Linear and Nonlinear Spectroscopy by a Common-Path Birefringent Interferometer

© 1995-2012 IEEE. We introduce a passive common-path interferometer to replace Michelson interferometers in the Fourier-Transform spectroscopy. Our device exploits birefringence to introduce a highly accurate delay between two orthogonal polarization components by continuously varying the material thickness. Due to its inherent delay stability and reproducibility, it can be used even for short wavelengths (down to ∼200 nm) without the need for any active control or position tracking. We first demonstrate its performances in linear spectroscopy, by implementing a spectrometer and a spectrophotometer. We then extend its use to nonlinear spectroscopy and, in combination with lock-in detection at MHz modulation frequencies, illustrate its application to pump-probe spectroscopy with high sensitivity (ΔT/T 500 nm) and to broadband stimulated Raman scattering microscopy in the CH stretching region

Dynamique et âge de formation des ophiolites de Seram-Ambon (Indonésie centrale)

L’île de Seram-Ambon est située au nord de la mer de Banda entre les îles de Sulawesi et de Nouvelle Guinée (fig. 1A). Sa position actuelle montre que son évolution géotectonique est et a été fortement liée, depuis le milieu du Cénozoïque, aux mouvements respectifs de la plaque Australienne qui remonte vers le NNW à raison de 7 cm.an –1 et de la plaque Philippine qui se déplace vers l’ouest à une vitesse d’environ 10 cm.an –1 [Minster et Jordan, 1978 ; De Mets et al., 1990]. Plusieurs fragments d’ophiolites y sont présents. Ils sont pour l’essentiel localisés dans la partie ouest de l’île de Seram (fig. 1B), sur les petites îles de Kelang situées à l’ouest et sur l’île d’Ambon présente au sud-est [Tjokrosapoetro et Budhitrisna, 1982] (fig. 1C). Ces trois secteurs réunis présentent tous les termes classiques d’une séquence ophiolitique, avec des péridotites, pyroxénites, gabbros et basaltes, mais aucun d’entre eux ne présente la totalité des termes d’une série ophiolitique complète. Les péridotites sont essentiellement des lherzolites à plagioclase, des harzburgites à spinelle riches en Cpx (3-3,5 %) pouvant contenir jusqu’à 2,2 % de plagioclase, et plus rarement des harzburgites sans Cpx qui contiennent quelques rubannements d’orthopyroxénites. Ces péridotites sont localement recoupées par des filonnets de chromitites, par des filons ou poches de webstérites de compositions chimiques variées (types 1, 2 et 3), généralement à cœur gabbroïque (groupes 1 et 2) et par des filons basaltiques. L’origine et la mise en place de ces séries ophiolitiques restent encore très controversées [Katili, 1975 ; Hutchison, 1977 ; Milson, 1977 ; Hamilton, 1979]. D’après Linthout et al. [1997], elles représenteraient un ancien fragment océanique d’âge miocène qui se serait formé à la suite d’une ouverture en milieu continental le long de la marge ouest australienne, leur obduction sur Seram datant de 9-7 Ma. Les données pétrologiques et géochimiques que nous présentons dans ce travail montrent que les péridotites ont un caractère faiblement résiduel bien qu’étant très riches en olivine (tabl. I). Les faibles teneurs en C# du spinelle (C# = Cr/[Cr+Al]) des harzburgites sans Cpx (C# = 0,40 en moyenne) contrastent avec celles plus élevées des harzburgites riches en Cpx (0,43<Cr#<0,53) et des lherzolites à plagioclase (0,47<Cr#<0,56 – fig. 3B). Les spinelles se caractérisent par de fortes teneurs en titane (Ti>50 millications – fig. 3C), de même que les pyroxènes (TiOpx>7 millications, TiCpx>14 millications) des lherzolites à plagioclase. Ces fortes teneurs en Ti seraient associées à la formation métamorphique du plagioclase lors de la rééquilibration sub-solidus de ces roches dans le faciès à plagioclase (fig. 3D) lors de leur remontée [Kornprobst et Tabit, 1988 ; Li, 1991 ; Cornen et al., 1996 ; Charpentier, 2000]. Les lherzolites à plagioclase présentent des spectres de terres-rares homogènes (environ 2 fois les valeurs chondritiques) dont l’appauvrissement en terres-rares légères (0,1<La/Sm<0.3 – fig. 4A) traduit un taux de fusion partielle modéré. Les harzburgites riches en Cpx montrent de plus faibles concentrations en terres-rares lourdes et en intermédiaires (environ 0,5 fois les valeurs chondritiques – fig. 4B) caractéristiques de taux de fusion plus importants. Les très faibles concentrations en terres- rares des harzburgites sans Cpx (0,1-0, 3 fois les chondrites – fig. 4C, valeurs inhabituelles si on compare ces valeurs avec celles des péridotites océaniques [Niu, 1997 ; Niu et Hékinian, 1997]), sont par contre les témoins d’un manteau fortement résiduel. Si les enrichissements en terres-rares légères peuvent être interprétés comme résultant d’un effet chromatographique (e.g. Takazawa et al.