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Localization and delocalization of deformation in a bimineralic material
Get PDFWe investigate how localization and delocalization of deformation occurs in a bimineralic material composed of a strong plagioclase and a weaker quartz phase. We perform numerical, meter-scale shear experiments in which we vary the temperature and the ratio of the two mineral phases. Three micromechanical deformation fields are identified according to the mechanical behavior of the minerals at play (brittle or ductile when both phases are in the brittle or ductile regime, respectively, and semibrittle when one phase is in the brittle and the other in the ductile regime). Besides these micromechanical deformation fields, we identify three deformation types characterizing the degree of localization (type I: localized shear zone, type II: localized anastomosing shear zone, and type III: delocalized shear zone). Type I is expected in the brittle deformation field. In the semibrittle field, all deformation types can be observed depending on the amount of weak phase present. In the ductile field, deformation is dependent on the strength ratio between the two phases. For a low strength ratio, deformation of type III is always observed. For high-strength ratios, deformation of type II can be observed for a moderate amount of weak phase. A small amount of weak phase (This article is published as Jammes, Suzon, Luc L. Lavier, and Jacqueline E. Reber. "Localization and delocalization of deformation in a bimineralic material." Journal of Geophysical Research: Solid Earth 120, no. 5 (2015): 3649-3663. DOI:10.1002/2015JB011890. Posted with permission.</p
Identifying Erosional Trends of Upper Galveston Bay Salt Marshes from 2004-2018 High Resolution Imagery: A GIS and Remote Sensing Analysis
No full textRemote sensing has been a part of contemporary wetland conservation practices for many years. Data generated by aerial and satellite imagery has proven invaluable to assessing the health of wetland environments. Utilizing imagery of a certain location over the course of many years can produce a time series which can be used to observe visual changes in the environment throughout the observed range of time. With Geographic Information Systems (GIS), it is possible to record these changes in the marsh as vector features for future use in presentations or modelling. In a place like Galveston Bay, Texas, coastal salt marshes and residential or urban centers coexisting near one another are commonplace, so tracking the health of the marsh based on anthropogenic actions, both conservational and detrimental, is key to preserving them. In turn, the marshes preserve the communities they reside by through hazard mitigation and economic opportunity. In this research, years of high-resolution remote sensing data were used as a guide for the digitization of two salt marsh sites along the coast of Upper Galveston Bay. Through a series of geoprocesses, the area of wetlands lost for each site was calculated and the rates of loss were compared over time, and the relationship of vegetation loss and regional subsidence was investigated. Anthropogenic processes were also noted as timestamps to check effects on the marsh, like constructed upstream drainage or physical damage from traversal through the marsh. By comparing the digitized marsh edge over the years to the most recent elevation captured with LiDAR, the effects that anthropogenic processes have had on the wetlands became more tangible. Through these observations, a stark difference is presented between the erosion of natural and constructed salt marsh. Understanding the relationships between these wetland environments and the communities they neighbor will be an important piece of knowledge as climate change continues to alter the globe’s coasts.Geography and Environmental Studie
Extreme crustal thinning in a transtensional setting : the example of Bay of Biscay-Western Pyrenees
No full textLe Golfe de Gascogne s’est ouvert à l’Aptien-Albien en contexte transtensif et constitue aujourd’hui un bassin océanique en forme de V. A la pointe de ce système plusieurs bassins de rift, présentant des évidences d’amincissement crustal extrême se sont formés (Parentis, Arzacq-Mauléon). Lors de la compression pyrénéenne (Santonien à Oligocène) le bassin de Mauléon a été fortement réactivé. Au contraire, au nord-ouest le bassin de Parentis a été peu réactivé permettant ainsi la préservation des structures de rift. Ce contexte permet d’étudier les processus permettant d’amincir la croûte et la chronologie de ces événements à l’aide d’observations géologiques dans le bassin de Mauléon et en utilisant des données géophysiques et de forages dans le bassin de Parentis.
