S7 : Données 3D & 4D en géosciences

Responsable: Stéphane Bonnet – 3 ECTS

• Positionnement précis par GPS (GNSS) et applications à la mesure des déplacements de la surface terrestre (tectonique active, glissement de terrain, suivi des nappes)
• Numérisation 3D par LIDAR terrestre (TPT : acquisition de données sur le terrain en bord de Garonne pour le parcours OGDE et en carrière pour le parcours TERRE)
• Traitement des données LIDAR terrestres et aéroportées pour le suivi temporel 3D des surfaces
• Structure interne 3D des roches par microtomographie X
• Traitement statistique des données

S7: Géochimie isotopique et traçage

Responsable : Jérôme Viers – 3 ECTS

• Introduction : Généralités sur les isotopes (stables (léger et plus lourd), radioactifs) –  Loi de décroissance radioactive – chaines de décroissance – chimie/  instrumentation – erreur analytique / applications
• Calculs de mélange (théorie diagramme de mélange et diagramme isotopique couplé) (1h): exemples de traçage : différenciation mantellique et crustale (Nd, Sr, Pb) + subduction arc antillais ;  érosion et transfert sédimentaire continent-océan (Sr, Li) ; traçage hydrologique (O, H, Sr, U)
• Isotopes cosmogéniques (exemple du ¹⁰Be) : théorie, équation de la concentration en surface, utilisation pour la datation, utilisation pour les taux de dénudation, durées d’enfouissement obtenue par des couples d’isotopes cosmogéniques (¹⁰Be, ²⁶Al), mesures
• Processus élémentaires de fractionnement isotopique (équilibre/cinétique) ; Modèles de boîte isotopiques ; Applications ; diatomées dans l’océan, précipitation des argiles, différenciation métal-silicate, cycle de l’eau.
• Application des isotopes stables à la reconstitution des paléoenvironnements

S7: Mécanique des sols – risques et géotechniques

Responsable: Catherine Noiriel – 3 ECTS

Cette UE abordera les points suivants:

• Connaissance du comportement mécanique et hydraulique des sols, et des essais de caractérisation associés en laboratoire et in situ.
• Risques géotechniques régionaux (gonflement-retrait des argiles, cavités souterraines, glissements de terrain)

S7: Stage de terrain

Responsable: Vincent Regard – 6 ECTS

Nous analyserons l’histoire de la chaine des Pyrénées sur 10 jours: rifting, inversion, orogenèse, évolution post-orogénique. Cette analyse se fera à partir de la chaîne proprement dite mais aussi des bassins de piémont.L’analyse se basera sur :

• Des observations de terrain (microtectonique, sédimentologie, géomorphologie, panoramas) ;
• des coupes structurales, permettant l’analyse des différentes phases de déformation ;
• des logs stratigraphiques synthétiques et des cartes (structurales, paléoenvironnementales) permettant d’appréhender la variation latérale de l’expression de la chaîne.

S7: Géophysique de subsurface

Responsable: José Darrozes – 6 ECTS

Initiation aux méthodes d’exploration géophysique spécifiques pour les Sciences de la Terre: prospections sismique, radar, magnétique et gravimétrique. Parallèlement aux cours qui lui donneront les connaissances de base dans ces méthodes, l’étudiant sera amené à réaliser l’ensemble des étapes qui vont de l’acquisition des données jusqu’à leur interprétation finale. Le travail de terrain permettra l’apprentissage de la manipulation des appareils et la réalisation des mesures ainsi que l’utilisation des différents logiciels nécessaires pour le traitement des données. Une introduction au traitement du signal et au traitement de cartes sera abordée de façon à permettre l’exploitation des résultats vers la connaissance du sous-sol.