[1992 ; 2000]), il ne peut être exclu qu’un processus métasomatique subséquent à la fusion partielle de ces roches soit à leur origine, ainsi que cela a été suggéré par Weichert et al. [1996]. Certains cumulats mantelliques (webstérites de type 1 et gabbros du groupe 1) sont caractérisés par des spectres de terres-rares plats (6-10 fois les valeurs chondritiques), légèrement appauvris en terres-rares légères (fig. 5A-B, tabl. II). Les formes spectrales laissent supposer que ces cumulats ont évolué par cristallisation fractionnée en accord avec les observations de terrain qui montrent que ces roches sont souvent associées. Les webstérites de type 2 et les gabbros du groupe 2 se distinguent des roches précédentes par leurs très forts appauvrissements en terres-rares légères (0,02<(La/Yb)N<0,04 – fig. 5A-B), traduisant une cristallisation à partir de liquides magmatiques provenant de taux de fusion plus importants. Par opposition, les webstérites de type 3 se caractérisent par de très forts enrichissements en terres- rares légères (3,40<(La/Yb)N<24,00 – fig. 5C) et par de faibles à très faibles concentrations en terres-rares lourdes (0,1<Yb<1,0 ppm). En accord avec les valeurs élevées en Na mesurées dans les Cpx (fig. 3E), ceci suggère une origine des sources plus profonde et riche en grenats. La plupart de ces cumulats ont cependant la particularité de présenter des spectres multi-éléments ayant des caractéristiques géochimiques similaires à celles des laves associées (anomalies négatives en Nb, Zr, Ti, Y, voir paragraphes suivants), ce qui montre que leur mise en place dans le manteau pourrait être liée à une remontée du manteau générée par l’ouverture du bassin arrière-arc. Les roches effusives présentent de faibles variations des concentrations en SiO2 (46,60-58,30 % – tabl. III). Elles sont également caractérisées par des teneurs élevées en Al2O3 (16,60 % en moyenne) et par de faibles concentrations en TiO2 et K2O (0,75 et 0,15 % en moyenne réciproquement). Les laves dont les concentrations en Na2O sont les plus élevées (1,47 %<Na2O<2,79 % – fig. 3F) présentent des spectres de terres-rares typiques de basaltes de rides océaniques (MORB) (fig. 6B). Elles se caractérisent néanmoins par des enrichissements en éléments fortement incompatibles (par exemple : U, Th) qui, associés à la présence de fortes anomalies négatives en Nb (3,0<(La/Nb)N<5,0) et dans une moindre mesure en Zr, en Ti et en Y, suggèrent une formation dans un bassin arrière-arc [Saunders et Tarney, 1984 ; Monnier et al., 1995]. Le caractère très primitif de certaines d’entre elles (MgO>10 %) traduirait une mise en place précoce dans un bassin qui pourrait s’être par ailleurs ouvert en bordure d’une marge continentale compte-tenu des fortes concentrations en Th mesurées (Th/Nb=0,62) [Auzende et al., 1990 ; Eissen et al., 1998]. Les autres laves associées ont des teneurs plus faibles en Na2O (Na2 O<1,15 %). Elles sont caractérisées par de forts enrichissements en terres-rares légères (20 à 100 fois les valeurs chondritiques) et présentent des anomalies négatives en Nb et en Ta (fig. 6A), typiques des tholéiites d’arc faiblement potassiques (0,06 %<K2O<0,79 %). Les fortes concentrations en MgO (>10 %) de certaines d’entre elles, comparables à celles rencontrées dans les basaltes arrière- arc, suggèrent qu’elles sont issues de liquides primaires pouvant s’être formés lors des premiers stades de l’édification d’un arc volcanique (e.g. Jonhson et al. [1980 ; 1990]). Les études pétro-géochimiques des unités ophiolitiques de Seram-Ambon ont permis de montrer que les péridotites représentent un manteau partiellement fondu, ayant subi un rééquilibrage dans le faciès à plagioclase, probablement lors de sa décompression dans un contexte d’ouverture en bordure de marge continentale. Ces études ont également permis de mettre en évidence l’existence de tholéiites d’arc dont certaines sont caractérisées par de fortes teneurs en MgO, ce qui pourrait suggérer une origine lors des premiers stades de l’édification d’un arc volcanique et de BABB (associées dans l’espace aux tholéiites d’arc) dont certaines sont elles-mêmes riches en MgO. Les fortes affinités géochimiques existant entre les tholéiites d’arc et les basaltes arrière-arc plaideraient pour une ouverture du bassin océanique dans les premiers stades du processus de subduction. La remontée du manteau arrière-arc se serait accompagnée de la mise en place de nombreux cumulats mantelliques (webstérites et gabbros) ayant aussi des caractéristiques arrière-arc, à l’exception des gabbros du groupe 2 qui ont des signatures de N-MORB et d’un échantillon de webstérite de type 3 à affinité adakitique. Les âges radiochronologiques ( 40 K/ 40 Ar – tabl. IV) obtenus sur les basaltes arrière-arc (20-15 Ma) montrent bien que le bassin marginal s’est ouvert au cours des premiers stades de l’édification d’un arc volcanique dont seulement des jeunes témoins ont pu être datés (15-9 Ma). Ce dernier âge (9 Ma) est contemporain de celui de l’exhumation de l’ophiolite sur l’île de Seram qui aurait débuté vers 9,5 Ma pour s’achever vers 7 Ma [Linthout et al., 1996, 1997]. Ceci indique un contexte géotectonique particulièrement rapide pour la formation et l’exhumation de l’ophiolite. Compte tenu de la position paléo-géographique de l’île de Seram qui aurait été bordée à l’est par un domaine océanique lors de sa remontée vers le nord au Miocène [Haile, 1979 ; Haile, 1981] et de nos données géochimiques, nous proposons que ce bassin s’est formé dans un système transtensif, à durée de vie limitée (10 Ma), bordé à l’ouest par la marge continentale de Seram (fig. 7). L’obduction de l’ophiolite au Miocène supérieur se serait effectuée du NE vers le SW, si on prend en compte la rotation de 70 o qu’a subi l’île lors de sa migration vers le nord [Linthout et al., 1997], ce qui résulte de nos observations structurales qui indiquent, pour la position actuelle de Seram, des cisaillements du NW vers le SE (fig. 2) [Permana, 1998]

