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Early Cambrian biota and paleoenvironmental changes recorded in the Eastern Yangtze gorges and western Zhejiang, China

/ Zhang Lei / Université Lille1 - Sciences et Technologies, China University of Geosciences (Wuhan, Chine) / 03-02-2015
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L'impacte des changements environnementaux marins (comme les conditions redox) sur l'explosion radiative du Cambrien inférieur des animaux à squelettes est une des questions majeures posées de longue date. Une étude intégrée sur l'enregistrement paléontologique, géochimique et des pyrites framboïdes, a été menée sur les Formations de Shuijingtuo et d'Hetang, qui affleurent respectivement dans les provinces de Hubei et de Zheijiang. Des fossiles de métazoaires et de petits coquillages fossiles (SSF) abondants et bien préservés sont ici rapportés au sein des roches sédimentaires noires de la Formation de Shuijingtuo. La présence de SSF, de microfossiles siliceux et d'acritarches est aussi documentée au sein des argilites et des jaspes noires de la Fm d'Hetang. Des proxys géochimiques indiquent que dans le bassin protégé de la région des Trois Gorges une diminution périodique de l'anoxie a eu lieu durant le Qiongzhusien, en relation avec des changements du niveau marin et d'upwelling. Des fluctuations fréquentes de l'oxygénation ont été détectées en utilisant appliquant des analyses en ICP-MS sur des lamines alternantes d'argilites noires et de carbonates lesquelles sont présentes sur la partie supérieure de la Fm de Shuijingtuo. L'augmentation de l'oxygénation de la plateforme de Yangtze a été également reconnue ici à travers l'étude de la Fm. Hetang et elle peut être corrélée avec des formations équivalentes qui affleurent dans d'autres endroits de Chine méridionale. Des différences bien distinctes de l'état d'oxygénation entre le Qiongzhusien inférieur et supérieur documentent la récupération progressive des environnements marins après les événements anoxiques du Cambrien inférieur, ainsi que l'étendu des masses d'eau oxygénées. Les indicateurs géochimiques de productivité et les données sur le COT indiquent que les océans du Cambrien inférieur ont du connaître une période longue de haute productivité. La bonne corrélation entre les indicateurs de productivité primaire et d'oxygénation des eaux du fond marin indiquent que la préservation de la matière organique a du être contrôlée principalement par le niveau des conditions oxygénée des masses d'eau du fond marin.

Caractérisation hydrogéochimique et qualité des eaux souterraines du système aquifère volcano-sédimentaire côtier sous climat aride de Djibouti (Afrique de l'Est)

/ Abdoulkader Houssein Ahmed / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-12-2014
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Les eaux souterraines du système aquifère complexe volcano-sédimentaire, exploité pour l’alimentation en eau potable de Djibouti-ville, connaissent une dégradation de leur qualité face à une croissance démographique élevée, un exode rural, une désertification qui s’accentuent dans un contexte à climat aride sévère. Cette dégradation s’exprime par la salinisation et la contamination des eaux en relation directe avec la surexploitation. Les données hydrogéochimiques ont été analysées en utilisant une combinaison de méthodes géochimiques et statistiques pour évaluer la qualité afin de connaitre les processus géochimiques contrôlant la chimie des eaux. L’étude a montré une variété d’origines et de processus de salinisation des eaux. Notre étude a démontré que l’anomalie de forte salinité est certainement due au phénomène d’intrusion marine. Le mélange des eaux de la nappe avec de l’eau de mer est justifié par les fortes teneurs en chlorures due à une proportion d’eau de mer significative. Cependant, la salinité est acquise par la contribution d’une autre source d’eau salée provenant de la remobilisation d’une eau salée ancienne probablement piégée dans les scories. Cette source est différente de l’eau de mer actuelle par son cortège cationique, et correspond à une eau de mer modifiée par l’interaction avec le basalte. L’étude a permis de mettre en évidence que les réactions d’échanges cationiques inverse liées à l’intrusion marine et les processus de dissolution géochimiques sont les caractéristiques géochimiques des eaux contaminées par les eaux marines. L’étude de la qualité chimique des eaux, montre des teneurs excessives en éléments majeurs dépassant largement les seuils autorisés. Les teneurs en éléments traces (Se, As) montrent une contamination importante dans les eaux de la plaine côtière. L’augmentation de ces éléments est probablement due à l’influence des formations volcaniques et est accentuée par l’intrusion saline, liée à une exploitation intensive.

