Contrats doctoraux 2019

Contrats doctoraux proposés cette année. Vous pouvez postuler auprès des directeurs de thèse et/ou des co-directeurs.

1) Glissements sous-marins dans l’estuaire du Saint-Laurent, Québec, Canada

Directeur de thèse : Nabil Sultan (Nabil.sultan@ifremer.fr) et Guillaume St-Onge (guillaume_st-onge@uqar.ca)
Co-directeur de thèse : Sébastien Garziglia (Sebastien.Garziglia@ifremer.fr)

Plusieurs zones sismiques sont connues au Canada dont une importante dans l’est du Canada, la zone sismique de Charlevoix-Kamouraska/Bas-Saint-Laurent - CKBSL. La compréhension de l’aléa sismique représente donc un enjeu majeur pour la réduction des risques associés (victimes, fragilisation des infrastructures, glissements sous-marins, tsunamis). La connaissance actuelle de l’aléa de la région reste cependant trop imprécise, car elle repose sur un nombre de séismes trop restreint, principalement recensés depuis 1663 seulement. Dans ce contexte, la présente thèse de doctorat vise à identifier et dater les glissements sous-marins déjà recensés de l’estuaire du Saint-Laurent et de caractériser les propriétés géotechniques du sédiment intact, non-glissé afin de déterminer l’origine, la cause et la récurrence de ces glissements. L’importante activité sismique de la zone ainsi que la présence de ces nombreux et géographiquement étendus glissements sous-marins permettent de proposer l'hypothèse qu'ils aient possiblement été induits par des séismes. Si cette hypothèse s’avérait vérifiée, les répercussions seraient considérables, car une bonne compréhension des séismes de cette région et de leur impact est essentielle pour déterminer l'aléa et pour établir la période de retour de tels événements. Les nouvelles exigences du code du bâtiment du Canada exigent, pour l’évaluation de l’aléa sismique, de considérer une période de retour de 2500 ans. Ces données n’existent tout simplement pas.

Mots clés : Glissements sous-marins, séismes, aléas, carottes sédimentaires, géophysique, géotechnique, Holocène, Québec, Canada.

2) Etude physico-chimique d’hydrates de gaz sédimentaires : Influence de la matrice sur le mécanisme de formation et la capacité de stockage

Directeur de thèse : Arnaud Desmedt (Arnaud.desmedt@u-bordeaux.fr)
Co-directeur de thèse : Livio Ruffine (Livio.Ruffine@ifremer.fr)

Les hydrates de gaz sont des matériaux cristallins où des molécules d’eau forment des réseaux dans lesquels sont piégés des molécules de gaz. Ces hydrates ont une très grande capacité de stockage de gaz, et sont étudiés depuis de nombreuses années dans différents domaines : géosciences, astrophysique, génie des procédés, etc. Les hydrates naturels constituent de loin le plus important réservoir de méthane sur la planète, et les hydrates sédimentaires en représentent environ ~98-99%. Cependant, l’évaluation de la quantité de gaz stockée dans les hydrates sédimentaires repose sur des considérations macroscopiques, faisant l’hypothèse d’un taux de remplissage constant des cages par les molécules de gaz. Les récentes découvertes montrent que ce taux est variable et que de nombreuses cages, jusqu’à 17%, peuvent restés vides.
Cette thèse propose d’étudier les facteurs capables d’affecter le taux de remplissage des cages, et donc la capacité des hydrates à stocker le méthane. Les travaux envisagés visent d’une part, à synthétiser des hydrates de gaz en laboratoire en mimant les conditions in situ, et d’autre part, à les caractériser à l’échelle microscopique par des techniques de spectroscopie Raman, de diffraction (neutrons et rayons X) ou de tomographie des rayons X à très haute résolution pour déterminer les structures formées, le taux d’occupation des cages, la nature de la molécule hôte ainsi que l’impact de l’interface sédiment/hydrate sur ces propriétés. Ces résultats fourniront des informations quant aux capacités de stockage et aux hétérogénéités rencontrées. Une approche multi-échelle sera alors appliquée à un site naturel sélectionné (Sea of Marmara, Black Sea or Lake Baikal).

Mots clés : Hydrates de méthane, argiles, sable, mécanismes de formation, taux d’occupation des cages et capacité de stockage, expérimentations haute-pression, spectroscopie, diffraction, analyses chimiques.

