et al. (2007): heating time less than 12 hours instead of heating stages from hours to weeks. (U-Th-Sm)/He analyses were performed on all filling phases of the deformation zone and on the crystal geodes of Tournemire. Results for Gondrecourt samples show a deformation zone that marks several calcitic fillings corresponding to each stage of the tectonic evolution of the area. Calcite filling mainly corresponds to breccia and/or vein fillings which have precipitated approximatively in the same time. Crystallochemical results of these samples, show an increased number of microcracks leading to the formation of cleavage when samples are subjected to temperature increasing, from room temperature to 400 C, or several days the long term at 200 C. The crystallochemical evolution under the effect of temperature exhibits structural modifications for each studied phase. Diffusion experiments depend on these microcracks abundance and the microstructural evolution. These results emphasize the mechanisms of helium diffusion in calcite across multiple diffusion domains at different grain size. These multiple diffusion domains are linked to microstructural state of the sample. The results of dating (U-Th-Sm)/He ages show a wide dispersion of 0.1 to 35 Ma for the deformation zone Gondrecourt and from 0.4 to 20 Ma for Tournemire crystal geodes. Ages variation are partly related to the calcite crystals position in the paragenetic sequence. When a mineral undergoes deformations it becomes less retentive.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Evolution diagénétique du bassin de Tim Mersoï et conséquences pour la genèse des minéralisations uranifères dans les formations carbonifères du Guezouman et du Tarat (district Arlit-Akokan, Niger)

L'objectif de ce travail de thèse est de déterminer, par une approche multidisciplinaire, les mécanismes de formation et/ou de remobilisation des gisements d'uranium du district minier Arlit-Akokan (Niger) qui présentent les caractéristiques particulières de gisements de type roll-front, tabulaire et tectono-lithologique. Grâce aux données géochimiques acquises sur roche totale et sur minéraux uranifères, à l'échelle du bassin de Tim Mersoï, une association U-Zr-Mo-Pb-Ti-V-Zn est mise en évidence, correspondant à trois sources différentes de métaux: (1) une source détritique et synsédimentaire volcanique (association U-Zr-Mo) ; (2) une source détritique (association U-Ti-V-Zn) et (3) une source radiogénique (association U-Pb).Les observations pétrographiques, les études géochimiques et les datations U/Pb ont permis de proposer un modèle polyphasé de mise en place des minéralisations uranifères comprenant 3 grandes périodes : (1) une minéralisation précoce à synsédimentaire au moment du dépôt des formations carbonifères ; (2) une minéralisation entre le Carbonifère supérieur et le Crétacé inférieur associée au développement des rolls dans le Guezouman et à une évolution du potentiel d'oxydo-réduction du fluide minéralisateur riche en V au Sud et en Mo au Nord et (3) une minéralisation au Crétacé supérieur mise en évidence par des datations U/Pb dans le Tarat à 76 +- 46 Ma et par le rejeu de faille minéralisée N160, satellite de la faille d'Arlit, dans la formation du Guezouman. Ces minéralisations sont associées à la mise en charge de fluide à partir de l'Est provoquée par la surrection de l'Aïr.The purpose of this study is, by a multidisciplinary approach, to better understand the mecanism of formation and/or remobilisation of Arlit-Akokan U deposits (Niger) that offer caracteristics of roll-type, tabular and tectono-lithologic deposit.The total rock and uraniferous mineral geochemical study allowed to recognize U-Zr-Mo-Pb-Ti-V-Zn association, in the Tim Mersoï basin. This association points out three different sources of metal : (1) detritic and syn-sedimentary volcanic source ( U-Zr-Mo association); (2) detritic source (U-Ti-V-Zn) and (3) radiogenic source (U-Pb association).Petrographic observations, geochemical studies and U/Pb datations allowed to propose a polyphased model for mineralization showing 3 major phases for U-mineralization: (1) an early to synsedimentary mineralization during carboniferous formation deposition; (2) an upper Carboniferous - lower Cretaceous mineralization linked to roll-front formation and evolution of oxydo-reduction potential of mineralizing fluids, rich in V in southern part of basin and rich in Mo in Northern part; (3) an upper Cretaceous mineralization showed by U/Pb dating giving an age of 76 +- 46 Ma, in Tarat formation and by mineralized N160 fault, in Guezouman formation. These mineralization are linked to the circulation of fluids due to surrection of Aïr Mountains.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF