F1b : La subduction de nos jours et dans le passé

La compréhension de la dynamique de la Terre et les interactions entre la planète et l’hydrosphère et la biosphère nécessite de quantifier les processus responsables de ces interactions. La théorie de la tectonique des plaques, les principes de géochimie appliquées au suivi de la surface de la Terre et aux processus profonds, ainsi que les études des bio-minéraux sont des exemples de réalisations obtenues à l’IPGP au cours des dernières décennies. Cependant, la compréhension de la dynamique de la Terre dynamique et notamment son initiation reste mal connue. Pour combler l’écart entre la dynamique actuelle et primitive de la Terre, des sous-projets liés à l’exploration de la proto-Terre et à l’étude des analogues modernes seront mis au point conjointement. Au cours des deux premières années du projet Frontiere 1, l’effort sera consacré à 1) l’exécution d’une opération de forage d’une nouvelle succession stratigraphique clé de l’Eon Archéen et 2) de contraindre les taux et les régimes de déformation sur une gamme d’échelles spatiales le long de la Chiliean Margin.

  • Déformation active et activité sismique le long de la zone de subduction andine au Chili

    Coordinateurs: R. Armijo (IPG Paris, France), R. Lacassin (IPG Paris), N. Shapiro (IPG Paris), J.P. Vilotte (IPG Paris)

    Collaborations internationales : Universidad de Chile (J. Campos and G. Vargas), Universidad Católica del Norte (G. Gonzalez), GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam (O. Oncken), University Potsdam (M. Strecker)

    La zone de subduction andine au Chili, résultant de la convergence rapide de la plaque de Nazca sous la plaque Amérique du Sud, est une des plus actives au monde comme l’atteste la chaîne des Andes, la plus grande chaîne de montagne et de hauts plateaux de la planète, et la forte activité sismique associée avec quatre très grands séismes sur les 120 dernières années. Les questions scientifiques aujourd’hui sont une meilleure compréhension des processus de déformation transitoire et permanente, leurs variations et leurs interactions, le long de la zone de subduction au Chili. Un objectif, ayant de fortes implications sociétales et économiques, est d’intégrer ces différentes échelles spatiales et temporelles au sein d’un modèle géodynamique.

    SeÌismes Chili.jpg

    La zone de subduction Andine au Chili, et les principaux grands tremblements de Terre associés : la taille de la zone de rupture des tremblements de Terre est shématisée par les ellipses. La vitesse et la direction moyennes de convergence entre la plaque Nazca et la plaque Amérique du Sud sont symbolisées par une flèche. Les principales barrières associées à la segmentation de la zone de subduction sont pointées sur la carte.

    Répondre à ces questions, requiert des méthodes innovantes d’analyse et de modélisation des données générées par les études de terrain en tectonique et paléo-sismologie, les systèmes d’observation haute-résolution intégrant les réseaux de surveillance géodésiques et sismologiques, opérés par le Laboratoire International Associé « Montessus de Ballore » (https://www.lia-mb.net), l’initiative franco-chilienne entre le CNRS-INSU et l’Université du Chili (Santiago), dont l’IPGP est un des principaux partenaires, et par les systèmes d’observation satellitaire (InSAR).

    Les premiers objectifs du projet sont:

    1. L’analyse détaillé du grand séisme de Maule (Mw 8.6, 27 Février 2010, Chili Central), en termes du processus de rupture, de déformation crustale associée, de changements de propriétés de la croute associés, ainsi que son implication pour l’évaluation de l’aléa au nord de la région centrale du Chili, en particulier au niveau de Valparaiso. Cette analyse exploitera la grande masse, et la résolution unique, des données disponibles aujourd’hui intégrant données sismologiques (aux échelles régionales et globales), géodésiques, et géologiques. Les leçons de cette étude auront d’importantes implications et applications pour l’étude de l’aléa sismique au Nord Chili qui sera menée dans un deuxième temps.
    2. L’étude de la déformation permanente, associé à la construction des Andes par raccourcissement tectonique, mesurée sur des échelles de temps de 103-107 ans, à peine plus longues que celles du cycle sismique pour les séismes de subduction. Le but est de caractériser l’évolution des structures géologique de vergence ouest en relation avec les processus de la subduction. Le but est de construire un modèle mécanique sera intégrant accrétion tectonique et interface de subduction de manière consistante avec l’évolution tectonique et morphologique le région des Andes centrales et de l’Altiplano. Cette étude impliquera de nouvelles observations de terrain qui seront collectées au cours du projet.