Expression of a protease-resistant insulin-like growth factor-binding protein-4 inhibits tumour growth in a murine model of breast cancer

BACKGROUND: Insulin-like growth factor 1 (IGF1) promotes breast cancer and disease progression. Bioavailability of IGF1 is modulated by IGF-binding proteins (IGFBPs). IGFBP4 inhibits IGF1 activity but cleavage by pregnancy-associated plasma protein-A (PAPP-A) protease releases active IGF1. METHODS: Expression of IGF pathway components and PAPP-A was assessed by western blot or RT-PCR. IGFBP4 (dBP4) resistant to PAPP-A cleavage, but retaining IGF-binding capacity, was used to block IGF activity in vivo. 4T1.2 mouse mammary adenocarcinoma cells transfected with empty vector, vector expressing wild-type IGFBP4 or vector expressing dBP4 were implanted in the mammary fat pad of BALB/c mice and tumour growth was assessed. Tumour angiogenesis and endothelial cell apoptosis were assessed by immunohistochemistry. RESULTS: 4T1.2 cells expressed the IGF1R receptor and IGFBP4. PAPP-A was expressed within mammary tumours but not by 4T1.2 cells. Proliferation and vascular endothelial growth factor (VEGF) production by 4T1.2 cells was increased by IGF1(E3R) (recombinant IGF1 resistant to binding by IGFBPs) but not by wild-type IGF1. IGF1-stimulated microvascular endothelial cell proliferation was blocked by recombinant IGFBP4. 4T1.2 tumours expressing dBP4 grew significantly more slowly than controls or tumours expressing wild-type IGFBP4. Inhibition of tumour growth by dBP4 was accompanied by the increased endothelial cell apoptosis. CONCLUSION: Protease-resistant IGFBP4 blocks IGF activity, tumour growth and angiogenesis

The relationships between regional Quaternary uplift, deformation across active normal faults and historical seismicity in the upper plate of subduction zones: The Capo D’Orlando Fault, NE Sicily