S7: Synthèse géologique

Responsable: Yoann Denèle – 6 ECTS

L’objectif de cet enseignement est d’analyser des cartes géologiques à différentes échelle (ex : 1/50.000; 1/250.000; 1/1.000.000) et d’intégrer des données provenant de cartes thématiques (GPS, mécanismes aux foyers, thermochronologie, gravimétrie, magnétisme, moho, paléoenvironnements…) pour construire des documents synthétiques (coupes détaillées à l’échelle crustale, blocs diagrammes, cartes évènementielles, coupes restaurées, cartes paléogéographiques…) permettant de discuter de l’histoire géologique d’une région. Deux ateliers seront développés pour sensibiliser à l’approche cartographique en domaine de couverture d’une part, et en domaine de socle d’autre part.

Responsable : Merlin Meheut – 3 ECTS

Ce cours/TP a pour but de familiariser les étudiants avec les méthodes de modélisation numériques utilisées en Sciences de la Terre et de l’Environnement. Ces méthodes permettent d’apporter une réponse quantitative à un problème techniquement difficile à approximer avec des approches plus traditionnelles, ou de pleinement tirer parti des données acquises sur le terrain ou en laboratoire. L’objectif est de faire acquérir aux étudiants une autonomie dans le traitement de nouveaux problèmes qu’ils rencontreront au cours de leur scolarité ou de leur vie professionnelle. Il ne s’agira pas de traiter exhaustivement l’ensemble des méthodes disponibles, mais de donner un aperçu de ce qui existe. L’enseignement s’appuiera notamment sur la réalisation d’un programme en langage Matlab résolvant l’équation de la diffusion appliquée à des situations issues des sciences de la terre.

S8: Caractérisation des matériaux

Responsable: Mary-Alix Kaczmarek – 3 ECTS

L’objectif est de connaître les différentes méthodes de caractérisation des solides et de savoir appliquer telle ou telle méthode en fonction des objectifs visés. Seront présentées les principales méthodes spéctroscopiques utilisées en sciences de la terre et sciences des matériaux. Ce module étant à vocation appliquée, les théories des techniques ne seront pas abordées. Ces méthodes seront étayées par des exemples: Diffraction des rayon X, méthodes spectroscopiques vibrationnelles (infrarouge, Raman), Résonance Magnétique Nucléaire, Spectroscopie d’absorption des rayons X, Microsonde électronique, Microscopie électronique à balyage

S8: Développement durable

Responsable: à venir – 3 ECTS

Description à venir

S8: Stage en laboratoire / Communication scientifique

Responsables: Yoann Denèle & Merlin Méheut – 3 ECTS

Stage effectué dans un laboratoire de recherche universitaire ou dans une entreprise, d’une durée minimum de 6 semaines. Dans le cas de stages effectués hors de l’université, un enseignant-chercheur référent suivra l’étudiant. Les stages universitaires sont proposés par les enseignants-chercheurs, chercheurs ou ingénieurs. Les stages portent sur l’acquisition de données en laboratoire ou sur le terrain, sur de la modélisation ou des études bibliographiques. Un rapport écrit et une soutenance orale sont organisés à l’issue du stage.

S8: Bassins sédimentaires 1 (option)

Responsable: Gérôme Calvès – 3 ECTS

Le but est de donner une vision dynamique des bassins sédimentaires (géométrie et évolution des zones sources et du substratum, géométrie et évolution de la sédimentation), de sensibiliser à la localisation préférentielle des réservoirs et d’introduire des techniques quantitatives d’analyse.

Les enseignements aborderont: Introduction Source to sink ; Types de bassins et contextes géodynamiques (Bassin en compression (BAP) , bassin en extensions (rift-marges passives) ; Relations Tectonique-sédimentation (pré-tectonique, syn-tectonique et post-tectonique en extension et en compression) ; Stratigraphie séquentielle ; Initiation diagraphie et stacking pattern

S8: Paléoenvironnement 1 – Paléoclimatologie (option)

Responsable: Marc de Rafélis – 3 ECTS

Cette UE se focalise sur les approches de reconstructions paléoclimatiques à travers différents types de méthodes et outils. A partir d’exemples de recherches récentes et originales, nous illustrerons certaines périodes clés de l’histoire paléoclimatique de la Terre en portant un regard critique sur les méthodes de reconstitutions de certains paramètres clés : Température, salinité, pluviométrie, pCO₂… Depuis les archives biominéralisées jusqu’aux analyses sur roches totales en passant par la matière organique, nous verrons comment le registre sédimentaire se révèle être pertinent dans le cadre de cette problématique d’actualité. 

