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Géosciences Rennes
UMR 6118
Université de Rennes1
Campus de Beaulieu
35042 Rennes Cedex

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Sujets de thèses 2009

Géosciences Rennes propose plusieurs sujets : ils sont consultables en ligne sur le site de l’Ecole doctorale SDLM


Evaluation qualitative et quantitative àdifférentes échelles de temps des impacts des évènements climatiques extrêmes sur le littoral Nord-Atlantique français

Directeur de thèse : Jean-Jacques TIERCELIN & Jean-Noë l PROUST

jean-jacques.tiercelin@univ-rennes1.fr ; jean-noel.proust@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 67 74 & 02 23 23 57 26

Descriptif :

La nature et la forme des littoraux actuels résultent de la succession de phases de construction et de destruction liées àdes événements climatiques et hydrodynamiques extrêmes. Quantifier les fréquences et les impacts de ces événements extrêmes sur les morphologies littorales est désormais une nécessité absolue du fait de l’accroissement de la pression anthropique et de l’émergence de nombreux projets techniques en zone littorale. L’originalité de ce projet est d’intégrer deux approches : 1) une démarche de compréhension de la morphodynamique des littoraux àdes échelles de temps courtes ; 2) une approche « statistique » àune échelle de temps longue (millénaire). Cette échelle est accessible par carottage dans les bassins d’arrière-plage via l’étude de marqueurs spécifiques sédimentologiques et faunistiques/floristiques, couplée àune chronologie fine. Les fréquences des événements extrêmes et leur variabilité peuvent ainsi être évaluées, et leurs impacts quantifiés pour une meilleure gestion de nos zones littorales en danger face aux changements climatiques annoncés et une compréhension fine de la dynamique des lignes littorales anciennes ayant façonné notre Planète. L’équipe encadrante dispose d’atouts essentiels : multidisciplinarité - grande connaissance des milieux littoraux - solide expérience du travail en collaboration - forte capacité de mobilisation de moyens d’acquisition et traitement de données - intégration dans un projet national INSU.




Contribution des données d’“âge de l’eau†àla connaissance et àla gestion des ressources en eau souterraine en contexte cristallin

Directeur de thèse : Tanguy Le Brogne, Philippe Davy

philippe.davy@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 65 65

Descriptif :

Mesurer les temps de résidence de l’eau dans les aquifères est un enjeu scientifique majeur en hydrogéologie pour la caractérisation des milieux et l’évaluation de leur vulnérabilité aux pollutions. La plupart des méthodes sont basées sur la concentration des éléments présents dans l’atmosphère qui se dissolvent dans l’eau au moment de la recharge. Mais traduire une concentration prélevée en « Ã¢ge de l’eau  » n’est strictement valable que pour les écoulements monodimensionnels sans dispersion. Dans les aquifères, les mélanges d’eau de différents âges et origines rendent l’interprétation de la mesure beaucoup plus complexe. L’objectif de cette thèse est d’améliorer la modélisation de l’âge de l’eau pour les aquifères complexes et spécialement les aquifères en domaine géologique cristallin en utilisant des contraintes hydrologiques (tests de puits, tests d’interférence, essais de traçage) et hydrochimiques (composition en éléments majeurs et traces). La démarche sera mise en Å“uvre sur les sites de l’ORE H+ (Réseau National de sites hydrogéologiques) et spécialement sur le site de Ploemeur (Bretagne) suivi plus de dix ans par Géosciences Rennes.




