Sujets de stage proposés par le LPG en 2023
Les candidatures et les demandes de renseignements complémentaires doivent être adressées directement aux directeurs et encadrants dont les coordonnées figurent dans le descriptif de chaque sujet.
Date limite de dépôt des demandes de stage :
- pour les étudiants en M2 EPS/CGE de NU : 11 novembre 2022
- pour les étudiants en M2 hors NU : 18 novembre 2022
- pour les étudiants en M1 et L3 : 9 janvier 2023
Niveau Master 2
Sujet 1 : Rhéologie des mélanges des graines glace-sédiments sous conditions froides – application à la planète naine Cérès et autres corps glacés de système solaire Rheology of mixed ice-sand powders in cold conditions – applications to dwarf planet Ceres and other icy bodies in the solar system
The objective of the internship is to experimentally investigate the rheology of mixed ice-sand powders under the cold conditions experienced in the outer solar system and to relate the results to measurements of downslope flows on Ceres (and other bodies if time allows). This work would be the first to evaluate the role of ices in the mobility of downslope flows on icy bodies and to infer the cohesion properties of icy regolith in Ceres’ conditions. Using a rotating drum apparatus developed at LPG and capable of reaching temperature down to 200°C (Jabaud et al. 2022), it is possible to assess the dynamic angle of friction for a variety of planetary analogue powders, thus providing constraint on the flow mobility at cold surface conditions. First results performed on pure ice powders have already highlighted the strong influence of temperature on the cohesion of small ice grains (Jabaud et al. 2022). The aim of this internship would be to extend these cohesion measurements to mixtures of sand grains and ice grains of the same size mixed in different ratios at different temperatures relevant for Ceres and other more distant icy bodies. Slope movements on icy bodies are likely to be mixtures of ice and sediments so it is important to understand the difference in rheology between ice and ice-sediment mixes, using ice-sand mixtures as planetary analogues. These laboratory measurements of cohesion parameters will be put in to perspective using remote sensing observations of Ceres, and possibly other icy objects. Ceres has been investigated by the DAWN spacecraft and has a wealth of images publicly available as well as digital terrain models derived using stereo-photogrammetry techniques. The intern would survey the data for downslope flows (Sam and Bhardwaj, 2022) and catalogue their morphology. Where available the slopes would be measured with digital terrain models (Park et al. 2019) to understand the mobility of the flows to compare to the rheology measured in the laboratory. The intern would use either ArcGIS or QGIS for this task. This approach could be extended to Vesta or other icy bodies of the solar system, in particular Saturn’s icy moons, for comparison, as time allows.
Encadrants : Susan Conway (LPG Nantes), Riccardo Artoni (Univ Eiffel), Gabriel Tobie (LPG Nantes), Benoit Jabaud (LPG, Univ Eiffel)
Sujet 2 : Fluid flow at Jupiter’s deep interior from observed magnetic secular variation
Magnetic measurements by the Juno mission led to the construction of small-scale field and secular variation (SV) models at the top of Jupiter’s dynamo region (Sharan et al., 2022). Detailed geomagnetic SV models are commonly used to invert for the flow at the top of Earth’s core (e.g. Holme, 2015). In this Master 2 internship we propose to invert the Jovian SV for the flow that induces these field changes deep inside Jupiter’s interior. The student will examine the validity of theoretical assumptions often used in the context of Earth‘s core. In particular, the effects of rapid rotation on compressible fluids will be studied. The student will learn to implement a classical inverse theory code. The results for Jupiter’s deep internal flows will be investigated, including sensitivity to the depth of the dynamo region, validity of the frozen-flux hypothesis, zonality of the flow, degree of field-aligned flow, equatorial symmetry, and more. These results will provide unprecedented information on the dynamics in Jupiter’s interior which may constrain numerical dynamo simulations for the generation of the field by deep convective motions.
