Couplage vagues-morphodynamique du littoral par principe de minimisation

Les modèles morphodynamiques dans les eaux côtières peu profondes sont souvent très complexes, en particulier lorsqu’il s’agit de reproduire des phénomènes physiques tels que la création de barres sédimentaires. Les modèles classiques sont généralement hautement paramétrés ; ils résolvent séparément les équations physiques de l’hydrodynamique et de la morphodynamique à une très petite échelle de l’ordre de la seconde dans le temps et du mètre dans l’espace.
Durant cette thèse, nous avons développé un modèle numérique proposant une approche plus globale de la morphodynamique côtière, basée sur un principe d’optimisation.

La théorie de l’optimisation est l’étude de l’évolution d’un système en recherchant systématiquement le minimum d’une fonction dérivée de certaines de ses propriétés physiques. En utilisant la théorie de l’optimisation mathématique, nous avons conçu un modèle qui décrit l’évolution de l’élévation du fond marin en tenant compte du couplage entre les processus morphodynamiques et hydrodynamiques. Notre modèle est basé sur l’hypothèse que le fond marin s’adapte pour minimiser l’énergie des vagues. Le choix de cette fonction détermine la force motrice de l’évolution morphologique du fond marin.

Les modèles basés sur le principe de minimisation reposent sur le calcul de certaines dérivées. Ce calcul peut être effectué par des méthodes lourdes (différentiation automatique) ou plus légères (solution analytique), mais elles présentent toutes des inconvénients.
En utilisant la dérivée à la manière d’Hadamard, nous avons élaboré une stratégie pour calculer le gradient de toute fonction de coût par rapport à la forme, ce qui nous permet de résoudre le problème d’optimisation au cœur du modèle. Cette stratégie nous a permis de créer un modèle morphodynamique générique qui peut être utilisé avec n’importe quel outil hydrodynamique. Ainsi, notre modèle a pu être validé numériquement (convergences, …) mais également expérimentalement à travers des cas d’expériences en canal.

Grâce à ces développements, le code est opérationnel en 1D et en 2D et est disposé à résoudre des problèmes d’optimisation liés à l’ingénierie côtière, visant à optimiser les positions et les formes d’ouvrages de protection du littoral.

• Jury :
  Marissa YATES Chargée de Recherche, HDR École des Ponts, LHSV Rapporteuse
  Emma Imen TURKI Maîtresse de conférences, HDR Université de Rouen Normandie Rapporteuse
  Patrick MARCHESIELLO Directeur de recherche IRD, LEGOS Examinateur
  Catherine CHOQUET Professeure Université de La Rochelle Examinatrice
  Mehmet ERSOY Professeur Université de Toulon Examinateur
  Frédéric BOUCHETTE Professeur Université de Montpellier Directeur de thèse
  Bijan MOHAMMADI Professeur Université de Montpellier Directeur de thèse

À 14h amphi 23.01 sur le campus Triolet – Université de Montpellier

Par Johan YANS (Université de Namur, Belgique )

Participer à la conférence Zoom (ID de réunion : 913 0114 6150 PW : 123)

Toutes les sociétés humaines se fondent sur leurs minerais (techniques et produits). L’âge de la pierre, du cuivre, du bronze et du fer, ainsi que l’âge des combustibles fossiles (que nous quittons trop lentement) sont autant de périodes historiques basées sur des ressources géologiques.

Dans les prochaines années ou décennies, Homo sapiens serait amené à intensifier les extractions des ressources géologiques non renouvelables, pour répondre à ses besoins (?) croissants, notamment dans les domaines du High-Tech et des énergies renouvelables. Lithium, gallium, indium, cuivre, tantale, … mais aussi sables, argiles, calcaires, andalousite, kaolin, … sont requis ! Où trouver ces matières ?

Certaines voix plaident pour un retour substantiel à l’extraction minière en Europe de l’Ouest où la participation citoyenne est devenue essentielle au processus de décision pour l’attribution des permis d’exploration et d’exploitation.

Cette problématique sera gérée au travers d’une approche résolument transdisciplinaire, mêlant sociologie, économie, pédagogie, communication, environnement, droit, (géo)politique, histoire, philosophie, éthique, … et géologie (et disciplines associées).