Interactions entre tectonique crustale, tectonique salifère et sédimentation : la marge occidentale du bassin tyrrhénien

/ Lymer Gaël / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-12-2014
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Dans le Bassin Tyrrhénien Occidental, le rifting de la Marge Est-Sarde a eu lieu à partir du Miocène moyen-supérieur, par extension arrière-arc liée à la migration vers l’Est du système de subduction Apennin. Le Bassin Tyrrhénien Occidental a aussi été marqué par la Crise de Salinité Messinienne (CSM), à l’origine du dépôt de séries évaporitiques, dont localement une épaisse couche de sel mobile. À partir de l'interprétation des nouvelles données sismiques METYSS (Messinian Event in the TYrrhenian from Seismic Study), les objectifs de cette thèse consistent notamment à comprendre les modalités de la CSM, à préciser les relations entre tectoniques crustale et salifère et à contraindre l’évolution géodynamique de la Marge Est-Sarde. Les résultats de cette étude ont abouti à la cartographie détaillée des marqueurs de la CSM (unités de dépôts et surfaces remarquables), qui fournissent de bons indicateurs spatio-temporels. Ces marqueurs ont permis de contraindre l’analyse structurale qui révèle que la phase majeure d’activité crustale est pré-CSM. Le rifting de la marge est donc clairement pré-CSM et ne se prolonge pas jusqu’au Pliocène, comme cela avait été envisagé antérieurement. De plus, cette étude a mis en évidence des mouvements crustaux post-CSM bien distincts du rifting, liés à une phase de réactivation post-rift significative sur cette marge. Cette réactivation est complexe et diversifiée ; elle se manifeste non seulement par la réactivation en extension de failles nées du rifting, mais aussi localement par le développement de structures compressives et des basculements de socle, illustrant un couplage entre tectonique crustale et tectonique salifère.

Élimination (par adsorption sur la brique activée) de polluants métalliques dans les eaux de la République Centrafricaine : pays en voie de développement : aspects texturaux, physicochimiques, (électro) cinétiques et thermodynamiques

/ Allahdin Oscar / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 23-10-2014
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Malgré les ressources importantes en eau de la République Centrafricaine 70 % de la population ne dispose pas d’eau potable et la question se pose cruellement de potabiliser l’eau . Nous nous sommes intéressés à la technique d'adsorption sur une brique locale comme adsorbant aisément accessible pour purifier l'eau en milieu rural. Après traitement acide et dépôt de ferrihydrite à pH fixé, la brique s’est avérée être un bon adsorbant par échanges d'ions. Le composite obtenu, permet ainsi la rétention de cations métalliques tels : Fe2+, Pb2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Cd2+ et UO2+ et selon le traitement préalable d'anions tels les phosphates grâce aux charges opposées entre la surface du solide et les ions dans l'eau. L’influence de paramètres : temps de contact, température, masse d’adsorbant et pH, ont été pris en compte. La régénération sur colonne a été effectuée par une solution de NaCl ou de NaClO. L’étude analytique de cycles d’adsorption/désorption sur colonne a mis en évidence l’implication des espèces H+ et Na+ à l’interface « brique-eau ». Pour justifier nos hypothèses, diverses techniques ont été utilisées: Diffraction RX, MEB /EDS, IRTF, BET, RMN 23Na, 29Si, 27Al, 1H. Les mesures des adsorptions ont été suivies in situ par potentiométrie et conductimétrie.Les isothermes d'adsorption, la cinétique et thermodynamie des processus hétérogènes mis en jeu ont été abordés. Les mesures électrocinétiques ont confirmé l'implication de forces électrostatiques dans le mécanisme d'adsorption.

Étude de la contamination, de la spéciation et de la biodisponibilité des éléments traces métalliques dans les eaux et sédiments côtiers et estuariens au Sénégal : évaluation de la toxicité potentielle

/ Diop Cheikh / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 27-06-2014
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Notre travail porte sur l’étude de la contamination, de la spéciation et de la biodisponibilité des éléments traces métalliques (ETM) dans les eaux et sédiments côtiers et fluviaux au Sénégal. Il a été mené dans différents sites de la côte de Dakar et de l’estuaire de Saint Louis. Une contamination plus importante de la colonne d’eau dans l’estuaire a été mise en évidence pour Co, Cr, Ni, Pb et Zn. Il a été noté que dans la colonne d’eau, les ETM ont tendance à s’accumuler sur les matières en suspension et la fraction labile est contrôlée par les chlorures dans la côte et le carbone organique dans l’estuaire. Ce travail a également évalué le niveau de pollution des sédiments et de leur toxicité potentielle par la détermination de divers indices. Une toxicité potentielle des sédiments sur les organismes aquatiques qui dépend de la variabilité saisonnière a été mise en évidence dans certains sites de la côte et de l’estuaire. D’un point de vue écotoxicolgique, les teneurs en Cd, Cr, Cu et Pb sont supérieures à la concentration seuil à partir de laquelle des effets biologiques sont prévisibles. Ces ETM peuvent être relargués dans la colonne d’eau lors d’une remise en suspension des sédiments par la marée, crue ou dragage ce qui augmente le risque pour l’écosystème aquatique. C’est ainsi que ce travail s’est intéressé au comportement des métaux lors de ces phénomènes. Les résultats ont montré que Pb, Zn, Cu et Cd sont très mobilisables et que leur mobilité est fortement liée à leur spéciation et leur biodisponibilité. Le suivi mené sur le terrain a montré que les essais de remobilisation permettent d’avoir une idée sur la capacité des sédiments à pouvoir relarguer les ETM.