Encadrants : Hagay Amit (LPG Nantes), Alexandra Pais, Benoit Langlais (LPG Nantes)
Sujet 3 : Potentiel planétologique de la silice pour préserver la matière organique
De nombreux témoins ont été utilisés pour tracer l’évolution de la vie sur les corps planétaires (dont la Terre) sur de longues durées géologiques. La matière organique qui peut résulter de l’activité biologique est en général destinée à être dégradée par les processus géologiques : les liaisons chimiques des molécules complexes se rompent et la forme résultante ultime est le carbone amorphe. C’est ce qui se passe lors de la maturation des hydrocarbures. Ainsi, les plus vieux témoins de matière organique sur Terre sont des inclusions de carbone dans des stromatolites. Les sépiolites roses du centre de la France sont exceptionnelles au sens où leur couleur rose est due à des molécules organiques complexes, des quinones, qu’elles conservent depuis 40 millions d’années. Ces phyllosilicates sont encaissés soit dans des carbonates (calcaire), soit dans de la silice (opale et calcédoine). Carbonate et silice se comportent différemment à l’irradiation solaire : le calcaire rose perd sa couleur en quelques années alors que les couleurs de l’opale et la calcédoine rose sont réputées stables. Cette observation naturaliste amène l’hypothèse que la silice est un encaissant qui protège les molécules organiques de la dégradation par les UV solaires, quand les carbonates protègent moins. L’objet de ce stage est de tester le potentiel de séquestration et préservation de molécules organiques complexes par la silice sur des durées géologiques longues. L’expérience principale de ce stage sera de mesurer l’intensité de la couleur rose d’échantillons variés (calcaire, opale et calcédoine), puis de soumettre ces échantillons à l’irradiation UV, puis de remesurer l’intensité de la couleur rose après irradiation. Cette intensité sera considérée comme un proxy de la préservation des quinones. L’intensité de couleur sera mesurée par spectrophotométrie d’absorption UV-visible, et l’irradiation sera menée en conditions martiennes et terrestres sous lampes UV monitorées. Une approche par mesure de fluorescence sera également envisagée.
Encadrants : Benjamin Rondeau et Simon Gouzy (LPG Nantes), Fabien Stalport (UPEC, Créteil) pour les expériences d’irradiation, Florian Massuyeau (IMN) pour les mesures spectroscopiques d’absorption et de fluorescence
Sujet 4 : Chemically stratified layers in the ocean of Ganymede and their signatures in observations of the future JUICE mission
Ganymede is the largest icy moon of the Solar system and possesses an internal liquid ocean sandwiched between two layers of ice. The ocean is considered a good potential candidate for extraterrestrial life and its characterization is one of the main goals of the future JUICE mission. The habitability of the ocean largely depends on its composition, dynamics and interactions with the adjacent ice shells. A key question is the dynamical effect of chemicals delivered to the ocean by melting/crystallization at the ocean/ice interface and due to chemical transport across the ice shells. Indeed, local enrichment/depletion in salts may drive chemical convection in the ocean or, on the contrary, lead to the formation of chemically stratified layers which can grow owing to chemical diffusion. Stratifications could prevent chemical mixing and decrease heat transport across the ocean, affecting its habitability potential. The goal of the present study is to define a methodology to determine plausible 1D models of the ocean of Ganymede including chemical stratifications and anticipate the specific signatures of chemically stratified layers in the shape, gravity and magnetic induction data that will be collected by the future JUICE mission. The aim of this project is to establish a proof of concept and a full methodology to make predictions in future observations by the JUICE mission from numerical simulations and a priori constrains on the ocean. The first 2 months of the project will take place at LPG, Nantes (France) with Mathieu Bouffard as main advisor. Numerical simulations of the growth of a chemically stratified layer will be performed in a 3D, thermally convecting rotating spherical shell with the PARODY code to confirm the results of previous 2D Cartesian simulations. As a full exploration of the parameter space would be very cumbersome, only the flux of chemical elements will be varied. The numerical domain will be restricted to a quarter of a spherical shell to save computational time. The shape and time evolution of the stratification will be studied. The student will then come to JPL for 3 months with Steve Vance as the main advisor. Constrains on the global composition of the ocean and on the rate of chemical exchanges with the ice shells will first be determined from the literature in collaboration with Mohit Melwani Daswani. These will then be combined with the results of the numerical simulations to determine plausible 1D chemical profiles of the ocean of Ganymede including chemical stratifications. These models will be used as inputs for the PlanetProfile Python code written by Marshall Styczinski to simultaneously evaluate the signatures of stratified layers in these 1D models on the magnetic induction and gravity field. Preliminary conclusions will be drawn on the interpretation of the data of the JUICE mission. A 20-page report will be provided and the methodology and results will be presented in front of JPL scientists at the end of the internship.