Croissance et réorganisation du réseau hydrographique en contexte orogénique

Directeur de thèse : Jean Van Den Driessche

Jean.Van-Den-Driessche@univ-rennes1.fr

Tél. 02-23-23-56-86, 06-07-06-76-94

Descriptif :

Le réseau hydrographique exerce un contrôle de premier ordre sur la dynamique des reliefs et l’érosion des chaînes de montagnes. A grande échelle, pour des chaînes linéaires rectilignes, la morphologie résultant du développement d’un réseau hydrographique est relativement simple et se marque par l’existence d’une succession régulière de grandes vallées et de crêtes orthogonales àla direction générale de la chaîne. D’autres chaînes présentes des formes fortement arquées (syntaxes) où la géométrie 3D du réseau plus complexe a évolué àpartir d’une géométrie simple rectiligne. La géométrie finale du réseau peut alors provenir soit de la déformation passive soit du réagencement par capture du réseau préexistant. La croissance et la réorganisation du réseau hydrographique dans les chaînes renseignent ainsi directement, d’une part, sur l’évolution des pentes régionales et la géodynamique et, d’autre part, sur la cinématique de la déformation. Ce projet implique une double analyse : celle de la dynamique du réseau au cours de la croissance de la chaîne et celle de la déformation du substratum incisé par ce réseau, en particulier du fluage ductile lorsque le niveau d’érosion de la chaîne le permet. L’accent sera mis en particulier sur l’évolution du réseau hydrographique des Alpes franco-italiennes, du Haut-Atlas du Maroc et du versant sud des Pyrénées.




Dynamique des reliefs et des réseaux hydrographique en contexte de fort gradient climatique : modélisation analogique et application àl’évolution géomorphologique du front andin Nord Ouest de l’Argentine : Cordillère Orientale et Sierras Pampeanas) »

Directeur de thèse : Stéphane BONNET, Alain Crave

sbonnet@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 56 90

Descriptif :

L’objectif de cette thèse est de quantifier et modéliser l’érosion et l’évolution d’un relief orogénique suite àl’établissement d’un gradient de précipitation de type orographique, situation classique lorsque la croissance d’un relief se produit perpendiculairement aux vents dominants. Les conséquences géomorphologiques de l’établissement d’un tel gradient climatique ont été très peu étudiées jusqu’àprésent, bien qu’il s’agisse d’une situation idéale pour investiguer les interactions entre tectonique, érosion et climat. Ce problème sera abordé par des modélisations expérimentales inédites d’érosion de reliefs, qui seront réalisées au laboratoire de modélisation de Géosciences Rennes. Ces modélisations seront confrontées àl’étude détaillée de l’évolution topographique de différents secteurs du front des Andes en Argentine, région propice àl’étude des interactions entre processus de surface et profonds : les reliefs formés par l’émergence des structures tectoniques compressives forment des barrières aux circulations atmosphériques issues de l’Atlantique, àl’origine de forts effets orographiques, dont la chronologie de développement est relativement bien connue. Les travaux seront menés en collaboration avec l’Université Nationale de Tucuman / CONICET (Argentine)




Variation Séculaire récente dans l’hémisphère sud

Directeur de thèse : Annick Chauvin (PR) et P. Roperch( DR, IRD)

Annick.Chauvin@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 60 92

Descriptif :

La variation séculaire du champ magnétique terrestre (CMT) est le seul observable reflétant les mouvements de convection dans le noyau ; elle module en partie le taux de production des isotopes cosmogéniques et son rôle éventuel dans les variations climatiques fait l’objet d’une vive controverse. Si les mesures directes permettent de remonter de quelques siècles dans le passé, seule l’aimantation des terres cuites et des roches permet de l’étudier àl’échelle des derniers millénaires. Les modèles de champ globaux publiés ont de fortes limitations dues àla très inégale répartition géographique des données (75 % provenant de l’Ouest de l’Eurasie). Nous pourrons progresser si de nombreuses données magnétiques sont acquises sur des sites de l’hémisphère sud. L’Amérique du Sud (particulièrement l’Equateur et le Chili) sont des cibles privilégiées pour ce type d’étude (volcans récents et sites archéologiques en grand nombre). Avec des archéologues et des volcanologues, nous étudierons l’aimantation de matériaux datés àl’échelle des 4 derniers millénaires. Nos collègues sont très intéressés par ce travail, l’aimantation étant àterme un outil de datation.