Dans ce travail, je décris à partir d’une approche multidisciplinaire et multi-échelle les structures de rift observées à l’échelle de l’affleurement et du bassin et je propose un modèle numérique capable de décrire l’évolution du système dans le temps et l’espace. Les résultats principaux sont :
1) l’identification d’un détachement qui exhume au fond de la mer des roches issues de la croûte moyenne et du manteau;
2) la réinterprétation de l’évolution du rifting dans le Golfe de Gascogne : celui ci présente une évolution polyphasée composée d’une phase d’étirement (Trias-Jurassique), d’une phase transtensive (Jurassique terminal-Aptien inférieur) et d’une phase finale d’amincissement et d’exhumation (Aptien-Albien).
3) la mise en évidence de l’influence des couches ductiles présentes dans la croûte (croûte moyenne) et dans les sédiments (sel triasique) sur la structuration du rift et la géométrie des bassins.The Bay of Biscay represents a V-shaped oceanic basin that opened in Aptian-Albian time within a transtensional setting. In front of this propagating ocean several rift basins preserve evidence for extreme crustal thinning (e.g. Parentis, Arzacq-Mauleon). During the subsequent Pyrenean compression in Santonian to Oligocene time, the southern Mauleon basin was strongly reactivated and became part of the western Pyrenees meanwhile the Parentis basin located further to the northwest, was only weakly reactivated and preserved the major structure related to rifting. This situation enables to study the processes and timing of extreme crustal thinning with geological methods on land (southern Mauleon basin) and in using geophysical and drilling data onshore in the Parentis basin.
In my study I was able to describe, based on a multidisciplinary and multiscale approach the rift structures from the outcrop to the basin scale and to propose a numerical model that can describe the evolution of these basins in time and space. The major results are :
1) the discovery of mantle and mid crustal rocks exhumed along top-basement detachment faults to the seafloor;
2) the reconstruction and reinterpretation of the rift evolution in the Bay of Biscay showing a polyphase rift system which includes a stretching phase (Triassic-Jurassic), a transtensional phase (latest Jurassic to Early Aptian), and a final thinning and exhumation phase (Aptian to Albian);
3) the finding that ductile layers in the crust (middle crust) but also in the sediments (Triassic salt) are important in controlling the final rift structures and basin geometries
3D architecture of a complex transcurrent rift system: The example of the bay of Biscay-western Pyrenees.
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L'évolution tectono-sédimentaire du système "Golfe de Gascogne/Pyrénées Occidentales" au Crétacé inférieur : un nouveau regard
No full textInternational audienceLa reconstruction paléogéographique de l'Ibérie et de l'Eurasie au Crétacé inférieur ainsi que la cinématique qui en découle restent aujourd'hui très controversées. Deux modèles opposés sont présentés. La première reconstitution (Fig. 1.a ) réalisée par Olivet (1996) utilise la superposition des anomalies magnétiques M0 et propose un grand mouvement de décrochement sénestre de l'Ibérie le long de la faille Nord Pyrénéenne. Dans ce modèle, les bassins extensifs crétacés, présents dans le domaine pyrénéen (bassin de Parentis, Bassin d'Arzacq, bassin de Mauléon, ...), se sont formés dans un contexte décrochant et sont donc des bassins en pull-appart. Dans le second modèle (Fig. 1.b ), Sibuet (2004) et Srivastava et alii (2000) ont essayé d'introduire le maximum de contraintes en considérant les anomalies magnétiques observées au-delà de M0 (jusqu'à M17). Cette reconstitution prend ainsi en compte l'existence d'une zone de transition (Boillot et alii, 1987), entre la croûte océanique et la croûte continentale et minimise le déplacement latéral de l'Ibérie proposé par Olivet (1996). Dans ce modèle, le Golfe de Gascogne s'ouvre à l'Albo-Aptien selon un mode en ciseaux avec un pôle de rotation localisé au Sud-Est du Golfe de Gascogne. Ce mode d'ouverture induit une propagation vers l'Est de plusieurs bassins en extension, relayés par des failles transformantes orientées Nord-Sud. Ces deux modèles ont des implications très différentes à l'échelle de la plaque ibérique (cinématique et relation entre l'Ibérie et l'Eurasie