S8: Géomorphologie 1 (option)

Responsable: Vincent Regard – 3 ECTS

Le but est d’acquérir les compétences de base pour une analyse géomorphologique intégrée (abordée en module de M2). Pour cela seront abordés : les datations utiles en géomorphologie ; la morphométrie des objets géomorphologiques en particulier les bassins versants et réseaux de drainage ; les lois d’érosion ; les méthodes de mesures des flux.

S8: Pétrologie endogène 1 – Géochimie des magmas et fluides (option)

Responsable: Julien Berger – 3 ECTS

Le but de cette UE est de comprendre les mécanismes qui régissent le comportement des éléments (majeurs et en trace) dans les magmas et les fluides hydrothermaux, pouvoir quantifier ces processus et appliquer la théorie de la géochimie à la formation de ressources minérales.

Les CM aborderont: Notions théoriques sur le comportement éléments majeurs et en trace ; application à des systèmes magmatiques ; nature et conditions de piégeage des inclusions fluides ; spéciations des cations, anions et groupes anioniques dans les fluides hydrothermaux et magmatiques. Notions de géochimie isotopique appliquée aux systèmes magmatiques, hydrothermaux et minéralisés. Les TD seront basés sur des exercices théoriques ciblés sur la manipulation des équations géochimiques, des études de cas sur systèmes magmatiques et inclusions fluides. Les TP aborderont la quantification d’une série de différenciation, analyse et interprétation d’inclusions fluides.

S8: Terre interne 1 – Dynamique du manteau (option)

Responsable : Marie Calvet – 3 ECTS

Cette UE abordera la physique de la convection mantellique et énergie interne de la Terre :

• principe de la convection, nombres de Reynolds et nombre de Rayleigh. Gradient adiabatique et couche limites thermiques, profil de température dans la Terre, origines de l’énergie thermique , différents type de convection selon le nombre de Rayleigh et le mode de chauffage
• Imagerie du manteau : anisotropie, imagerie des discontinuité du manteau (zone de transition, couche D’’), imagerie 3D (subduction), effet des transitions de phases sur la convection.
• Structure et composition de la Terre interne : diagramme de phase de l’olivine et minéralogie du manteau, rhéologie et lien avec l’anisotropie sismique, couche D ‘’, lien entre équation d’état et profil de vitesses sismologique
• Ouverture vers la dynamique et la composition du noyau.

S8: Tectonique 1 – Géodynamique (option)

Responsable: Frédéric Mouthereau – 3 ECTS

Le but est d’appliquer les connaissances en tectonique, géologie structurale et en géodynamique à la compréhension des mouvements et de la déformation de la lithosphère dans différents contextes géodynamiques (convergents, divergents ou décrochements) et à différentes échelles de temps et d’espace. L’accent est mis sur l’intégration des observations et des mesures de terrain (déformation cassante et ductile dans les roches sédimentaires, magmatiques et métamorphiques), des méthodes d’imagerie (e.g. tomographie sismique), des mesures réalisées en laboratoire (e.g. géo-thermo-chronologie, pétrographie, géochimie) et des outils de modélisation numérique/analogique de la déformation sur le long-terme géologique et le court-terme sismogénique (e.g. modélisation thermo-mécanique) afin de comprendre les processus de formation des formation des édifices tectoniques (chaînes de montagnes, rifts et plateaux orogéniques) dans des contextes actifs et fossiles.

Le module est divisé en deux blocs : 1) Force, cinématique, déformation et mouvements verticaux court/long-terme de la lithosphère et 2) Etudes de cas : Himalaya, Andes, Egée, Alpes, Pyrénées, Taiwan, Cordillères Bétiques, etc..