Encadrants : Mathieu Bouffard (LPG Nantes), Steve Vance (JPL)
Sujet 5 : Le rôle des océans dans la modification de la population et de la morphologie des cratères sur Mars
La présence d’anciens océans à la surface de Mars reste l’un des aspects les plus débattus de l’histoire géologique de Mars. Alors que les observations de la géomorphologie et de la minéralogie de la surface démontrent que de l’eau liquide était présente sous forme de ruissellement de surface et de lacs sur les premiers temps de Mars, les preuves de l’existence d’océans sont restées plus évasives. Les aspects en faveur de l’existence d’un ancien océan comprennent la distribution des dépôts deltaïques sur une ligne équipotentielle lorsqu’on tient compte de la déformation crustale post-Tharsis (Di Achille et Hynek, 2010, Perron et Mitrovica, 2006, Cardenas et Lamb, 2022), Les modèles climatiques, d’autre part, suggèrent que la stabilité d’un océan dans les basses terres du nord ou le bassin Hellas serait difficile à atteindre, et impliquerait des conditions très spécifiques pour la composition, la pression et l’isolation atmosphériques (Wordsworth, 2016). De plus, la distribution des minéraux sur les basses terres du nord, où l’eau se serait accumulée, est constituée de roches ignées mafiques et ultramafiques qui sont sèches et très sujettes à l’altération hydrique, et donc leur présence et leur forte concentration est aussi largement incompatible avec la présence d’eau. Ce projet propose le développement d’une observation indépendante basée sur les statistiques de comptage des cratères et leur morphologie pour réévaluer l’hypothèse océanique. Le stagiaire M2, en collaboration avec le Dr Aleksandra Sokolowska (Université de Berne, Université Brown), utilisera le code de physique des chocs iSALE-2D (Wünnemann et al. 2006) et son extension aux matériaux cibles en couches développée par le Dr Sokolowska, pour modéliser les résultats d’un impacteur de différentes tailles, moments et angles, dans une couche d’eau d’une épaisseur allant de zéro (contrôle, conditions actuelles), 100 m, et 1 km, sous gravité martienne. Les résultats des simulations comprendront la morphométrie des cratères, la morphométrie des éjectas et les histogrammes de fréquence des tailles de cratères, comparés entre les différents scénarios d’épaisseur. Le projet vise à mieux comprendre les questions scientifiques suivantes : – Comment la présence d’un océan (couche d’eau de ~1 km d’épaisseur) affecte-t-elle les morphométries des cratères et des éjectas, définies par les rayons et la morphométrie des cratères et des éjectas, et comment se comparent-elles aux scénarios ” océan peu profond ” (~100 m) et ” sec “? – Comment la présence d’un océan filtre-t-elle la taille des cratères, et donc affecte-t-elle l’histogramme des statistiques de taille des cratères – Observons-nous des différences dans les statistiques de taille des cratères dans les régions qui étaient couvertes par l’ancien océan hypothétique (Hellas, basses terres du nord) et les régions qui étaient probablement sèches au cours des périodes noachienne et hespérienne (par exemple, Arabia Terra)? Qu’en est-il des régions qui étaient sous glaciation dans la région circumpolaire sud de Dorsa Argentea? Les résultats permettront de mieux comprendre les enregistrements de cratères sur Mars, et de savoir si nous pouvons ou non utiliser les histogrammes de fréquence de taille, et la morphométrie des cratères, pour interroger la présence ou l’absence d’anciens océans sur Mars.