In order to investigate deformation within the upper plate of the Calabrian subduction zone we have mapped and modelled a sequence of Late Quaternary palaeoshorelines tectonically-deformed by the Capo D’Orlando normal fault, NE Sicily, which forms part of the actively deforming Calabrian Arc. In addition to the 1908 Messina Strait earthquake (Mw 7.1), this region has experienced damaging earthquakes, possibly on the Capo D’Orlando Fault, however, it is not considered by some to be a potential seismogenic source. Uplifted Quaternary palaeoshorelines are preserved on the hangingwall of the Capo D’Orlando Fault, indicating that hangingwall subsidence is counteracted by regional uplift, likely because of deformation associated with subduction/collision. We attempt to constrain the relationship between regional uplift, crustal extensional processes and historical seismicity, and we quantify both the normal and regional deformation signals. We report uplift variations along the strike of the fault and use a synchronous correlation technique to assign ages to palaeoshorelines, facilitating calculation of uplift rates and the fault throw-rate. Uplift rates in the hangingwall increase from 0.4 mm/yr in the centre of the fault to 0.89 mm/yr beyond its SW fault tip, suggesting 0.5 mm/yr of fault related subsidence, which implies a throw-rate of 0.63 ± 0.02 mm/yr, and significant seismic hazard. Overall, we emphasise that upper plate extension and related vertical motions complicate the process of deriving information on the subduction/collision process, such as coupling and slip distribution on the subduction interface, parameters that are commonly inferred for other subduction zones without considering upper plate deformation

Crustal types and Tertiary tectonic evolution of the Alborán sea, western Mediterranean

Multichannel seismic reflection images across the transition between the east Alborán and the Algero-Balearic basins show how crustal thickness decreases from about 5 s two-way traveltime (TWTT, ∼15 km thick) in the west (east Alborán basin) to ∼2 s TWTT typical of oceanic crust (∼6 km thick) in the east (Algero-Balearic basin). We have differentiated three different crustal domains in this transition, mainly on the basis of crustal thickness and seismic signature. Boundaries between the three crustal domains are transitional and lack evidence for major faults. Tilted blocks related to extension are very scarce and all sampled basement outcrops are volcanic, suggesting a strong relationship between magmatism and crustal structure. Stratigraphic correlation of lithoseismic units with sedimentary units of southeastern Betic basins indicates that sediments onlap igneous basement approximately at 12 Ma in the eastern area and at 8 Ma in the western area. Linking seismic crustal structure with magmatic geochemical evidence suggests that the three differentiated crustal domains may represent, from west to east, thin continental crust modified by arc magmatism, magmatic-arc crust, and oceanic crust. Middle to late Miocene arc and oceanic crust formation in the east Alborán and Algero-Balearic basins, respectively, occurred during westward migration of the Gibraltar accretionary wedge and shortening in the Betic-Rif foreland basins. Arc magmatism and associated backarc oceanic crust formation were related to early to middle Miocene subduction and rollback of the Flysch Trough oceanic basement. Subduction of this narrow slab beneath the Alborán basin was coeval with collision of the Alborán domain with the Iberian and African passive margins and subsequent subcontinental-lithosphere edge delamination along the Betic-Rif margins

Linear dichroism amplification: Adapting a long-known technique for ultrasensitive femtosecond IR spectroscopy

We demonstrate strong amplification of polarization-sensitive transient IR signals using a pseudo-null crossed polarizer technique first proposed by Keston and Lospalluto [Fed. Proc. 10, 207 (1951)] and applied for nanosecond flash photolysis in the visible by Che et al. [Chem. Phys. Lett. 224, 145 (1994)]. We adapted the technique to ultrafast pulsed laser spectroscopy in the infrared using photoelastic modulators, which allow us to measure amplified linear dichroism at kilohertz repetition rates. The method was applied to a photoswitch of the N-alkylated Schiff base family in order to demonstrate its potential of strongly enhancing sensitivity and signal to noise in ultrafast transient IR experiments, to simplify spectra and to determine intramolecular transition dipole orientations

A Deep-sea Channel in the Northwestern Mediterranean Sea: Morphology and seismic structure of the Valencia Channel and its surroundings

16 pages, 10 figuresThe 400 km long Valencia Channel occupies the axis of the Valencia Trough in the Northwestern Mediterranean. Four different types of seismic reflection profiles were used to analyze the morphology and structure of the Valencia Channel with regard to the role played by both margins, Balearic and Iberian, of the Valencia Trough. From a detailed morphoseismic analysis of the Valencia Channel, its upper, middle, and lower courses can be characterized as follows: (1) in the upper course, tributaries are short and only slightly incised, with recent mass-transport deposits occurring on the adjacent continental slopes; (2) in the middle course, the channel deepens, and tributary valleys merge into it; and (3) the lower course begins after a sudden change in the direction of the channel, has a meandering path, is flanked by levees, and is fed by some valleys. During the Pliocene and Quaternary, at least four erosional and filling phases are observed in seismic profiles of the lower course of the Valencia Channel. The varying intensity of mass-transport processes and associated retrogressive slumping, which are related with fluctuations in sediment supply and relative sea-level changes, have played a major role in the formation, maintenance and deepening of the Valencia Channel. In addition to these sedimentary processes, a basement tectonic control and some morphostructural features affect the direction of the Valencia Channel locally. © 1995 Kluwer Academic Publisher