Caractérisation des cycles oxydo-reducteurs du fer en Seine

Des études physico-chimiques ont été effectuées sur les matières en suspension (MES) de la Seine, et plus particulièrement sur les phases sulfurées et oxydées porteuses de polluants métalliques. Les résultats montrent qu'il existe différents types de micropolluants métalliques liés aux particules de la colonne d'eau. Le fer est à la base de nombreuses phases porteuses de métaux et à ce titre son devenir et ses transformations dans le milieu méritent d'être étudiées pour mieux comprendre et quantifier les mécanismes de mobilisation, altération et re-fixation des polluants métalliques. Connaître en détail les (oxyhydr)oxydes et sulfures de fer présents, leur minéralogie, taille et morphologies spécifiques, voire leur composition en impuretés est un atout majeur pour comprendre le devenir des métaux dans un système fluviatile. Par ailleurs, le fer est également un excellent indicateur des processus diagénétiques. Par exemple, on peut s'attendre à ce qu'une certaine fraction des nanoparticules de magnétite, porteuses d'un signal magnétique intense et très distinctif, soit fabriquée en Seine par les bactéries magnéto-tactiques qui vivent dans les environnements à la limite de l'oxique à l'interface sédiment/eau. Au contraire, une série de sulfures de fer est formée par des dynamiques post-dépôts pour des durées ou intensités de diagénèse plus grandes. En connaissant le cycle de formation de ces phases dans des milieux de degrés d'anoxie différents et en connaissant la dynamique de leur dissolution dans la colonne d'eau, on peut développer des indicateurs très pertinents sur l'intensité des échanges entre les particules en suspension et le fond sédimentaire. Un échantillonnage mensuel des MES a été mis en place entre l'été 2011 et l'hiver 2012 Une vingtaine des sites d'échantillonnage ont été choisis le long du cours de la Seine entre Saron (proche confluence Aube/Seine) et Amfreville (~ Rouen) et sur les principaux affluents. Les sites ont été sélectionnés en fonction des résultats d'études antérieures et en fonction de la disponibilité d'autres informations complémentaires (débit, teneur en oxygène de l'eau, accessibilité du site, échantillonnage en commun, etc.). Les premières analyses d'hystèresis magnétiques montrent qu'il y a une tendance générale dans la concentration de la faction métallique qui monte 'en palier' de l'amont vers l'aval en fonction de la contribution des différents affluents mais surtout en se rapprochant de l'agglomération parisienne. En regardant les différentes saisons échantillonnées, on remarque des 'groupements' entre les mois de sept-oct-nov 2011, à concentration élevée, et fev-mars-mai 2012 de concentration plus faible, les autres mois montrent des niveaux de concentration 'intermédiaires'. Le paramètre de taille de grain magnétique est un bon indicateur pour l'apport anthropique car les particules magnétiques de cette origine sont d'une manière générale de plus grand taille que les particules d'origine détritique ou biogénique. Les résultats préliminaires montrent que ce paramètre ne semble pas être influencé par les différentes saisons; par contre il augmente clairement en se rapprochant de Paris ce qui se corrèle bien avec l'augmentation d'une potentielle pollution métallique. Il diminue ensuite de nouveau vers Amfreville Les premières analyses au MEB étaient d'abord ciblées sur deux échantillons prélevés en août 2011 et mettent en comparaison le site de Bougival à l'aval de Paris et le site de Marnay très à l'amont de la Seine. Ces résultats confirment bien la présence des particules métalliques d'origine anthropique pour le site de Bougival ainsi qu'un signal de " fond détritique " pour le site rural de Marnay

Potentiel des atterrissements d'argiles du bassin versant de la Durance en vue de leur valorisation dans l'industrie des matériaux naturels de construction en terre cuite

National audienceFace aux problématiques environnementales actuelles, la préservation des ressources naturelles prend une part de plus en plus importante. Les atterrissements d'argiles d'un cours d'eau, notamment ceux associés aux ouvrages hydrauliques, constituent dans ce contexte, des alternatives possibles à l'exploitation des carrières. Nous présentons ici les éléments de la démarche suivie pour estimer le potentiel de valorisation de ce type d'atterrissements en vue d'une utilisation dans l'industrie de la terre cuite, à partir de l'exemple du système Durancien. La Durance et ses affluents sont caractérisés par un flux de matières en suspension (MES) important. Une partie de ces MES est exportée jusqu'au Rhône (3Mt/an), une autre (au moins 1Mt/an) est piégée dans les retenues de barrages hydroélectriques, au nombre de 17 sur le système Durancien. Ce flux, comparé à la consommation annuelle de matières premières argileuses de l'industrie de la terre cuite (7Mt/an), est tout à fait significatif. La comparaison des compositions minéralogiques et géochimiques de prélèvements de 3 barrages, Serre Ponçon (amont sur la Durance), Castillon (amont sur le Verdon) et Cadarache (aval de la confluence Durance-Verdon), nous permet d'évaluer l'évolution de la composition minéralogique des MES d'amont en aval en fonction des sources : micas et illites à l'amont de la Durance (peu favorable) avec apports en smectites (favorable) vers l'aval ; forte teneur en CaCO 3 (peu favorable) à l'amont du Verdon et dilution à la confluence Durance-Verdon. La caractérisation des compositions minéralogiques comparées avec celles d'échantillons représentatifs industriels fournit un premier critère de potentiel de valorisation du sédiment. En fonction des résultats d'essais d'aptitudes spécifiques à l'industrie de la terre cuite (cuisson, séchage, résistance...), des mélanges sont envisagés pour se rapprocher des mélanges industriels

