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Card-index course

Introduction à la géochimie

Responsible Faculty: Faculty of Geosciences and Environment (FGSE)

Teacher(s): Johanna Marin Carbonne, Sébastien Pilet
Lecturer(s): -

Validity: 2018 -> 2018

No timetable defined.

Course

Spring semester
26 hours per semester

Teaching language(s): French
Public: No
Credits: 3.00

Content

Semaine 1 : Le concept d'analyse chimique en géologie - Sébastien Pilet

Ce cours fera une introduction sur le rôle des analyses chimiques en géologie. La différence entre analyses « roches totales » et analyses minéralogiques sera discutée. Nous aborderons également la classification chimique des roches ignées et l'exemple de la fusion du manteau.
La préparation des échantillons pour les analyses chimiques sera présentée (scie, broyage).

Semaine 2 : Les éléments en traces - Sébastien Pilet

Les éléments en traces, éléments dont la concentration est inférieur à 0.1 en poids %, joue un rôle central en géologie. En effet, les concentrations de ces éléments et leurs rapports permettent de contraindre différents processus lors de la formation des roches magmatiques, sédimentaires ou métamorphiques. Durant ce cours, nous allons discuter de la loi d'Henry et la notion de coefficient de distribution. L'exemple de la fusion du manteau sera utilisé comme exemple d'application. Une visite du laboratoire LA-ICP-MS est prévue.

Semaine 3 : La géochimie pour comprendre les volcans - Olivier Reubi

Le but de ce cours est de comprendre le lien entre l'évolution chimique des magmas et l'évolution des volcans. Une brève introduction permettra de passer en revue les différents styles éruptifs et les principaux facteurs contrôlant cette diversité. Le rôle de la température, de la composition des liquides magmatiques, de la cristallinité et des teneurs en volatiles seront abordés avant d'introduire les concepts de série de cristallisation (Bowen) - cristallisation fractionnée- différentiation magmatique. Un exercice pratique permettra aux étudiants de calculer l'évolution chimique d'un liquide magmatique lors du refroidissement et de comparer les résultats avec des analyses chimiques des roche d'un volcan d'arc. En fin de séance, les méthodes d'analyse des roches par XRF seront brièvement présentées (avec visite du labo).

Semaine 4 : Molécules organiques et origine de la vie - Johanna Marin Carbonne

Le cours présentera les différentes molécules organiques indispensables à la vie. Une introduction aux concepts de chimie organique sera donnée. Elle permettra d'appréhender les différentes représentations des molécules ainsi que les liaisons mise en jeu. Les catégories de molécules organiques et les différents groupements fonctionnels seront présentés. Cette dernière partie sera faite sous forme d'exercice.
Une deuxième partie présentera les concepts de chimie prébiotiques et les différentes réactions nécessaires à la formation des molécules biologiques (acides aminés, protéines, lipides, ARN et ADN). Un état des lieux des connaissances sur l'origine de ces molécules biologiques sur Terre sera présenté ainsi que les avancées techniques permettant de les identifier (méthodes spectroscopiques, RMN, Orbitrap)

Semaine 5 : Rôle des éléments volatils dans le volcanisme - Anne-Sophie Bouvier

Le cours présentera plusieurs aspects du rôle des éléments volatiles sur le volcanisme. Une première partie sera consacrée à l'effet des volatiles sur les styles éruptifs, et l'utilisation des mesures directes des volatiles pour monitorer l'activité d'un volcan. Une deuxième partie sera consacré au cycle profond des volatiles pour comprendre d'où ils proviennent. Enfin, les différentes techniques utilisées pour comprendre le cycle des éléments volatiles seront présentées. Un exemple concret, basée sur une étude d'inclusions vitreuses piégées dans des olivines, sera détaillé. Des visites du laboratoire SIMS et NanoSIMS sont prévus.