    Ce projet supporte financièrement un post-doc d’un an, attribué à Natalia Poiata, et un nombre de missions de terrain pour les études tectoniques.

     

  • ldapjpegphoto_0.jpg Magali Ader Utilisation des isotopes stables du carbone de l’oxygène et de l’azote pour calibrer sur des analogues actuels les signatures isotopiques enregistrées dans les sédiments en réponse à différents types d’environnements

    Identifier le cas-échéant les phases de diagenèse ayant altéré certains signaux paléo environnementaux

    Reconstituer les paléoenvironnements et paléoécosystèmes précambriens

    IPGP
    Bureau 513
    +33 1 83 95 75 06
    ader@ipgp.fr
    ldapjpegphoto (2)_0.jpg Jean Besse Dynamique interne et externe de la planète en utilisant les outils du paléomagnétisme:

    – Fonctionnement de la Géodynamo ancienne (intensité et inversions du champ magnétique terrestre).

    – Tectonique des plaques (vitesse des plaques, dispersion et assemblage des ensembles continentaux, reconstructions paléogéographiques),

    – Grandes dérives de l’axe de rotation de la Terre comme indicateur de la convection Mantellique.

    IPGP

    Bureau 136

    +33 1 83 95 74 87

    besse@ipgp.fr

    Busigny_0.jpg Vincent Busigny Utilisation des isotopes stables du fer, du carbone et de l’azote dans des roches anciennes afin de reconstruire les conditions

    paléo-environementales et paléo-écosystèmes associés.
    Etude de systèmes aquatiques anoxiques et ferrugineux tels que le Lac Pavin (Massif Central) comme analogue moderne d’océans Archéen.
    Traçage isotopique des processus biogéochimiques depuis la colonne d’eau jusqu’au sédiments pour mieux déchiffrer les signaux enregistrés dans les roches anciennes.
    IPGP

    Bureau 515

    +33 1 83 95 74 34

    busigny@ipgp.fr

    cartigny_0.jpg Pierre Cartigny Utilisation des multi-compositions isotopiques du soufre (36S/32S, 33S/32S, 34S/32S) et de l’oxygène (17O/16O, 18O/16O) pour tracer et déduire les conditions paléo-environnementales ainsi que les compositions atmosphériques de l’atmosphère archéenne (> 2500 Ma) et Néoprotérozoique (632 Ma).

    Analyse de roches anciennes mais aussi d’analogues naturels actuels (Lac Pavin, Massif Central et Lac Dziani, Mayotte).

    IPGP

    Bureau 511

    +33 1 83 95 75 11

    cartigny@ipgp.fr

    Fluteau_0.jpg Frédéric Fluteau Etude des changements climatiques pré-Quaternaires grâce à l’utilisation des outils de la modélisation numérique du climat mais aussi des cycles biogéochimiques (notamment celui du carbone) et de l’altération continentale. L’intérêt de ces outils réside dans leur pouvoir de quantification des processus et rétroactions contrôlant le climat terrestre.

    Reconstruction de l’évolution physico-chimique des enveloppes fluides de l’ Archéenne à l’aide de modèles climatique 3-D et géochimique.