Encadrants : Anna Grau Galofre (LPG Nantes) et Susan Conway (LPG Nantes)
Sujet 6 : Role of carbon in the composition and formation of the dwarf planets and the icy moons of the giant planets
Dwarf planets like Pluto and icy moons like the satellites of Jupiter and Saturn record the composition of the solids present in the solar nebula at the time of their formation. The composition of these solids, and those of the planets and moons, depends on the position of the “ice line” beyond which water ice crystallizes, the “soot line” beyond which carbon condenses into organic compounds, and the temperature distribution in the nebula. Our recent models show the importance of compounds of organic origin to explain the structure and the thermal evolution of these bodies. The proposed subject aims at establishing the composition of icy moons and dwarf planets and their evolution from astronomical observables such as the moment of inertia. The subject may include experimental measurements and modeling of the density and the thermal conductivity of organics in addition to a deep literature search. It will also include a study on the kinetics of carbonaceous matter transformation. The results will be included into density profile models and thermal evolution models of these bodies. The selected candidate must demonstrate skills or interest in high-pressure high-temperature experiments or/and thermodynamics. The experimental and theoretical study will be conducted between Lyon and Nantes. This is part of the PROMISES project (PI C Sotin) funded by the ERC.
Encadrants : Christophe Sotin (LPG Nantes) & Bruno Reynard (LGL Lyon)
Sujet 7 : Les isotopes du fer comme traceur des hétérogénéités Redox du manteau Indien
La fugacité d’oxygène (fO2) est une propriété thermodynamique intrinsèque qui mesure le potentiel oxydant d’un système et contrôle la spéciation des éléments multivalents. Une fO2 élevée désigne par exemple un système oxydé caractérisé par des rapports Fe3+/Fe élevés (Fe= Fe2+ + Fe3+). La fO2 de la Terre interne est un paramètre important qui influence aussi bien les processus magmatiques de fusion partielle ou de différenciation, que les paramètres géophysiques de conductivité électrique ou de vitesse de propagation des ondes sismiques dans le manteau. Depuis plusieurs décennies, la caractérisation de la fO2 du manteau terrestre est un sujet de controverse. L’étude du rapport Fe3+/Fe dans les produits et résidus de fusion partielle tient une place centrale dans les débats en cours sur cette thématique de recherche. Une question fondamentale se pose notamment sur le rôle de la fusion partielle pour connecter les fO2 des basaltes et péridotites résiduelles à celle du manteau convectif non fondu. L’étude du fractionnement des isotopes de fer (noté 56Fe, déviation en ‰ du rapport 56Fe/54Fe par rapport à la valeur référence du standard international) peut potentiellement apporter de nouvelles contraintes sur cette question. En effet, l’état d’oxydation du fer exerce un contrôle important sur la magnitude du fractionnement des isotopes du fer. L’énergie de liaison augmentant avec la charge des cations, l’isotope lourd du fer (56Fe) favorisera donc le Fe3+ par rapport au Fe2+. Par ailleurs, ces deux états d’oxydation du fer montrent des comportements géochimiques contrastés pendant la fusion partielle. Le Fe2+ est compatible (D~1) et le Fe3+ modérément incompatible (D~0,4).