Physique du transport sédimentaire et morphodynamique des rivières : mesures in situ haute résolution, expérimentation et modélisation numérique

Directeur de thèse : Philippe Davy, Dimitri Lague, Alexandre Valance

Philippe.Davy@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 60 75

Descriptif :

Le transport sédimentaire en rivière est un phénomène extrêmement complexe qui associe une forte variabilité des forçages hydrauliques (crues, turbulence) àune très grande hétérogénéité des matériaux transportés et de la rugosité du lit. Les modèles actuels d’érosion restent rudimentaires vis-à-vis de cette complexité, et essentiellement empiriques. En conséquence, les prédictions réalisées en termes d’évolution des morphologies fluviales sont souvent extrêmement simplistes vis-à-vis de la complexité des dynamiques naturelles (tresses, dynamique de chenaux, méandres, ...) et de leur conséquences sur l’efficacité du transport sédimentaire. L’objectif de cette thèse est d’identifier les processus physiques pertinents dans les systèmes fluviatiles complexes (polydispersité, variabilité des débits), et de proposer une nouvelle orientation àla modélisation de ces phénomènes àpartir d’une critique des modèles actuels. L’étude associera 3 approches : (i) des mesures inédites de l’évolution de rivières àtrès haute résolution par Scanner Laser Terrestre ; (ii) une étude expérimentale sur des dispositifs originaux reproduisant une partie de la complexité naturelle ; (iii) l’intégration des résultats précédents dans le modèle numérique de rivière (€ros) développé àRennes.




Pourquoi la teneur en matière organique dissoute des masses d’eau continentale augmente-t-elle ?

Directeur de thèse : Gérard Gruau et Anne-Catherine Pierson-Wickmann

gerard.gruau@univ-rennes1.fr ; anne-catherine.pierson-wickmann@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 50 56

Descriptif :

De nombreuses masses d’eau continentales terrestres voient leur concentration en matière organique dissoute (MOD) fortement augmenter depuis 2 décennies, posant des problèmes de traitement de potabilisation de l’eau, mais aussi sur la déstabilisation du réservoir externe du cycle du carbone. Cette augmentation est-elle due àun accroissement de la production de biomasse végétale ou du transfert du stock de carbone contenu dans les sols ? La géochimie isotopique du carbone et de l’azote sont des outils susceptibles de trancher entre ces deux hypothèses. Des questions restent ouvertes : est-ce que la MOD générée par le phytoplancton est en équilibre isotopique avec la matière organique particulaire ? Est-ce que les variations isotopiques sur une masse d’eau sont spécifiques ou non àcette dernière ? Est-ce que les sédiments stockés au fond des masses d’eau contribuent àenrichir les masses en MOD ? Y a-t’il d’autres réservoirs contributifs (dans les sols) ? Des études au laboratoire et sur le terrain permettront de procéder àun inventaire quantitatif des sources externes et internes de MOD ans les masses d’eau, en milieu anthropisé.




Déformations de grande longueur d’onde (x1000 km) et comportement des systèmes fluviatiles associés. Le cas de l’Afrique au Mésozoïque

Directeur de thèse : François GUILLOCHEAU

francois.guillocheau@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 56 24

Descriptif :

L’objectif de cette thèse est de comprendre les effets des déformations de très grande longueur d’onde (x1000 km), d’origine mantellique, sur la dynamique des systèmes sédimentaires continentaux associés. Les objets étudiés sont les grands épandages fluviatiles mésozoïques africains (Karoo, Grès nubiens..). Ce projet s’inscrit dans le cadre de l’ANR « TopoAfrica  ». Il s’agit de :

* Mesurer àpartir d’une géométrie 3D de l’architecture stratigraphique, les mouvements verticaux de grande longueur d’onde et de faible amplitude sur des échelles de temps de plusieurs dizaines de millions d’années ;

* Construire un modèle sédimentologique et stratigraphique prédictif de comportement de ces grands piémonts fluviatiles ;

* Intégrer ces déplacements verticaux et les géométries sédimentaires résultantes àune simulation numérique de la dynamique de l’érosion continentale basée sur le code TOPOSED, développé actuellement àGéosciences Rennes, permettant de coupler les mouvements verticaux de la lithosphère et du manteau àdes processus de surface (érosion, transport, sédimentation).