Étude de la contamination des eaux et des sédiments par les pesticides

/ El-Osmani Racha / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université libanaise / 26-06-2014
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Depuis l’explosion de l’industrie chimique au début du XXème siècle et l’utilisation de produits de synthèse, des quantités croissantes de substances chimiques, n’ont cessé d’être émises dans l’environnement. Toutefois, dans les dernières décennies, il y a eu une préoccupation croissante au sujet du sort de ces produits chimiques qui menacent la ressource en eau. L’accroissement des connaissances sur la performance analytiques et les données toxicologiques sur les produits actifs a conduit les autorités dans les pays industrialisés et en développement à imposer diverses restrictions. La surveillance des contaminants dans les milieux aquatiques a été mise en place pour atteindre le bon état écologique des milieux. Parmi les polluants organiques les plus dangereux et les plus couramment détectés dans les milieux aquatiques, on trouve les hydrocarbures aromatiques polycycliques, leurs dérives et les pesticides. Ces contaminants présents à l’état de trace dans les milieux aquatiques. Leurs analyses nécessitent des méthodes analytiques appropriées à la fois spécifiques et sensibles. Les travaux de cette thèse s’orientent ainsi dans une direction visant à développer des méthodes analytiques pour l’extraction de plusieurs familles de contaminants organiques (pesticides, hydrocarbures …) présents dans l’eau et dans les sédiments. Un modèle mathématique Umetrics a été employé pour étudier l’influence de chaque paramètre intérêt. Comparé à des méthodes classiques, ce modèle permet de réduire le nombre d’expériences, et d’avoir des rendements très satisfaisants. Les méthodes optimisées ont été ensuite appliquées à étudier des milieux naturels en France et au Liban.

Stratigraphic architecture and sedimentary evolution of the Holocene deposits in the French Flemish coastal plain, Northern France

/ Margotta José / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 24-03-2014
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Cette thèse a pour objectif la reconstitution des étapes ayant conduit au remplissage sédimentaire de la plaine maritime flamande française au cours de l'Holocène. L'approche utilisée a consisté en l'utilisation conjointe de bases de données de forages, de sondages et d'observations réalisées au cours de cette étude et, pour la première fois de données issues d'une campagne de sismique à très haute résolution dans les voies navigables de la plaine côtière. La relecture des données lithologiques au regard de nos propres observations permet de définir précisément les faciès de remplissage de la plaine. Les données lithologiques, minéralogiques (argiles) et micropaléontologiques (foraminifères et pollens) sont à la base de la reconnaissance de 5 faciès sédimentaires représentatifs du remplissage. Ces faciès ont été interprétés en assemblages de faciès de dépôt. Ceux-ci ont été regroupés en 3 unités caractérisant l'évolution verticale des conditions de dépôt. A la base une plaine alluviale, puis une série estuarienne dominée par la marée et une série d'estran tidal. La première unité correspond à des dépôts tardi-pléistocènes, tandis que les deux autres représentent les dépôts holocènes remplissant la majorité de l'espace d'accommodation disponible. Une série de 10 profils au travers de la plaine maritime permet de comprendre la distribution et la géométrie de ces unités ainsi que l'organisation des faciès sédimentaires. L'arrangement stratigraphique met en évidence les interactions entre le taux de remontée du niveau marin et les conditions hydrodynamiques caractérisées par un régime macrotidal et influencées localement par la houle. Notre étude permet de mieux comprendre le fonctionnement de ce type de zone basse et ouvre des perspectives de modélisation de scénarios futurs d'évolution.

Suivi en ligne par voltampérométrie de la spéciation des éléments traces métalliques et des espèces soufrées réduites en cours d’eau : de la conception de la station de mesure aux applications environnementales