    IPGP
    Bureau 128
    +33 1 83 95 74 92
    fluteau@ipgp.fr
    gaillardet_0.jpg Jérôme Gaillardet Identification des signatures isotopiques, minéralogiques et géochimiques des eaux et des sédiments de rivières produits par l’interaction entre les acides sulfuriques

    Utilisation de ces signatures dans l’interprétation des sédiments (fossiles chimiques) anciens lorsque l’érosion chimique était importante

    Traceurs isotopiques possibles Mo, W et Cr seront explorés dans les roches anciennes

    IPGP
    Bureau 413
    +33 1 83 95 74 83
    gaillard@ipgp.fr
    Lacassin_0.jpg Robin Lacassin IPGP
    Bureau 216
    +33 1 83 95 76 24
    lacassin@ipgp.fr
    guil.lehir__0.jpg Guillaume Le Hir Etude des changements climatiques pré-Quaternaires grâce à l’utilisation des outils de la modélisation numérique du climat mais aussi des cycles biogéochimiques (notamment celui du carbone) et de l’altération continentale. L’intérêt de ces outils réside dans leur pouvoir de quantification des processus et rétroactions contrôlant le climat terrestre.

    Reconstruction de l’évolution physico-chimique des enveloppes fluides de l’ Archéenne à l’aide de modèles climatique 3-D et géochimique.

    IPGP

    Bureau 130

    +33 1 83 95 74 93

    lehir@ipgp.fr

     

    Johanna_0.jpg Johanna Marin-Carbonne Utilisation des isotopes stables des métaux (Fer, Nickel, Chrome) afin de mettre en évidence de possibles signatures biologiques et/ou redox des environnement de dépôts enregistrées dans les sédiments anciens.

    Etude pétrographique et minéralogique des carottes et analyse in situ (SIMS) des compositions des isotopes stables (O,Si)

    IPGP
    Bureau 167
    +33 1 83 95 73 89
    mcarbonne@ipgp.fr
    Philippot_0.jpg Pascal Philippot Biosphère profonde et Origine de la vie sur terre IPGP
    Bureau 141
    +33 1 83 95 73 87
    philippot@ipgp.fr
    Poiata_0.jpg Natalia Poiata Analyse de la sismicite du Chili apres les seismes de Maule 2010 et de Tocopilla 2007

    Developpement d’une nouvelle methode de detection et de localisation des evenements sismiques.

    IPGP
    Bureau 324
    +33 1 83 95 75 85
    poiata@ipgp.fr
    shapiro_0.jpg Nikolai Shapiro IPGP
    Bureau 328
    +33 1 83 95 75 78
    nshapiro@ipgp.fr
    VanZuilen_0.jpg Mark Van Zuilen Caractérisation structurale, chimique et isotopique de possibles structures biologiques présentes dans les roches anciennes; microfossiles dans les sédiments chimiques, micro lamines dans les stromatolithes et assemblages minéraux dans les environnements de source hydrothermale.

    Caractérisation des traces de vies dans les roches archéennes, structure du carbone métamorphisé par spectroscopie RAMAN et FIB-TEM

    Analyse in-situ des compositions isotopiques et élémentaires de la matière carbonée et des minéraux associés (δ13C, N/C- ratio, δ34S-Δ33S).

     

    IPGP
    Bureau 167
    +33 1 83 95 75 27
    vanzuilen@ipgp.fr
    Vilotte_0.jpg Jean-Pierre Vilotte IPGP
    Bureau 167
    +33 1 83 95 75 83
    vilotte@ipgp.fr


  • A venir
  • Outcome directly supported by Labex UnivEarths

    Peer Reviewed articles

    2012

    Philippot, P., Van Zuilen, M., and Rollion-bard, C., 2012. Variations in atmospheric sulphur chemistry on early Earth linked to volcanic activity. Nature Geoscience 5, 668-674

    Kumar, A., Nagaraju, E., Besse, J., and Rao, B., 2012. New age, geochemical and paleomagnetic data on a 2.21 Ga dyke swarm from south India: Constraints on Paleoproterozoic reconstruction. Precamb. Res. 220, 123-138.

    2013

    Teitler, Y., Le Hir, G., Fluteau, F., Philippot, P., Donnadieu, Y., 2013. Investigating the Paleoproterozoic glaciations with 3-D climate modeling. Earth Planet. Sci. Lett. 395, 71-80.