S9: Terrain thématique

Responsables: Mary-Alix Kazmarek & Guillaume Dera – 6 ECTS

En début de semestre, un stage de 5 jours commun à tous les étudiants du parcours TERRE est réalisé. Le but est d’analyser de façon intégrée l’évolution et les processus sous-jacents d’un objet d’étude géologique en lien avec des recherches actuellement développées au laboratoire GET. Il s’agira de comprendre comment les interactions entre la géodynamique et les processus magmatiques/métamorphiques d’un part et l’évolution des bassins sédimentaires, des paléoenvironnements, et du relief d’autre part.

Exemples de stages passés:

• 2019 & 2020 – Chaine bétique (Espagne): Evolution du domaine au Cénozoïque : subduction, formation de structure type bassin and range, volcanisme et minéralisation associés, manteau exhumé, Crise messinienne
• 2018 – Stage de terrain à Taiwan: Interactions entre tectonique, érosion/sédimentation et des risques liés aux processus de surface et/ou séismes
• 2018- Stage de terrain au Cap de Creus: Relations entre déformation, métamorphime et intrusions magmatiques (de type pegmatitique)

Responsable: Martin Roddaz – 3 ECTS

Le but de l’UE est d’approfondir l’UE de M1 en donnant une vision dynamique des bassins sédimentaires (géométrie et évolution des zones sources et du substratum, géométrie et évolution de la sédimentation), de sensibiliser à la localisation préférentielle des réservoirs et d’introduire des techniques quantitatives d’analyse

Les enseignements aborderont: Les méthodes pour déterminer la provenance des sédiments (Bases de thermochronologie, thermochronologie détritique, géochimie des sédiments) ; Sédimentologie de la matière organique ; Initiation au système pétrolier ; Utilisation des isotopes non traditionnels dans l’analyse de bassin; Initiation au système pétrolier; Subsidence (backstripping).

S9: Paléoenvironnement 2 – Paléocéanographie (option)

Responsable: Guillaume Dera – 3 ECTS

Cette UE se focalise sur la reconstruction des changements océanographiques passés. Après une brève introduction à l’océanographie physique et chimique, différents outils (géochimiques, sédimentaires, paléontologiques et numériques) seront détaillés afin de reconstruire l’évolution des courants marins, de la circulation thermohaline, des conditions d’oxygénation, du pH et de la productivité marine à travers les temps géologiques. Les liens entre océan-paléoclimat-géodynamique-paléobiodiversité et énergies fossiles seront également abordés.

Cette UE se déroulera sous la forme de cours-TD consacrés aux différents outils paléocéanographiques. Ces outils seront appliqués lors de TP focalisant sur l’analyse de données d’affleurement ou carotte témoignant de grands bouleversements océaniques passés. Une journée de terrain sera également programmée pour étudier l’enregistrement sédimentaire d’un événement anoxique global.

S9: Géomorphologie 2 (option)

Responsable: Stéphane Bonnet – 3 ECTS

Le but est d’envisager l’évolution dynamique des reliefs aux longues échelles de temps et les implications à la fois en terme de couplages entre le climat et la tectonique et en terme de transferts des produits d’érosion vers les bassins sédimentaires

L’enseignement abordera : Reliefs des systèmes orogéniques et couplages entre tectonique, érosion et climat; Source-to-sink (Reliefs, flux sédimentaires et enregistrement stratigraphique de la dynamique des flux); Géomorphologie économique: ressources naturelles et dynamique des paysages

S9: Pétrologie endogène 2 – Métamorphisme et transferts de matière et chaleur (option)

Responsable: Stéphanie Duchêne – 3 ECTS

L’objectif est de faire acquérir aux étudiants des compétences avancées en pétrologie métamorphique, en leur apportant les outils de la modélisation et de l’interprétation des diagrammes de phases avec le logiciel Perple-X, et ceux de la thermobarométrie avancée. Le second objectif est d’apporter aux étudiants des connaissances sur les contextes métamorphiques et leurs domaines d’application en géothermie et géoressources minérales, en s’appuyant sur des exemples clefs de la géologie européenne.