Datation et caractérisation des processus minéralisateurs àl’Archéen : de l’affleurement àla nano SIMS. Application àl’Antimony Line, ceinture de roches vertes de Murchison, Afrique du Sud.

Directeur de thèse : Marc Poujol e Philippe Boulvais

marc.poujol@univ-rennes1.fr, philippe.boulvais@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 62 08 - 02 23 23 61 79

Descriptif :

Une grande part des ressources minérales mondiales s’est formée durant l’Archéen, période de l’histoire de la Terre durant laquelle les modalités de formation des gisements minéraux majeurs sont peu connues. Une façon de discuter cette question est de décrire simultanément la géologie de la croà»te, la nature des fluides minéralisateurs et la datation des événements. L’interprétation des âges obtenus par les méthodes conventionnelles in-situ (U-Pb sur minéraux accessoires) doit passer par la caractérisation, aux mêmes échelles, des processus de diffusion, de recristallisation et d’interaction avec des fluides. Il s’agit donc de dater par U-Pb des objets in-situ (donc en contexte) avec une grande résolution spatiale tout en réalisant, àla même échelle, une imagerie texturale et chimique, accompagnée d’une caractérisation isotopique en oxygène. Ces deux approches isotopiques seront menées par l’emploi simultané de méthodes conventionnelles et frontières, ce dernier point grâce àla mise au point, déjàinitiée, des analyses U-Pb et O sur la sonde ionique de type Nano-SIMS, implantée àRennes. Ici, nous proposons d’étudier les minéralisations (Au, Sb) de la « Antimony Line  » (ceinture de roches vertes de Murchison, Afrique du Sud) formée lors d’évènements géologiques vers 3.1-3.0 Ga. Le potentiel de la cible, testé par l’équipe proposante, s’avère très élevé pour répondre aux questions tant méthodologiques que fondamentales ici posées.




Mécanique des failles àfaible pendage : fracturation dans les zones de subduction continentales et les unités métamorphiques exhumées

Directeur de thèse : J.P .Brun, F. Gueydan et P. Pitra

frederic.gueydan@univ-rennes1.fr

Tél. 02 23 23 51 83

Descriptif :

L’impact de la dynamique de retrait des zones de subductions (slab rollback) sur les mécanismes d’exhumation des roches de (très) haute pression a été discuté récemment. A l’inverse, les processus permettant l’arrachement et l’empilement des unités métamorphiques dans la zone de subduction n’ont quasiment pas été étudiés. Ce projet de thèse concerne la mécanique de cet arrachement afin de mieux contraindre l’initiation et le développement du rollback et ses conséquences sur l’exhumation des roches métamorphiques. On étudiera 1) la formation et le rôle des failles parallèles aux foliations développées en haute pression et 2) la mécanique des failles de détachement formées lors de l’extension consécutive àl’exhumation des unités HP. En combinant l’analyse de la déformation àdes conditions pression-température correctement contraintes (tectonique et pétrologie métamorphique) et modélisation analogique et numérique, cette étude vise àmieux contraindre le couplage entre unités fragiles et ductiles àfaible profondeur (<5km) dans les roches métamorphiques, encore chaudes, en fin d’exhumation. Ce projet de thèse permettra de mieux comprendre 1) la rhéologie des zones de subduction àdifférentes échelles, et 2) la mécanique de l’épaississement crustal et donc de l’orogenèse.