    2014

    François, C., Philippot, P., Rey, P., Rubatto, E., 2014. Burial and exhumation during Archean sagduction in the East Pilbara Granite-GreenstoneTerrane. Earth Planet. Sci. Lett. 396, 235-251.

    Hardisty, D., Lu, Z., Planavsky, N., Bekker, A., Philippot, P., Zhou, X., Lyons, T., 2014. An iodine record of Paleoproterozoic surface ocean oxygenation. Geology 42, 619–622.

    Pecoits, E., Smith, M.L., Catling, D.C., Philippot, P., Kappler, A., Konhauser, K.O., 2014. Atmospheric Hydrogen Peroxide and Eoarchean Iron Formations. Geobiology, DOI: 10.1111/gbi.12116.

    Sforna, M.C., Philippot, P., somogyi, A., van Zuilen, M.A., Medoudji, K., Nitschke, W., Schoepp-Cottenet, B., Visscher, P., 2014. Evidence for arsenic metabolism and cycling by microorganisms 2.7 billion years ago. Nature Geoscience, 7, 811–815.

    Sforna, M.C., van Zuilen, M.A., Philippot, P., 2014. Structural characterization by Raman hyperstractral mapping of organic carbon in the 3.46 billion-year-old Apex chert, Western Australia. Geochim. Cosmochim. Acta 114, 18–33.

    van Zuilen, M.A., Philippot, P., Lepland, A., Whitehouse, M.J., 2014. Sulfur Isotope Mass-Independent Fractionation in Impact Deposits of the 3.2 Billion-year-old Mapepe Formation, Barberton Greenstone Belt, South Africa. Geochim. Cosmochim. Acta 142, 429-441.

    2015

    Amor, M., Busigny, V., Durand-Dubief, M., Tharaud, M., Ona-Nguema, G., Gélabert, A., Alphandéry, E., Menguy, N., Benedetti, M., Cgebbi, I., Guyot, F., 2015. Chemical signature of magnetotactic bacteria. Proc. Nat. Acad. Sci., www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1414112112

    Carlut, J., Isambert, A., Bouquerel, H., Pecoits, P., Philippot, P., Vennin, E., Ader, M., Thomazo, C., Buoncristiani, J.-F., Baton, F., Muller, E., Deldicque, D., 2015. Low Temperature Magnetic Properties of the Late Archean Boolgeeda Iron Formation (Hamersley Group, Western Australia): Environmental Implications. Frontiers in Earth Science. http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/feart.2015.00018

    Teitler, Y., Philippot, P., Gérard, M., Le Hir, G., Fluteau, F., Ader, M., 2015. Ubiquitous occurrence of basaltic-derived paleosols in the Late Archaean Fortescue Group, Western Australia. Precamb. Res. 267, 1-27.

    Marin-Carbonne, J., Remusat, L., Sforna, M.C., Thomazo, C., Cartigny, P., Philippot, P. Sulfur isotopes signal of nanopyrites enclosed in 2.7 billions year old stromatolitic organic remains reveal microbial sulfate reduction and diagenetic processes in closed system. Proc. Nat. Acad. Sci., submited

    Morag, N., Williford, K.H., Kitajima, K., Philippot, P., Van Kranendonk, M.J., Lepot, K., Valley, J.W. Microstructure -specific carbon isotopic signature of organic matter from ~3.5 Ga cherts of the Pilbara Craton support biologic origin. Precamb. Res., submited

    International Conferences

    Ader, M., Thomazo, C., Baton, F., Muller, E., Chaduteau, C., Cartigny, P., Vennin, E., Buoncristiani, J.F., Van Kranendonk, M., Philippot, P., 2015., Paired carbon isotope from three key intervals of the Turee Creek Group, Pilbara Craton, Australia, Goldschmidt Conference, Prague.

    Busigny, V., Marin-Carbonne, J., Muller, E., Cartigny, P., Assayag, N., Rollion-Bard, C., Philippot, P., 2015. Fe and S isotope constraints on redox conditions associated with barite deposits from the 3.2 Ga Mapepe Formation (South Africa), Goldschmidt Conference, Prague.

