ISTerre - Institut des Sciences de la Terre

Mars, le 1er milliard d'années

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2018-09-20T13:26:55Z

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Après plus de 50 ans d'exploration, la planète Mars n'arrête pas de surprendre. Retour sur les dernières découvertes, entre écoulement d'eau liquide actuel et grand basculement de la planète. La planète Mars a basculé voici 3 à 3,5 milliards d'années. Et c'est un vaste édifice volcanique, le plus grand du système solaire, qui en est la cause. Par sa masse hors du commun, le dôme volcanique de Tharsis a entraîné la rotation de la croûte et du manteau de Mars sur son noyau. Ce changement radical renouvelle de façon profonde l'histoire primitive de Mars et les liens entre dynamique interne, activité volcanique, tectonique et évolution climatique.

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Les perturbations de gravité annonciatrices de l'arrivée des ondes sismiques

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2018-01-11T08:14:32Z

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Après un séisme, les signaux de déformation les plus précoces ne sont théoriquement pas portés par les ondes P, mais par les perturbations quasi-instantanées du champ de gravité. L'observation de ces faibles signaux, associée à leurs compréhension et modélisation complètes, fourniraient un nouveau type de données avec un fort potentiel pour la détermination rapide de la magnitude des forts séismes. Nous montrons ici que ces perturbations associées à la gravité sont particulièrement bien observées par des sismomètres large-bande localisés à des distances de 1000-2000km du séisme de Tohoku (11/03/2011, magnitude 9.1). Ces signaux précoces sont également précisément modélisés en prenant en compte que la masse du sismomètre est sensible à deux effets : (1) les perturbations directes du champ gravitationnel, essentiellement causées par les compressions/dilatations du milieu par les ondes élastiques "classiques" et (2) les mouvements du sol eux-mêmes induits par les perturbations de gravité dans la Terre. Ce dernier effet peut être vu comme une relaxation élastique de la Terre en réaction aux perturbations de gravité. Les modélisations de ce champ élasto-gravitaire montrent que les amplitudes pré-P observées dans les minutes suivant le séisme de Tohoku (qui atteignent 1.6nm/s^2) sont un indicateur direct d'un séisme majeur.

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Biological implications of sulfide in intermittent estuaries

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2018-01-11T08:13:38Z

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Intermittent estuaries are coastal environments characterized by the partial closure of the estuary's mouth with a sandbar barrier, which separates the estuary from the ocean for extended periods. In recent decades, fish mortalities have been observed in intermittent estuaries around the world, usually associated with the transition from closed to open state. This transition often leads to extensive physical and chemical changes in the estuarine conditions, as water mixing and sediment resuspension are increased, which could result in the oxidation of sediment acid-volatile sulfides (AVS). The oxidative effects of sediment AVS, specifically oxygen depletion, acidification, and metal release, are believed to aggravate water conditions for fish but remain poorly understood. I will present a combination of laboratory experiments and field-scale observations to investigate spatial and temporal variation in sulfur geochemical cycling in the Pescadero Estuary (CA), where fish kills have been observed almost annually for the past two decades. We showed that sulfide was involved in worsening water quality for fish, both directly, as aqueous hydrogen sulfide concentrations were significantly higher than the recommended thresholds for aquatic life, and indirectly, through the oxidation of sediment AVS, which chemically deplete, contaminate, and acidify the water column.

Thrilling advances in the understanding of the up-dip limit of subduction zones and the associated risks of tsunami and earthquakes through scientific drilling (SEMINAIRE ECORD)

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2018-01-11T08:12:40Z

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Tremor and Slow Slip at the ice-bed interface of the West Antarctic Ice Sheet

Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2017-08-22T14:16:25Z

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The Whillans Ice Plain region of the West Antarctic Ice Sheet experiences twice-daily, tidally-modulated slow slip events. During each event, 0.5 m of slip occurs over a 150x150 km area. Sliding initiates at one of several recurring locations and expands outwards with a typical rupture velocity 200 m/s. Slow slip events are accompanied by seismic tremor due to small (meter-scale) repeating earthquakes. Understanding the mechanical processes that gives rise to these curious phenomena has implications for both sea level rise hazard and for our knowledge of faulting processes more generally. We explore these observations using a simplified model that includes the effects of inertia, elasticity, tidal forcing, and rate- and state-dependent frictional sliding. We find that, at the km-scale, slow rupture velocities are explained by basal conditions that are near the steady sliding limit. Such conditions arise in our simulations due to the presence of high pore pressures such that the subglacial effective normal stress is 10 kPa where the ice overburden pressure is 7.2 MPa. Many other Antarctic ice streams experience tidally modulated flow but not sticks-slip, and our model is able to capture this behavior as well. The transition between steady sliding and stick-slip motion —a central hallmark of classical rate-and-state theory— thus explains a wide range of fast sliding behavior within the Antarctic Ice Sheet.