Semaine 6 : Fossilisation de la matière organique - diagénèse, roches mères et réservoirs pétroliers - Johanna Marin Carbonne

Ce cours abordera le cycle de la matière organique dans les roches depuis la fossilisation jusqu'au réservoirs énergétiques (charbon, pétrole et gaz). Le devenir de la matière organique durant sa dégradation, sa fossilisation et la diagenèse sera illustré par les différentes modifications chimiques et structurale des molécules. Les différentes roches carbonées seront présentées. Les concepts de roche mère et de roche réservoir seront introduits. Une brève introduction des différents gisements sera faite. Ce cours présentera les différentes techniques analytiques permettant de caractériser la matière organique dans les roches.

Semaine 7 : Introduction aux diagrammes de phases - Othmar Müntener

Ce cours proposera une introduction aux diagrammes de phases. Les notions de diagramme de phase et de réaction chimique dans le monde minéral sont intimement liées. Nous aborderons des exemples tels que fusion - cristallisation - évaporation et discuterons la connexion avec les réactions chimiques.

Semaine 8 : Les isotopes stables en sciences de la Terre - Benita Putlitz

Les isotopes stables sont un outil important en sciences de la Terre. Il existe des applications dans pratiquement toutes les domaines du système terrestre : pétrologie ignée et métamorphique, gîtes, sédimentologie, paléoclimat, paléontologie, hydrologie, tectonique, sciences de l'atmosphère, océanographie, environnement, biologie / écologie, et même santé humaine. L'objectif du cours est de proposer une brève introduction aux principes de la systématique des isotopes stables et de montrer leur utilisation en tant que traceurs géochimiques et indicateurs de (paléo) température à l'aide d'études de cas.

Semaine 9 : Pression et température de formation des roches métamorphique - Lukas Baumgartner

Les minéraux métamorphiques représentent des témoins de l'évolution de la température et pression de formation des roches métamorphiques. Pour déchiffrer, comprendre et lire cette histoire, on utilise les contraintes liées à la thermodynamique chimique. Ces contraintes sont-elles même obtenues grâce à des expériences de laboratoires qui permettent de déterminer la stabilité relative des minéraux dans les différentes roches composant la croûte et le manteau terrestre.

Semaine 10 : Étudier les roches en 3D - Lukas Baumgartner

L'étude de la distribution des minéraux dans une roche permet de documenter l'histoire de la déformation de celle-ci. La distribution des minéraux, la taille des grains individuelles et leurs formes permettent d'obtenir des informations sur la vitesse de croissance des minéraux, ainsi que sur la façon avec laquelle la température et la pression ont changé au cours du métamorphisme. Ceci permet de faire le lien entre la déformation, les flux de chaleur, et l'évolution d'une orogenèse au sens large. La microtomographie joue un rôle central dans ce type d'étude.

Semaine 11 : La chimie des roches métamorphiques : traceur de l'histoire tectono-métamorphique de la lithosphère - Martin Robyr

Les microtextures et les compositions chimiques préservées dans les minéraux des roches métamorphiques fournissent une quantité d'informations permettant de retracer l'évolution thermique de ces roches au cours du temps. Combinées aux données de géologie structurales, ces informations nous permettent de retracer l'histoire tectono-métamorphique d'une région.
Durant cette leçon, nous verrons des exemples de reconstruction de l'histoire tectono-métamorphique d'une roche à partir de la chimie préservée dans des grenats. Nous verrons comment obtenir des estimations de température et de pression pour la cristallisation de minéraux métamorphiques.

Semaine 12 : La chimie des sols - Stéphanie Grand

Les sols résultent de l'interaction entre les roches et la biosphère. Ils sont constitués de particules minérales et organiques entourées d'un film d'eau plus ou moins épais selon les conditions hydriques. L'interface entre les particules du sol et ce film d'eau, appelé solution du sol, est le siège de nombreuses réactions chimiques qui conditionnent la fertilité du sol ainsi que son devenir. Ce cours présentera les bases de chimie interfaciale. Une première partie sera dédiée aux phénomènes de complexation, une seconde au pH des sols et une dernière aux réactions d'oxydo-réduction. La séance inclura des exercices et une visite du laboratoire de pédologie.

Canton de Vaud
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