Géochimie élémentaire et isotopique et Cosmochimie

Ce cours présente les principes fondamentaux de la géochimie isotopique et leurs applications à l’étude de la Terre et du Système solaire. Il est organisé en quatre grandes parties :
(1) origine des éléments, nucléosynthèse, formation du Système solaire et météorites ;
(2) comportement des éléments en traces et modélisation des processus géologiques ;
(3) fractionnement isotopique, principes de radioactivité et principaux systèmes de datation radiochronologiques ;
(4) utilisation des isotopes pour étudier la différenciation et l’évolution des réservoirs terrestres et planétaires, notamment les échanges entre manteau et croûte.
Une attention particulière est accordée à l’interprétation critique des données et aux limites des modèles géochimiques.

Objectif général:
Le cours vise à fournir aux étudiants les bases conceptuelles et quantitatives nécessaires pour comprendre le comportement des éléments traces et des isotopes, et pour utiliser les données géochimiques afin de dater et de reconstituer les principaux processus géologiques et planétaires.

Acquis d’apprentissage spécifiques:
À l’issue du cours, l’étudiant·e sera capable de :
- expliquer l’origine des éléments et des principales variations isotopiques observées dans la Terre et les météorites ;
- décrire la formation du Système solaire, les grandes catégories de météorites et les informations qu’elles apportent sur les premiers processus planétaires ;
- prévoir et modéliser le comportement des éléments traces lors de processus tels que la fusion partielle, la cristallisation et le mélange ;
- distinguer fractionnement isotopique dépendant de la masse, anomalies nucléosynthétiques et variations radiogéniques ;
- expliquer les principes des principaux systèmes isotopiques et les conditions nécessaires à leur utilisation comme géochronomètres ou traceurs ;
- effectuer des calculs simples d’âge, de fractionnement et d’évolution isotopique, et représenter correctement les résultats ;
- interpréter des diagrammes élémentaires et isotopiques afin d’identifier l’origine, la différenciation, le mélange ou le recyclage de réservoirs terrestres et planétaires ;
- évaluer de manière critique les hypothèses, les incertitudes et les limites d’un modèle géochimique.

Connaissances et compétences pré-requises ou co-requises

Il est recommandé d’avoir suivi un enseignement de pétrologie magmatique, et d'avoir des notions fondamentales de chimie, de minéralogie et de géologie générale. Aucun prérequis approfondi en géochimie isotopique n’est nécessaire

Cours théoriques (36 h), répartis approximativement comme suit: Cosmochimie et matériaux planétaires: 9 h; Éléments traces et modélisation géochimique: 9 h; Principes isotopiques et géochronologie: 12 h; Évolution isotopique des réservoirs terrestres et planétaires: 6 h
Travaux pratiques réalisés sur tableur de type excel (15h), en présentiel. Chaque étudiant apporte son ordinateur portable (ou contacte le titulaire pour en emprunter un). La participation aux TP est obligatoire pour pouvoir présenter l'examen (pratique et théorie) du cours.

Références, bibliographie et lectures recommandées

F. Albarède, Geochemistry: an Introduction, Cambridge University Press, 2007
R. Hagemann & M. Treuil, Introduction à la géochimie et ses applications, Edition CEA collection d'enseignement, 1998
G. Faure & T.M. Mensing, Isotopes: Principles and Applications, Third Edition Wiley, 2005
C. Allègre, Géologie isotopique, Edition Belin, 2005
P. Vidal, Géochimie, éditions Dunod1998
H. Rollinson and V. Pease, Using Geochemical data to understand Geological processes, Cambridge University Press, 2021

Support(s) de cours

• Université virtuelle

Informations complémentaires

Nécessité de prévoir une calculatrice scientifique pour l'examen de TP, qui a lieu le même jour que l'examen théorique

Contacts

Prof. Vinciane Debaille, Directrice de recherche FNRS : téléphone: 02 650 2271 e-mail: vinciane.debaille@ulb.be
 

Campus

Solbosch

Méthode(s) d'évaluation

• Examen écrit
• Examen pratique

Examen écrit

• Question ouverte à réponse courte

Examen pratique

Construction de la note (en ce compris, la pondération des notes partielles)

Cours: Examen écrit portant sur l'ensemble de la matière (80%)
Travaux pratiques: Examen écrit (20%) le même jour que l'examen de la partie théorique
La note finale est calculée par une moyenne globale pondérée de ces deux parties d'examen, qui peuvent être représentées de manière indépendante dans le cursus. La réussite de l'unité d'enseignement est conditionnée par la réussite de chaque partie avec une note d'au moins 7/20. En cas de note inférieure à 7/20, la note la plus basse détermine la note globale. Les parties avec une note de moins de 10/20 devront être représentées individuellement pour que l'unité d'enseignement soit réussie. Les notes inférieures à 10/20 ne peuvent pas être reportées.

Langue(s) d'évaluation

• français