Encadrant : Antoine Bézos (LPG Nantes)
Sujet 8 : Analyse des répliques du séisme du Layon de juin 2019 : estimation des paramètres de source du choc principal et du champ de contrainte local
Le 21 juin 2019 à environ 6h50 TU, un séisme de magnitude Ml=4.9 a secoué la région du Layon, entre Cholet et Saumur, et a été largement ressenti dans une large zone des Pays de la Loire et du Poitou. Une équipe du LPG et de l’OSUNA a installé dans l’après-midi du 21 juin 2019 un réseau de 8 stations accélérométriques dans la zone épicentrale. Ce réseau a permis de détecter près de 200 répliques (stage de Céline Hourcade en 2020) dont la répartition semble correspondre au mécanisme au foyer estimé à partir des stations du réseau permanent (cisaillement dextre sur un plan E/O). L’objectif du stage est d’obtenir à partir de ce jeu de données des informations plus précises sur les paramètres de source du choc principal. L’étudiant devra d’abord effectuer une relocalisation des répliques par différentes approches, notamment par double-différence (logiciel HypoDD). Cette étape permettra d’affiner la position des séismes et donc la géométrie du plan de faille. Il conviendra, ensuite, de déterminer les magnitudes des événements, si possible des magnitudes de moment par une approche spectrale (logiciel SourceSpec) afin d’en produire un catalogue complet. Une localisation précise des répliques devrait en outre permettre d’étudier la polarisation des ondes S et possiblement l’anisotropie (shear-wave splitting) due à la présence de fractures orientée parallèlement à la contrainte horizontale maximale. L’obtention de cette information donnerait accès à l’orientation locale du champ de contrainte, paramètre clef pour la compréhension de l’origine de la sismicité à l’échelle régionale.
Encadrants : Mickaël Bonnin (LPG Nantes) et Clément Perrin (LPG Nantes)
Sujet 9 : Etude morphologique et minéralogique des sites d’atterrissage lunaire : d’Apollo à Artemis
Dans les prochaines années, la Lune sera le corps planétaire le plus visité par les agences spatiales et certaines compagnies privées de différentes nations. La Lune est un cas unique au sein du système solaire. C’est le seul corps planétaire pour lequel on dispose à la fois d’échantillons bien documentés et de jeux de données d’imagerie satellitaires à très haute résolution, et ce dans plusieurs gammes de longueurs d’ondes, dans un cas où il n’y a pas d’atmosphère pour perturber le signal. Le sujet du stage consistera à traiter, analyser et fusionner des jeux de données orbitaux et in situ, en commençant par les sites d’atterrissage Apollo, afin de caractériser au mieux la composition et la mise en place des terrains. Une partie du travail sera consacrée à la reconstitution 3D d’affleurements rocheux et d’échantillons lunaires prélevés sur ces affleurements, lorsque les données photographiques disponibles dans les archives le permettent. Une première approche effectuée en 2022 a déjà démontré la faisabilité de ces reconstructions 3D. Ces modèles seront replacés dans le contexte plus général déterminé par imagerie satellite (données à très haute résolution LRO, imagerie multispectrale Kaguya/Clementine et imagerie hyperspectrale M3). Une application particulière sera portée à l’analyse des roches ignées et des brèches d’impact, et à l’influence du régolite sur la signature spectrale vue depuis l’orbite. L’un des objectifs sera de relier les propriétés spectrales des roches et sols lunaires à leur degré de vieillissement (processus d’altération spatiale) et à leur composition, notamment leur teneur en fer et en Titane. Pour ce faire, une comparaison détaillée des spectres d’échantillons lunaires bien caractérisés sera effectuée avec les données hyperspectrales orbitales M3 acquises sur les sites Apollo, en apportant une attention particulière aux échantillons prélevés sur des cratères d’impact récents (ayant excavé des roches peu altérées). Ces techniques spectroscopiques de cartographie du fer et du Titane permettront d’affiner les prédictions concernant les futurs sites d’atterrissage des missions du programme Artemis à partir des données orbitales et bientôt in situ.
Encadrants : Stéphane Le Mouélic (LPG Nantes), Nicolas Mangold (LPG Nantes)
Sujet 10 : Etude des régimes hydrauliques des dépôts sédimentaires fluviaux de Gale crater, Mars
Le rover Curiosity a observé dans Gale crater un ensemble des roches sédimentaires fluvio-lacustres avec présence locale de dépôts éoliens. Tandis que les facies sédimentaires éoliens et lacustres commencent à être bien connus, les dépôts fluviaux sont diversifiés en texture et facies (conglomérats, grès avec stratification entrecroisées…). L’objectif du stage sera (1) de reprendre des données in situ du rover Curiosity et les images orbitales haute résolution d’imagerie visible couleur et stéréoscopique (HRSC, HiRISE et CaSSIS) afin de retracer les principales unités fluviales et les contacts géologiques avec d’autres unités, et les identifier sur les panoramas d’images au sol prises par le rover Curiosity et leurs équivalents en 3D, puis (2) coupler ces données avec les facies correspondant sur les images de proximité MAHLI et ChemCam pour en déduire des régimes fluviaux (orientation, débits estimés, sources, etc.) . Certains aspects de ces travaux seront traités avec des outils de Réalité Virtuelle.