/ Superville Pierre-Jean / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 06-03-2014
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Afin d’affiner la compréhension du devenir et de la spéciation dynamiques des Eléments Traces Métalliques (ETM) dans les milieux aquatique, un système voltampérométrique automatisé de mesure en ligne a été développé au cours de cette thèse. Il comprend un potentiostat-galvanostat, un stand avec cellule de mesure, des pompes et des burettes et est piloté par un ensemble de procédures optimisées qui a permis de mesurer toutes les heures les concentrations en métaux électrolabiles et lixiviables à pH acide. Un second ensemble de procédures de suivi des espèces soufrées réduites, pouvant influencer la spéciation des ETM, a également été mis au point. Ces méthodes ont été appliquées sur la Deûle, rivière quotidiennement naviguée, en aval d’un complexe métallurgique, où les sédiments sont fortement contaminés en Zn et en Pb. Les résultats obtenus montrent pour la première fois dans ces systèmes aquatiques que la remise en suspension chronique des sédiments entraîne la désorption des ETM des particules sédimentaires et leur passage dans la colonne d’eau. De plus, l’ensemble des suivis sur l’année 2011 a permis d’observer une évolution de ces mécanismes de sorption. Il semblerait en effet qu’une forte activité bactérienne sédimentaire en été entraîne la création de phases particulaires piégeant moins efficacement les ETM. Ces derniers présentent ainsi un comportement plus dynamique en période estivale et des concentrations plus faibles et moins variables en hiver. Ces avancées ouvrent la voie à de nombreuses recherches concernant le comportement des ETM dans les masses d’eau continentales soumises à des évènements transitoires ou exceptionnels (crues, eutrophisations, curages…).

Microfossiles à paroi squelettique du Cambrien inférieur de Montagne Noire (Sud de la France) : apports chronostratigraphiques, paléogéographiques, paléobiologiques et phylogénétiques

/ Devaere Léa / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 27-11-2013
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L’explosion cambrienne est un événement majeur dans l’évolution des métazoaires et des écosystèmes. Cependant, nos connaissances sur ses patrons et sa chronologie sont encore variables selon les taxons et les zones considérés. Les successions de communautés du Cambrien inférieur de Montagne Noire (France, marge perigondwanienne ouest au Cambrien) sont ainsi mal connues et problématiques pour la subdivision chronostratigraphique internationale de ce système. Les microfossiles biominéralisés des carbonates du Cambrien inférieur de cette zone font ici l’objet d’une analyse (chronobio)stratigraphique et paléobiologique. La révision de la faune des Calcaires à Heraultia (unité d’Avène-Mendic) a permis de corriger leur âge (Terreneuvien au lieu d’Étages 3-4) et supporte l’utilisation de Watsonella crosbyi pour définir la base de l’Étage 2 du Cambrien. Des microfaunes des Étages 3 et 3-4 ont été identifiées dans des niveaux carbonatés supérieurs des formations de Marcory (écaille de Mélagues) et Pardailhan (nappe du Minervois) respectivement. Le schéma stratigraphique régional est ainsi révisé. L’une des plus anciennes plateformes carbonatées de l’ouest du Gondwana est identifiée ; des affinités paléobiogéographiques avec la Chine sont reconnues jusqu’à l’Étage 3 tandis que les faunes de l’Étage 4 sont cosmopolites. La découverte de fossiles exceptionnellement préservés d’orthothécidés avec leur système digestif, de sclérites de tommotiidés et de mickwitziidés ont permis de réévaluer les relations phylogénétiques et les processus évolutifs au sein du clade des hyolithes et du groupe total des tommotiidés-phoronidiens-brachiopodes respectivement.

Impact des remises en suspension du sédiment liées au trafic fluvial en rivières canalisées sur l’état des masses d’eau : application au bassin Artois-Picardie

/ Prygiel Émilie / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 19-11-2013
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La canalisation et la création de canaux de liaison, destinées à faciliter le développement industriel et les échanges commerciaux ont entraîné une forte pollution historique ainsi qu’une artificialisation de milieux naturels, désormais soumis aux objectifs de bon potentiel. La remise en suspension par le trafic fluvial des sédiments pose la question de son impact sur la qualité des eaux et sur l’atteinte des objectifs d’état. L’étude de la qualité chimique des sédiments et de l’eau de trois canaux du Nord de la France, la Deûle, la Sensée (naviguées) et la Scarpe (non naviguée) montre que ceux-ci présentent des concentrations variables en P et en ETM (globalement Deûle ~ Scarpe > Sensée), ces derniers restant globalement bien piégés par les sulfures dans les sédiments. Même si les concentrations en ETM dissous restent relativement faibles par rapport aux concentrations enregistrées dans les sédiments, elles peuvent parfois excéder les normes de qualité environnementales de la DCE. La labilité de ces ETM estimée par les DGT s’avère faible y compris pour Pb qui est cependant accumulé de façon importante par les gammares encagés déployés sur les trois sites. La navigation ne semble jouer qu’un rôle limité sur l’enrichissement de la colonne d’eau en métaux et en phosphore dissous, ainsi que sur l’oxygénation des eaux de surface. Le phytoplancton apparaît avoir une influence plus importante que la navigation sur l’évolution de ces milieux. Finalement, l’impact de la navigation sur la qualité chimique de l’eau reste limité en raison de la géochimie singulière du bassin Artois-Picardie.

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