Les enseignement incluent: 1 Quantification métamorphique (Diagrammes de phase, utilisation du logiciel Perple_X, thermobarométrie); 2) Structure thermique de la lithosphère et géothermie (Bases théoriques et modélisation de la structure thermique de la lithosphère, application à la géothermie); 3) Ressources minérales et géothermiques de la chaîne Varisque (Evolution thermique et structure thermique actuelle du MCF, formation des ressources minérales du MCF et potentiel géothermique); 4) Ressources minérales et géothermiques du domaine égéen (Evolution thermique et structure thermique actuelle du domaine égéen, formation des ressources minérales du domaine égéén, et potentiel géothermique)

S9: Terre interne 2 – Dynamique de la lithosphère (option)

Responsable: Micha Bistricky – 3 ECTS

L’intérieur de la Terre demeure inaccessible à l’observation directe, et aujourd’hui seule une approche couplant mesures sismologiques, expérimentation et modélisation permet d’améliorer notre compréhension de sa structure et sa dynamique interne. Dans ce module, nous présenterons l’état de l’art dans ces domaines, avec pour objectifs de (1) découvrir les techniques expérimentales et les méthodes théoriques de simulation développées en Sciences de la Terre pour reproduire des « conditions naturelles extrêmes », comprendre leurs avantages et leurs limitations, et (2) comprendre comment les données obtenues sont utilisées dans la modélisation des processus physico-chimiques de l’intérieur des planètes. Ces notions seront illustrées par l’étude de cas liés à de grandes questions scientifiques actuelles ou récentes dans le domaine de la dynamique interne terrestre.

Thèmes abordés : réservoirs géochimiques de la Terre ; Terre primitive ; conditions de formation de la Terre et des planètes telluriques ; océans magmatiques et conséquences de l’équilibre noyau-manteau sur la composition de la Terre silicatée ; minéralogie et propriétés physiques de l’intérieur de la Terre ; structure thermique et dynamique terrestre interne ; séismes profonds.

S9: Tectonique 2 – Géodynamique et transferts (option)

Responsable: Olivier Vanderhaeghe – 3 ECTS

L’objectif de cet enseignement est d’analyser et d’intégrer les données géologiques, géophysiques, géochimiques à différentes échelles, de les comparer aux modèles physico-chimiques, et d’évaluer les transferts de matière et de chaleur en lien avec les processus de surface et profonds dans différents contextes géodynamiques à partir d’étude de cas :

• Inversion des marges, rôle de l’héritage thermique et mécanique
• Dynamique de la construction des ceintures orogéniques
• Construction d’une ceinture orogénique et couplage tectonique-sédimentation
• Evolution thermomécanique de la lithosphère et formation des plateaux orogéniques
• Effondrement des ceintures orogéniques
• Evolution orogénique et transferts de magmas manteau-croûte et intracrustaux
• Evolution orogénique et transferts de fluides
• Géodynamique et croissance-différentiation de la lithosphère depuis l’Archéen à nos jours
• Géodynamique et systèmes minéralisés

S9: Géologie des réservoirs et transition énergétique (option)

Responsable: Gérôme Calvès – 3 ECTS

Le but de l’UE est de relier la quantification des réservoirs géologiques aux ressources de la transition énergétique en basse ou haute température.

Cette UE se focalise sur l’analyse des réservoirs géologiques, la séquestration et stockage géologique (hydrogène, hydrocarbures, eau…), et captation d’énergie thermique en vue de génération de ressources utiles. Des travaux dirigés et pratiques aborderont la qualification des réservoirs naturels pour les ressources, ainsi que l’exploration et post production du champ de gaz de West-Sole pour la séquestration et la captation d’énergie thermique.

Une journée de terrain sera organisée pour visiter un site réservoir régional.