Encadrant : Nicolas Mangold (LPG Nantes)
Sujet 11 : Étude de la potentielle activité quaternaire du Cisaillement Sud Armoricain (CSA) via une approche géomorphologique et géophysique
La région du nord-ouest de la France est traversée par une multitude de failles crustales et de zones de cisaillement héritées, pour la plupart, du Paléozoïque. Ces cicatrices témoignent d’une histoire riche, des orogénèses cadomienne (650-540 Ma) et hercynienne (370-300 Ma), en passant par l’ouverture des bassins Méso-Cénozoïque et différentes phases de compressions Cénozoïque. Cependant, une question centrale demeure: comment ces zones de discontinuités majeures sont-elles impliquées, voire réactivées, dans le champ de contraintes régional actuel ? Le sismicité historique et instrumentale régionale montre une activité modérée, semblant suivre une direction SE-NW, de l’Auvergne au Finistère, en accord avec la direction des grandes zones de cisaillements, dont le CSA. Malgré ces observations il reste difficile de clairement identifier quelles sont les failles actives de la région (c.-à-d. actives au cours du quaternaire, soit dans les 2 derniers Ma) et quel serait le moteur de la déformation. En effet, la France métropolitaine est située loin des frontières de plaques et est désormais considérée comme une zone continentale stable soumise à un champ de déformation faible, en particulier dans la région grand-ouest. Cela étant, le récent séisme du Teil en 2019 a mis en évidence la méconnaissance des failles actives en France métropolitaine, et la nécessité de mieux les caractériser sur l’ensemble du territoire. Ce stage propose d’analyser une des structures majeures de la région, le CSA. En se basant dans un premier temps sur les données hautes résolutions disponibles (imagerie satellitaire, topographie), l’étudiant.e réalisera une cartographie fine du CSA et une analyse des interactions avec la morphologie (pente, cours d’eau, etc) associée à des dépôts quaternaires. Dans un second temps, les sites d’intérêts identifiés pourront être étudiés sur le terrain afin de compléter des mesures géologiques et préparer une instrumentation géophysique non destructive (électrique, radar, sismique) afin d’évaluer la structure du CSA en profondeur, et son lien avec les escarpements observés en surface. Le but étant à la fois de détecter et de localiser le plus précisément possible d’éventuelles discontinuités, mais aussi de caractériser la nature des terrains associés et, le cas échéant, de quantifier l’épaisseur de sédiments présents. Si le temps le permet, l’étudiant.e participera à la réalisation de tranchée paléosismologique et de constater si les sédiments sont bien affectés par une potentielle déformation récente.
Encadrants : Clément Perrin (LPG/OSUNA), Philippe Steer (Géosciences Rennes), Donatienne Leparoux (UGE), Sergio Palma Lopes (UGE)
Sujet 12 : Cartographie LiDAR hyperspectral 2017-2021 de l’estran de Jard sur Mer
Un suivi aéroporté du littoral est effectué tous les ans depuis 2017 sur l’estran et les falaises de Jard-sur-Mer. L’hyperspectral permet de cartographier en détail la géologie en 2017 mais la majorité des acquisitions suivantes a été fait en LiDAR à retour d’onde. Le but de ce stage est d’étudier ces deux sources de données pour démontrer ou pas qu’un état de surface LiDAR peut nous renseigner sur la géologie des surfaces. Un secteur plus étroit est suivi en photogrammétrie drone, LiDAR terrestre et hyperspectral panoramique de terrain. Il servira de zone de validation.