800 millions d'années de variations climatiques et 200 ans d'efforts pour les comprendre

Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2017-06-30T15:25:18Z

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Depuis les travaux de Charles Lyell dans les années 1830, la communauté scientifique tente de comprendre pourquoi le climat de la Terre fluctue à l'échelle des temps géologiques. Au cours des années 1980, le rythme de publications de théories pouvant expliquer ces changements s'est considérablement accéléré. Dans le cadre de ce séminaire, nous passerons en revue les principales théories proposées (volcanisme, paléogéographie, présence ou absence de grandes chaînes de montagnes, cycle organique du carbone, …). Nous tenterons de débusquer leurs forces et leurs faiblesses, et nous aborderons quelques pistes nouvelles potentiellement capables de modifier notre vision du fonctionnement de la surface de la Terre à l'échelle géologique.

Les radionucléides cosmogéniques : des outils de datation pertinents pour l'étude des premiers peuplements

Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2017-06-30T15:24:37Z

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Produits dans l'environnement terrestre lors de réactions nucléaires entre les particules énergétiques issues du rayonnement cosmique et les atomes constitutifs de cet environnement, les radionucléides cosmogéniques à vie longue tels que le Béryllium-10 (10Be, T1/2 1,4 Ma), l'Aluminium-26 (26Al, T1/2 0,7 Ma) et le Chlore-36 (36Cl, T1/2 0,3 Ma) permettent, en utilisant la fraction produite dans l'atmosphère, d'étudier la variations de l'intensité des paramètres qui en contrôlent la production (activité solaire et champ géomagnétique) et de dater sur des gammes temporelles couvrant les 10 derniers millions d'années les dépôts sédimentaires marins et continentaux dans lesquels ils s'accumulent avant de décroître. La fraction produite dans la croûte terrestre (production in situ), précisément mesurable depuis seulement une vingtaine d'années, permet de quantifier les processus de dénudation fonctionnels à la surface terrestre et de dater différents types d'archives sédimentaires sur la gamme temporelle 0,1-5 Ma. Afin de réaliser ces quantifications, une méthode spécifique capable de séparer le radionucléide cosmogénique d'intérêt de ses interférents massiques au moins plusieurs millions de fois plus abondant a dû être développée. Basée sur la caractérisation du nombre de masse (N) et du numéro atomique (Z), la technique de Spectrométrie de Masse par Accélérateur (SMA) appliquée aux géosciences a permis non seulement de reconstituer notamment les variations d'intensité du champ magnétique terrestre au cours des derniers millions d'années, mais aussi de dater des couches fossilifères contenant des restes d'hominidés et d'établir la chronologie de processus ayant impacté leur implantation.

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Water and Carbon Cycles in Terrestrial Ecosystems : Probing Molecular Connections

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2017-06-30T15:23:34Z

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Progress of Strong Motion Prediction Research in Japan Since 1995 Kobe Earthquake

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2017-06-30T15:23:01Z

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It is important to predict quantitatively strong ground motions from the potentially dangerous earthquakes in the vicinity of the target sites for earthquake disaster mitigation. Before the Kobe earthquake of 1995 (M6.9) we did not have any concrete perception on the characteristics of near-fault ground motions from inland, shallow crustal earthquakes, although we had sufficient data from subduction zone earthquakes along the Pacific Plate in the northeastern side of Japan. This was because western Japan had been enjoying the quiescence era after the two large subduction zone earthquakes along the Nankai Trough in 1944 and 1946. The devastating damages to a lot of modern reinforced-concrete buildings and bridges were created during the Kobe earthquake, and so it was our urgent task to reveal the real cause of such heavy structural damage. After a couple of years of intensive studies it turns out that not only complex source effects but also complex site effects play a very important role to generate high amplitudes of velocity pulses, which should be the only cause of the observed devastating damage. Based on the reproduced strong motions, we successfully reproduced building damage to prove that. Since then we have been trying to build a common scheme (Recipe) for quantitative prediction of strong ground motions in the near field of dangerous inland earthquakes. One effort is focused on the description of the detailed yet complex nature of the fault process. The other effort is focused on the delineation of the detailed yet complex nature of the underground structure that would amplify strong motions. In this seminar I would like to present one of our recent achievements in each of these two main subjects. As a final note strong motions from subduction zone earthquakes were proved to be not an immediate threat during the 2011 Tohoku earthquake where we have very small numbers of collapsed buildings. This is because we would not have a coherent velocity pulse from the subduction zone earthquakes away from the site.

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Decoding the record of uplift and erosion in landscape topography

Anaïs SCHNEIDER, Jérôme WEISS, Laurent HUSSON, Mathilde RADIGUET — 2017-06-30T13:27:57Z

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