S9: Métallogénie (option)

Responsable: Guillaume Estrade – 3 ECTS

Le module de métallogénie a pour objectifs principaux :

• De présenter les grands types de gisements de métaux (magmatiques, hydrothermaux et sédimentaires) et les processus géologiques qui contrôlent la formation des concentrations métalliques (3 x 3h)
• Initier les étudiants aux méthodes de prospection minière (géochimique et géophysique) et d’évaluation des gisements sous forme de Cours et TD (3 x 3h)
• Initier les étudiants à l’utilisation du microscope métallographique (reconnaissance des minéraux métalliques) (3h) et à l’étude des altérations associées aux gisements de métaux (3h).
• Réaliser une étude de cas sur un ancien gisement local (associé à une journée de terrain) pour mettre en application les concepts et outils appris dans le module (4h).
• Une journée de terrain dans le Tarn avec visite d’anciennes mines (Pb-Zn , W)

S9: Géomatériaux (option)

Responsable – François Martin – 3 ECTS

Les objectifs sont de montrer l’intérêt des géomatériaux pour les industries des matériaux composites. Seront ainsi présentés les différents types de géomatériaux, les raisons de leurs utilisations. Seront aussi présentées les limites de leurs utilisations. 3 sorties de TP Terrain seront organisées afin d’appréhender les manières d’extraire les géomatériaux (visite de 3 carrières), leur mode de conditionnement en fonction des visées de leur utilisation dans l’industrie (visites de 3 usines d’extraction et raffinement). Les enseignements aborderont : les différents types de géomatériaux, les produits intégrant des géomatériaux, Rôle des géomatériaux dans les composites, les limites d’utilisation des géomatériaux, les nouveaux géomatériaux, leur cristallochimie

S9: Géophysique spatiale (option)

Responsable : Muriel Llubes – 3 ECTS

L’observation de la Terre depuis l’espace nous apporte des informations inédites, permettant des applications scientifiques et industrielles, inaccessibles à partir des seules observations de surface. Le nombre de missions satellitales, à la fois publiques et commerciales, n’a cessé d’augmenter depuis les années 70. Elles permettent des avancées innovantes et parfois spectaculaires dans le domaine des géosciences. L’essor du spatial est stimulé à la fois par la recherche publique, mais aussi par l’industrie, créant la demande d’experts formés dans le domaine spatial appliqué aux sciences de la Terre.

Ce module présentera les principales méthodes d’observation spatiale : le GNSS, l’altimétrie, la gravimétrie spatiale, l’interférométrie radar. Plusieurs cas en Sciences de la Terre, utilisant les résultats obtenus par ces méthodes, seront étudiés. L’interprétation des mesures sera abordée, en lien avec le phénomène physique à l’origine. Les exemples seront choisis pour illustrer les déformations de la lithosphère (rebond glaciaire, flexure élastique) et la topographie sous-marine.

S10: Gestion de projet et connaissance de l’entreprise

Responsable: David Labat – 3 ECTS

Cette UE vise à mieux connaître l’organisation des entreprises, maîtriser les outils de communication, appliquer les principes de gestion de projets industriels ou de recherche, maitriser les outils (outils de planification et de conduite de réunions, GANTT, méthode SWOT) permettant une insertion optimale dans le monde professionnel ou dans un contrat doctoral et enfin développer ses qualités et capacités d’autonomie et de travail en équipe.

S10: Stage de recherche (laboratoire ou entreprise)

Responsable: Mary-Alix Kaczmarek – 27 ECTS

Stage effectué dans un laboratoire de recherche universitaire ou dans une entreprise, d’une durée minimum de 6 semaines. Dans le cas de stages effectués hors de l’université, un enseignant-chercheur référent suivra l’étudiant. Les stages universitaires sont proposés par les enseignants-chercheurs, chercheurs ou ingénieurs. Les stages portent sur l’acquisition de données en laboratoire ou sur le terrain, sur de la modélisation ou des études bibliographiques. Un rapport écrit et une soutenance orale sont organisés à l’issue du stage.