    Caquineau T, François C, Paquette JL, Marin-Carbonne J (2014). 24ième RST, Pau, October 2014

    Caquineau T, François C, Paquette JL, M. Van Kranendonk, Philippot, P. 2015, U-Pb monazite dating of the Turee Creek Group sedimentary succession: implications on the rise of oxygen and glacial events, Goldschmidt Conference, Prague.

    Daye M, Sforna MC, Philippot P, Somogyi A, Van Zuilen M, Medjoubi K, (2014), 24ième RST, Pau, October 2014

    Avila, J., Ireland, T.R., Holden, P., Philippot, P., 2015. In situ multiple sulfur isotope analysis of pyrites with SHRIMP-SI: deconvolving complex depositional and post-depositional processes. Goldschmidt Conference, Prague.

    Marin-Carbonne J, Muller E, Busigny V, Rollion-Bard C, Philippot P (2013), Goldschmidt, Firenze, p 23

    Marin-Carbonne J, Muller E, Miot, J, Busigny V, Rollion-Bard C, Philippot P (2014), Goldschmidt, Sacramento

    Marin-Carbonne J, Remusat, L., Sforna, M., Thomazo, C., Cartigny, P., Philippot P., 2015. Evidence of microbial sulfate reduction in nanopyrites enclosed in 2.7 billions year old stromatolitic organic remains, Goldschmidt Conference, Prague.

    Muller E, Philippot P, Rollion-Bard C, Sarma DS (2013), Goldschmidt, Firenze, p.1805

    Muller, E, Philippot P, Rollion-Bard C, Cartigny P, 24ième RST, Pau, October 2014

    Muller, E., Philippot, P., Rollion-Bard, C., Cartigny, P., 2015. Deconvolution of the sulfur cycle in Archean sulfate deposits using quadruple sulfur isotope (32S, 33S, 34S, 36S) analyses. Goldschmidt Conference, Prague.

    Pecoits, E., S.V. Lalonde, M. Van Kranendonk, P. Philippot (2015). Trace Element Chemostratigraphy of the Paleoproterozoic Turee Creek and Uppermost Hamersley Groups, Western Australia. Goldschmidt Conf, Prague.

    Lalonde, S.V., E. Pecoits, A. Beaumaris, K.O. Konhauser, P. Philippot (2015). A High Resolution Record of Paleoproterozoic Environmental Change: XRF Core Scan Data from the Turee Creek Drilling Project (TCDP), Hamersley and Turee Creek Groups, Western Australia. Goldschmidt Conference, Prague.

    Pereira A., Thomazo C, Vennin E, Buoncristiani JF, Van Kranendonk M, Philippot P, 24ième RST, Pau, october 2014.

    Philippot P, Van Zuilen M, Rollion-Bard C (2012), Geophysical Research Abstracts, Vienna, p 3644

    Philippot P, Van Zuilen M, Rollion-Bard-C (2012), Goldschmidt Conference, Montreal

    Philippot P, Teitler Y, Gerard M, Cartigny P, Muller E, Assayag N, LeHir G, Fluteau F (2013), Goldschmidt, Firenze, p 76

    Philippot P, Van Kranendonk M, Thomazo, C., Muller E, Marin-Carbonne J, Lalonde S, Vennin E, Buonchristiani JF, Baton F, Caquineau T, Pereira A, Pecoits E, Planavsky N, Ader M, Isambert A, Bouquerel H, Busigny V, Carlut J, Cartigny P, Lepot K, 24ième RST, Pau, October 2014.

    Philippot P, Avila, J.N., Baton, F., Cartigny, P., Irealand, T.R., Muller, E., Rollion-Bard, C., Van Kranendonk, 2015. Multiple sulfur isotopes from the 2.45-2.2 Ga old Turee Creek Group and the rise of atmospheric oxygen, Goldschmidt Conference, Prague.