Johan Yans est Docteur en sciences de la Terre diplômé de l’Université de Paris-Sud Orsay et de la Faculté Polytechnique de Mons. Il est actuellement Professeur ordinaire à l’Université de Namur en Belgique et Maître de conférences à l’Université Libre de Bruxelles. Ses travaux sont essentiellement consacrés à la géochimie en domaine continental.

by Mathias HUECK

University of São Paulo (Brazil) & University of Bochum (Germany)

at 11:00 amphi 23.01 campus Triolet – Université de Montpellier

Participer à la conférence Zoom (ID de réunion : 93757873200)

The Ar/Ar and K-Ar dating of illite and clay-sized white mica is a powerful geochronological tool that can provide reliable ages for diverse geological processes such as burial- and fluid-controlled diagenesis and weathering, to low-temperature regional metamorphism and folding, as well as fault activity in the brittle and ductile-brittle regimes. Because of its versatility, it has become an established method that has been used in hundreds of studies around the world, offering valuable insights into the evolution of sedimentary basins and the interplay between deformation and fluid flow in the upper crust. Nonetheless, the interpretation of illite dates is not straightforward, as individual results are often scattered, both in systematic sample sets and in grain-size separated aliquots from the same sample. Hence, special strategies have to be devised for correctly interpreting this kind of data. The talk will present both sides of the equation: the potential and flexibility of illite geochronology in addressing different geological questions, as well as the precautions that should be made when interpreting the resulting ages.

Mathias Hueck is a graduate of the University of São Paulo (Brazil), a PhD student at the University of Göttingen (Germany), a post-doctoral fellow at the University of São Paulo, and currently a research associate at the University of Bochum (Germany). His main field of research is the interaction between tectonics, geochronology and petrology, and its application to the reconstruction of regional geological evolutions and the calibration of tectonic processes.

à 14h amphi 23.01 campus Triolet – Université de Montpellier

Clément BONNET présentera ses travaux de thèse

Spéciation, distribution et processus d’enrichissement des terres rares dans les phosphates sédimentaires

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Les phosphorites riches en fluorapatite (i.e. Ca₅(PO₄)₃F) contiennent des teneurs significatives en terres rares (i.e. REE), considérées comme des métaux critiques pour les hautes technologies et utilisées comme indicateurs géochimiques retraçant les processus géologiques.
Basé sur l’analyse d’échantillons de phosphorite des gisements Marocains de classe mondiale, cette thèse vise à répondre aux questions suivantes : Quelle est la distribution et la spéciation des REE dans les phosphorites ? et quels sont les processus cristallochimiques, géochimiques et diagénétiques qui concentrent les REE dans ces roches ? Ce travail repose sur une approche multi-analytique combinant la pétrologie, la minéralogie et la géochimie des terres rares, (MEB, XRD, ICP-MS, XRF, LIBS), et la spectroscopie d’absorption des rayons X (XANES et EXAFS) technique mises en œuvre à l’aide d’un synchrotron.

Les résultats montrent que les REE son essentiellement portées par fluorapatite et se distribuent de façon très hétérogène. Les grains/zones les plus enrichis sont associées à une carbonate-fluorapatite mésoporeuse et nanocristalline. L’analyse des spectres d’absorption X met en évidence que les REE se substituent aux sites cristallographiques du calcium dans le réseau cristallin de la fluorapatite. Dans leurs environnements atomiques directs, les REE se retrouvent systématiquement en substitution couplée avec des groupements CO₃^2- remplaçant les POsub>4^3-. La substitution hétérovalente REE³⁺-Ca²⁺ s’équilibre également par la formation de lacunes Ca et O, et l’incorporation couplée de F ou Na.

Le processus d’enrichissement en REE semble au moins corrélé, sinon favorisé, par la nano-cristallinité et la mésoporosité des grains de fluorapatite offrant une grande surface réactive. La présence d’une nanocouche hydratée favorablement développée sur la surface des nanocristaux de fluorapatite, permet les échanges ioniques fluide-solide. Au cours de la diagénèse précoce une croissance épitaxiale, ou des mécanismes de dissolution reprécipitation via la couche hydratée, permettent l’enrichissement quantitatif des ions CO₃^2-, REE³⁺, REE(CO₃)₂^– et REE(CO₃)⁺ disponibles dans l’eau de mer/eau interstitielle.

Membres du jury :

Guillaume MORIN, DR  CNRS, IMPMC, Paris, Rapporteur.

Mélanie DAVRANCHE, PR Univ. Rennes, Géosciences Rennes, Rapportrice.

Jérôme ROSE, DR CNRS, CEREGE Aix-en-Provence, Examinateur.

Delphine BOSCH, DR CNRS, Géosciences Montpellier, Examinatrice.

Manuel MUÑOZ, PR Université de Montpellier, Géosciences Montpellier, Directeur de thèse.

Olivier MATHON Scientifique de ligne, ESRF Grenoble. Co-directeur de thèse.