Encadrants : Patrick Launeau (LPG Nantes), Pierre Strzerzynski (LPG Le Mans)
Niveau Master 1
Sujet 1 : Quantification des volumes sédimentaires de l’arche de Fitzcarrald au cours du temps (sud-Pérou) : une approche source-to-sink pour la compréhension de la destruction d’un haut plateau orogénique : l’Altiplano
L’arche de Fitzcarrald est un megafan sédimentaire déposé au pied de la Cordillère des Andes au sud-Pérou dans le piedmont amazonien. La source des sédiments est la partie nord de l’Altiplano andin. L’Altiplano étant le second plateau le plus haut au monde situé dans les Andes Centrales, caractérisé par une faible amplitude de relief, perché à plus de 3800 m d’altitude. Ce dernier s’étend sur plus de 1800 km pour une largeur de ~350 km. Dans sa partie nord, ce haut plateau orogénique est incisé profondément par les rivières Apurimac et Urubamba qui sont les vecteurs du transfert sédimentaire vers l’arche de Fitzcarrald. Il a été montré que dans les zones amonts de ces rivières, les taux d’exhumation augmentent depuis 5 millions d’années. Le but de cette étude est de quantifier les volumes de sédiments déposés au cours du temps à partir de la littérature existante afin d’identifier si cette accélération des taux d’exhumation peut être corrélée ou non à une augmentation des taux de sédimentation au niveau du piedmont amazonien. Il s’agira de vérifier si les volumes produits au niveau de la chaîne de montagne (source) sont compatibles avec les volumes déposés au niveau de l’arche de Fitzcarrald (sink). Si oui, de définir la durée du transfert des sédiments depuis les zones amonts, vers l’aval. Cette analyse permettra de définir, en partie, le degré de stabilité des hauts plateaux orogéniques tel que l’Altiplano et d’identifier les mécanismes de leurs destructions.
Encadrant : Benjamin Gérard (LPG Nantes)
Sujet 2 : Identifier et quantifier les mécanismes de préservation et de destruction des hauts plateaux orogéniques : approche numérique appliquée à l’Altiplano andin
Les hauts plateaux orogéniques (Tibet, Altiplano) sont des objets géologiques remarquables caractérisés par de faibles amplitudes de reliefs, perchés à des altitudes élevées (> 3.8 km d’altitude). Ces objets sont métastables d’un point de vue géomorphologique. En effet, compte tenu de leurs altitudes, et du fort potentiel d’érosion associé, ces objets devraient être soumis à une dénudation et une incision intense. Or, le plateau tibétain et l’Altiplano perdurent depuis des millions d’années. Quels mécanismes peuvent expliquer leurs préservations sur de longues durées ? Cette étude est inspirée d’un cas naturel : l’Altiplano. Il s’agit du second plateau le plus haut au monde situé dans les Andes Centrales, caractérisé par une faible amplitude de relief, perché à plus de 3800 m d’altitude. Ce dernier s’étend sur plus de 1800 km pour une largeur de ~350 km. L’ensemble est soutenue par une croûte continentale de plus de 70 km d’épaisseur. De surcroît, une importante région de l’Altiplano actuel est endoréique avec le lac Titicaca comme niveau de base à 3800 m d’altitude. L’objectif de ce stage est de tester numériquement, à l’aide du programme FastScape, des setups simples et génériques basés sur les géométries de l’Altiplano. Il s’agira de quantifier les effets de la variation de paramètres tels que le soulèvement, l’érodabilité, la concavité du système hydrographique, les taux de précipitation ou encore l’influence de la flexure sur la destruction ou la préservation de la topographie. Les résultats devront être confrontés aux données existantes pour l’Altiplano.
Encadrant : Benjamin Gérard (LPG Nantes)
Sujet 3 : Quels sont les impacts de l’activité des « Cable Bacteria » sur la préservation des tests de foraminifères benthiques dans les sédiments ?