en cours du Crétacé), mais également à une échelle plus régionale sur la géologie du Sud-Est et du Sud-Ouest de la France. Un des objectifs consiste à trouver des éléments géologiques permettant de tester ces deux hypothèses. Des travaux récents ont été menés aux limites de la plaque ibérique, d'une part à l'ouest, sur la marge ibérique (Péron-Pinvidic, 2006) et d'autre part en Provence (Leleu, 2005). À partir de l'étude de l'évolution spatiale et temporelle de structures de rifting (cartographie 3D), les travaux de G. Péron-Pinvidic ont permis d'imposer de nouvelles contraintes sur les processus et la cinématique associée à l'ouverture de l'Atlantique et la séparation de la plaque Nord-Américaine à la fin de l'Aptien (112 Ma). Les travaux de S. Leleu, mettent en évidence des découplages à partir du Campanien, entre le système Corse-Provence et les systèmes pyrénéen et alpin par le jeu de grandes transformantes telles les failles des Cévennes, de Nîmes ou de la Durance. Ces résultats ont donc des implications importantes sur l'évolution du système Golfe de Gascogne-Pyrénées occidentales jusqu'à l'Aptien (avant 113 Ma) puis au-delà du Campanien (après 71 Ma), avec notamment la cinématique alpine et le début de la convergence entre les plaques ibérique et européenne. Dans cette étude, nous avons donc décidé de nous focaliser sur le système Golfe de Gascogne-Pyrénées occidentales, zone géographiquement intermédiaire aux deux précédents domaines afin de compléter la compréhension de l'ensemble du système alpin et sa relation avec l'ouverture de l'Atlantique. De plus, l'étude de l'histoire crétacée des bassins extensifs présents dans ce système (Parentis et Mauléon) permettra de mieux comprendre l'évolution cinématique du système au Crétacé supérieur. Ce travail a donc pour objectif d'apporter certains éléments de réponse aux incertitudes persistantes sur l'évolution cinématique des plaques ibérique et européenne au Crétacé et plus particulièrement d'étudier les processus de déformation (amincissement et réactivation) et l'enregistrement sédimentaire des deux bassins crétacés de Mauléon et de Parentis. L'étude de ces deux bassins, l'un affleurant (le bassin de Mauléon), l'autre en mer (le bassin de Parentis) permet d'utiliser une approche pluridisciplinaire (géophysique marine et géologie). Des données de sismique réflexion couplées aux données de forages sont exploitées pour l'étude du bassin de Parentis ; celles-ci permettent d'évaluer et de comprendre la subsidence tectonique qui a affecté ce bassin lors de sa formation. Dans le bassin de Mauléon, ce sont essentiellement des données de terrain (stratigraphie, sédimentation, ...) qui sont utilisées afin de mieux comprendre l'histoire sédimentaire de ce bassin et la subsidence thermique associée. Par ailleurs, les données géophysiques (gravimétrie, sismique...) permettront de caractériser la nature même de ces bassins (bassins en pull-apart crées le long de décrochements Est-Ouest ou bassin extensifs relayés par des décrochements Nord-Sud). Enfin, ces observations seront confrontées à un modèle numérique complexe de rift polyphasé (Lavier et Manatschal, 2006) afin de tester le modèle d'amincissement et de vérifier le processus d'étirement proposé. Par ailleurs, les résultats préliminaires d'une première mission de terrain montrent l'importance de l'amincissement crustal et suggèrent l'exhumation locale du manteau dans le bassin de Mauléon. Celle-ci est associée à une forte subsidence au centre et une migration de la déformation vers les bordures du bassin (Canérot, en préparation). Ces observations, associées à une réinterprétation des coupes sismiques du bassin de Parentis, soulèvent de nouvelles questions sur l'évolution tectonique du domaine pyrénéen
Interaction between prerift salt and detachment faulting in hyperextended rift systems: The example of the Parentis and Mauléon basins (Bay of Biscay and western Pyrenees)
No full textCorrection to ‘‘Extreme crustal thinning in the Bay of Biscay and the Western Pyrenees: From observations to modeling’’
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L'évolution tectono-sédimentaire du système "Golfe de Gascogne/Pyrénées Occidentales" au Crétacé inférieur : un nouveau regard
No full textExtreme crustal thinning in the Bay of Biscay and theWestern Pyrenees: from observation to modelling.
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