    Sforna MC, Philippot P, van Zuilen M, Somogyi A, Medjoubi K, Visscher PT & Dupraz C, (2013), Goldschmidt, Firenze, p

    Sforna MC, Philippot P, Somogyi A, van Zuilen M, Medjoubi K, Schoepp-Cothenet B., Nitschke W., Visscher P. 2015. Arsenic metabolism and cycling in early Earth oceans. Goldschmidt Conference, Prague.

    Teitler Y., Philippot, P., Gerard M., Le Hir G., Fluteau F., Ader, M. , 2015. Direct evidence for significant oxygen in the Late Archean atmosphere from paleosols of the Fortescue Group, Western Australia, Goldschmidt Conference, Prague.

    van Zuilen M, Philippot P, Whitehouse M & Lepland A, (2013), Goldschmidt, Firenze, p

    Visscher, P., Farias, M., Contrapas, M., Novoa-Cortez, F., Rasuk, C., Patterson, Philippot, P., Sforna M., Gallagher, K., Dupraz, C., 2014. Geol. Soc. Amer. Abs. Vol., 1922, 2014

    News & Views

    Nature Geoscience, Sept. 2012, Unexpectedly abiotic, Bozwell Wing, 5, 598-599

    Nature Geoscience, Oct. 2014, Arsenic and Primordial Life, Tom Kulp, 7, 785–786

    Popular science and extension to the general public

    CNRS, International Magazine, April 2012, « The Origins of Life», 25, p 21-23

    La Recherche, October 2012, Des éruptions gigantesques sur la Terre Primitive, 468, 16-17.

    CNRS, Paris 9 aout 2012, De gigantesques panaches volcaniques ont recouvert la Terre à trois reprises entre 3,5 et 3,2 milliards d’années http://www.insu.cnrs.fr/terre-solide/origine-evolution-histoire/de-gigantesques-panaches-volcaniques-ont-recouvert-la-terre-

    CNRS, 26 October, 2014, Des micro-organismes métabolisaient l’arsenic dans des lacs salins il y a plus de 2,7 milliards d’années http://www.insu.cnrs.fr/node/5044

    Festival Pariscience, 7 october 2013, Invited conference after projection of the movie « Comment faire pousser une planète ? » Museum d’Histoire Naturelle.

    Exobiology school, Origin of life on Earth, Teich, 2014

    Conference and session organized

    P. Philippot, Chair of the theme « Early Earth – Earth’s history before the Phanerozoic » of the 2015 Goldschmidt Conference, Prague. (co-chair Y. Ueno, TIT and T. Rushmer, Macquarie University ; 6 sessions organized)

    N. Planavsky, D. Catling, K. Konhauser, Z. Lu, P. Philippot, convenors of the Session « Precambrian Redox Evolution » of the 2015 Goldschmidt Conference, Prague.

    Outcome not directly supported by Labex UnivEarths but connected to the project

    Peer Reviewed Articles.

    Marty, B., Zimmermann, L., Pujol, M., Burgess, R., Philippot, P., 2013. Nitrogen isotopic composition and partial pressure in the Archean atmosphere from analysis of pristine inclusion fluids. Science 342, 101-104.

    Pujol, M., Marty, B., Burgess, R., Turner, G., Philippot, P., 2013. Argon isotopic composition of Archaean atmosphere probes early Earth geodynamics. Nature 498, 87-90.

    Le Hir, G., Teitler, Y., Fluteau, F., Donnadieu, Y., 2014. The faint young Sun problem revisited with a 3-D climate–carbon model – Part 1, Clim. Past 10, 697–713.

    News and Views

    CNRS, 6 juin 2013, L’essentiel de la croûte continentale formée entre 3,8 et 2,7 milliards d’années, http://www.insu.cnrs.fr/node/4391

    CNRS, 22 septembre 2013, L’atmosphère entre 3,8 et 2,4 milliards d’années, http://www.insu.cnrs.fr/node/4503

    Science Daily, 4 October 2013, Climate Puzzle Over Origins of Life On Earth, http://www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131004090307.htm?utm_sour

    Popular Science

    La Recherche, December 2013 Des bulles d’eau révèlent l’atmosphère de la Terre primitive, 482, 8-9.

Enregistrer