Miocene (23–13 Ma) continental paleotemperature record from the northern Mediterranean region (Digne-Valensole Basin, SE France) within a global climatic framework

During the Middle Miocene, the Earth’s climate transitioned from a warm phase, the Miocene Climatic Optimum (MCO, 16.9–14.7 Ma), to a colder phase associated by formation of major ice sheets on Antarctica. This climatic shift, the Middle Miocene Climatic Transition (MMCT, 14.7–13.8 Ma), considerably impacted not only the structure and formation of major ecosystems (e.g. Jimenez-Moreno & Suc, 2005) it also affected global ocean circulation (Holbourn et al., 2014), terrestrial temperatures as well as precipitation patterns (e.g. Methner et al., 2020). While the MCO and the subsequent MMCT are well described in marine records, knowledge about the magnitude and rate of terrestrial paleoclimate changes is often limited by lack of temporal resolution and reliable quantitative proxy records (Steinthorsdottir et al., 2021). Here, we present a long-term (23–13 Ma) biostratigraphically-controlled terrestrial stable (δ18O, δ13C) and clumped (Δ47) isotope paleosol carbonate record from the northern Mediterranean region (Digne-Valensole basin, SE France). When comparing the northern Mediterranean δ18O, δ13C and Δ47 record with age-equivalent counterparts from central Europe (Northern Alpine Foreland Basin, Switzerland), our Δ47 results from the Digne-Valensole basin reveal two important features: 1) Relatively warm and constant carbonate formation temperatures (ca. 30°C) for the Early Miocene (23–18.6 Ma) followed by 2) intensified temperature fluctuations with high values (ca. 37°C) at the onset of the MCO, most probably amplified by changes in seasonality of pedogenic carbonate formation. The combined Northern Alpine foreland and northern Mediterranean records display a coherent climate pattern for the Middle Miocene circum-Alpine foreland. In both records, high-amplitude, rapid changes in Δ47 temperatures (ca. 18°C within 400 ka) characterize the onset of the MCO and MMCT. We furthermore identify warm peaks during the MCO and a distinct fall in apparent Δ47-based temperatures at ca. 14 Ma that is in very good temporal agreement with oceanic isotope records and coincides with the documented global cooling following the MCT. Collectively, these data contribute to understanding of the dynamics and variability in atmospheric circulation controlling Middle to Late Miocene temperature dynamics in the Northern Mediterranean region

Réponse d'une plaine d'inondation aux fluctuations climatiques globales. Exemple du bassin de Digne Valensole (SE France)

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Les sols et paysages de Provence au Crétacé terminal

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Ecosystem record of climatic fluctuations during the Lowerto Middle Miocene from isotope composition and strucutre of paleosols in a fluvial succession (Digne Valensole Basin, south-eastern France)

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Paleosols: a multi proxy tool to investigate ecosystem and climate

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LES EVENEMENT GLOBAUX AU TRAVERS DES PLAINES D'INONDATION OU LE FIL D'ARIANE DES SYSTEMES FLUVIATILES

Ce mémoire pour l'habilitation à diriger des recherches dresse un bilan synthétique d'une partie de mon activité de recherche menée à l'Ecole des Mines de Paris depuis 1995. Il présente les principaux résultats du projet scientifique qui m'anime sur la dynamique des systèmes continentaux et évoque les différentes perspectives scientifiques tant fondamentales qu'appliquées qui y sont associées. Le mémoire comprend trois chapitres qui résument le cadre de la démarche, les principaux résultats et les perspectives de développements futurs. Le premier, bibliographique, présente les caractéristiques des plaines d'inondation en mettant l'accent sur les informations qui sont enregistrées par les paléosols : conditions de la pédogenèse, stabilité du paysage, signatures minéralogiques et géochimiques, place des sols dans l'analyse des séquences de dépôt. Le second illustre les résultats originaux des travaux conduits sur le Crétacé supérieur-Paléocène de Provence en insistant sur la pluridisciplinarité des approches (sédimentologie, minéralogie, paléomagnétisme, isotopes stables, éléments traces). Ces études ont conduit à l'établissement d'une stratigraphie fine corrélée avec l'échelle internationale (GPTS), d'identifier, à partir des signaux des isotopes stables des paléosols, des évènements particuliers tels la limite Crétacé-Tertiaire, l'évènement chaud de la fin du Paléocène. Sur le plan paléoenvironnemental et paléoclimatique, la combinaison de ces méthodes a permis de caractériser des périodes relativement arides se traduisant par des faciès spécifiques, dolocrètes phréatiques, et se corrèlent avec les fluctuations climatiques reconnues en milieu marin. Enfin sur le plan paléoécologique, la combinaison de l'analyse des sols avec celles des oeufs de dinosaures produit une vision originale du mode de vie de ces animaux et de la reconstruction des paléopaysages. Le troisième chapitre présente les perspectives d'études futures qui pourraient être développées à partir de ces résultats. Enfin, sont présentées la bibliographie et la notice de titres et travaux