La compréhension de certains processus diagénétiques dans les sédiments marins a été remise en question récemment par la découverte surprenante de courants électriques liées à la présence de bactéries appelées « Cable Bacteria » (CB) (Nielsen et al., 2010, Nature ; Pfeffer et al., 2012, Nature). Les CB sont des bactéries appartenant aux Deltaproteobacteria multicellulaires, filamenteuses de taille centimétrique appartenant à la famille des Desulfobulbaceae. La découverte des courants électriques dans les sédiments marins vient d’une simple observation que la biogéochimie conventionnelle ne peut pas expliquer : l’oxydation des sulfures dans la zone profonde anoxique est étroitement couplée à la réduction de l’oxygène à la surface du sédiment, réactions pouvant prendre place à des distances de plusieurs centimètres. La séparation spatiale des processus d’oxydation et de réduction par les CB représente un clivage dans la cascade conventionnelle de processus redox (Nielsen and Risgaard-Petersen, 2015). Les CB sont présentes dans tous les sédiments marins, des environnements côtiers riches en sulfures en passant par les bassins océaniques hypoxiques, aux vasières côtières, aux zoneshydrothermales et aux mangroves (Burdorf et al. 2017 ; Larsen et al. 2014 ; Malkin et al. 2014 ; Nielsen and Risgaard-Petersen 2015 ; Rao et al. 2016 ; Seitaj et al. 2015). Voir le sujet complet
Encadrants : Emmanuelle Geslin (LPG Angers), Edouard Metzger (LPG Angers), Maxime Daviray (LPG Angers)
Sujet 4 : Effet de la pression sur la basicité optique des verres
Une étude récente (Morizet et al., 2022) menée dans le cadre du projet ANR Iodine-CLEAN-UP a montré que la solubilité de l’iode dans des matrices vitreuses aluminoborosilicatées synthétisées sous conditions de haute-pression est positivement corrélée au paramètre de basicité optique des verres (ΛGlass). Ce paramètre électrochimique qui traduit la capacité des oxygènes à rendre leurs électrons rend compte de la composition chimique globale de chaque matrice et pourrait servir de paramètre qualitatif pour une future modélisation de la solubilité de l’iode. Du fait de la petite taille des échantillons (quelques mm2), de leur coloration liée à l’iode et leur mode de synthèse (haute-pression), les valeurs de ΛGlass sont obtenues par un calcul approximatif. En particulier, l’effet de pression reconnu pour affecter la structure atomique des matrices vitreuses (ex : distribution des espèces BO3 et BO4) sur le paramètre ΛGlass est actuellement inconnu. Dans le travail de recherche proposé, nous partirons d’une série de verres de compositions connues dans le système SiO2-Al2O3-B2O3-CaO-Na2O et synthétisés sous conditions de pression jusqu’à 2.0 GPa. Nous mesurerons le ‘band gap’ par spectroscopie UV-visible, les indices de réfraction des verres par réfractométrie pour déterminer leur basicité optique. Nous serons en mesure de contraindre l’effet de pression sur la basicité optique. Nous mettrons en parallèle les résultats obtenus avec les données déjà acquises sur la structure atomique de ces verres : coordinance de Al et B. L’objectif final étant de proposer un modèle d’évolution de la basicité optique en fonction à la fois de la composition chimique des verres et de la pression de synthèse.
Encadrant : Yann Morizet (LPG Nantes)
Niveau Licence 3
Sujet 1 : Étude du refroidissement de matériau rocheux exposés au vide
Dans le cadre d’un modèle de formation des lunes de Mars par impact géant, les matériaux rocheux éjectés en orbite vont se refroidir en étant exposés au vide spatial. L’étude consiste à étudier les caractéristiques de ce refroidissement, en particulier l’évolution de la température au sein du matériau rocheux. Le problème est donc du refroidissement par conduction au sein du matériau avec échange de chaleur par sa surface exposée au vide.
Encadrant : Pascal Rosenblatt (LPG Nantes)
Publié le 14 novembre 2022