3) Caractérisation in situ d’émissions de gaz par des mesures chimiques et acoustiques : développement méthodologique

Directeur de thèse : Emmanuel Rinnert (Emmanuel.Rinnert@ifremer.fr)
Co-directeur de thèse : Carla Scalabrin (Carla.Scalabrin@ifremer.fr)

Le projet européen ETN-ITN ASSURE comporte 14 sujets de thèse visant à étudier l’impact de l’industrie extractive (hydrocarbures, métaux, sables, etc.) sur les écosystèmes physiques et biologiques associés aux dépôts. L’objectif est de proposer des sujets complémentaires, alliant problématiques scientifiques et développements technologiques, dont l’ensemble permet de caractériser, quantifier les émissions et de proposer de solutions pour réduire voire les endiguer. Le présent sujet de thèse est coordonné par l’Ifremer en collaboration avec l’IOLR et Kongsberg Maritime Contros. Il vise à réaliser des études expérimentales afin de permettre une caractérisation quantitative des émissions de méthane dans la colonne d'eau. Il met en place une approche méthodologique pour fournir (1) des résultats sur l'évaluation de l'efficacité des outils de détection et (2) des protocoles pour définir une stratégie optimisée pour la mesure et la caractérisation des émissions sous-marines de méthane. L'originalité et le caractère innovant résident principalement dans une évaluation approfondie des capteurs en laboratoire dans les conditions similaires à celles rencontrées in situ afin d'étudier l'influence de paramètres ‘clés’ sur la réponse du capteur, complétés par des expériences en bassin d’essais, toujours en conditions contrôlées, pour la caractérisation acoustique et chimique d'une émission artificielle de méthane gazeux. Les résultats attendus permettront une meilleure appréciation de la robustesse et de la justesse des mesures, et une caractérisation quantitative du comportement des émissions de gaz dans la colonne d'eau. Les domaines d’application sont l’estimation du budget du méthane, grandeur utile aussi bien pour la communauté scientifique que pour l'industrie des hydrocarbures.

Mots clés : Capteurs de méthane, spectromètre de masse in situ, acoustique, laboratoire géochimie, bassin d’essais, émissions de gaz fond de mer.

4) Evolution Mézo-Cénozoïque de la marge australe de l’Afrique du Sud : relation entre profond, surface et géodynamique

Directeurs de thèse : Marina Rabineau (Marina.Rabineau@univ-brest.fr) et Philippe Schnurle (Philippe.Schnurle@ifremer.fr)
Co-directeurs de thèse : Daniel Aslanian (Daniel.Aslanian@ifremer.fr) et Moctar Doucouré (Moctar.Doucoure@mandela.ac.za)

Situés entre deux régions de géodynamique et d’âge différents, l’Atlantique Sud à l’ouest et l’océan Indien à l’est, la marge australe de l’Afrique est constituée de 4 hémi-grabens peu profonds connectés par le bassin profond d’Outeniqua. Ce système constitue la partie sous-marine du système de rift en pull-apart Jurassique- Crétacé qui réutilise les anciennes structures de la suture de la ceinture du CAP. Ces bassins, formés vraisemblablement pendant la période Kimméridgienne de l’ouverture de l’océan indien, semble avorter au Valanginien, période de l’ouverture de l’Atlantique sud, à l’occasion d’un saut vers l’ouest de sa cassure. Ce système, compris entre les marges coulissantes du SE de l’Afrique et les marges dites volcaniques à SDRs du SO de l’Afrique, possède la particularité de refléter différentes subsidences, avec des bassins perchés dans le petit Karoo, des bassins côtiers se prolongeant en mer et un bassin profond bordé par la Zone de Fracture d’Agulhas. Système transitoire sur bien des aspects, ces bassins issus de la phase de rift et avortés avant la phase d’exhumation qui n’a pas eu lieu dans cette zone, pas ou peu déformés, avec des subsidences et des faciès d’environnements bien différents devraient éclairer par l’étude de leurs multiples caractéristiques, à terre comme en mer, le rôle des processus profonds et de la géodynamique dans la formation des marges passives.

Mots clés : Marges passives - rift avorté, géodynamique - phase cinématique - processus profonds, subsidence et dénudation (mouvements verticaux), connexion Terre-Mer, zone cinématique intermédiaire.