Cd apports des gaz rares pour comprendre l'origine de l'eau douce des plateaux continentaux: le cas du plateau continental de nouvelle-angleterre (iodp3 expedition 406) // cd noble gas constraints on the origin of shelf freshwater: the new england conti

Topic description

Dans de nombreux environnements côtiers dans le monde, la répartition de l'eau douce dans les sédiments du plateau continental est loin de l'équilibre avec le niveau de la mer moderne. L'un des exemples les plus remarquables se trouve sur le plateau continental de l'Atlantique au large de la Nouvelle-Angleterre où les eaux souterraines dans des aquifères de sable pliocène-pléistocène peu profonds sur km au large ont une faible salinité ( mg / L ou moins). Sur l'île de Nantucket, un forage de forage de m de profondeur pénétrant l'ensemble du paquet sédimentaire du Crétacé-Tertiaire montre des variations considérables de la salinité avec des expéditions de Saltwater extrêmement douce ( IODP et. Le Pléistocène au Crétacé supérieur des sables sous l'île de Nantucket se révèle également modestement surpris, ~ 4 m par rapport à la nappe phréatique locale.
L'équipe scientifique de l'IODP3 Expedition a émis l'hypothèse que l'incursion rapide de l'eau douce sur le plateau continental de la Nouvelle-Angleterre aurait pu être causée par un ou plusieurs des mécanismes suivants: 1) une recharge météorique pendant le niveau de la mer Pléistocène, y compris l'infiltration verticale de l'eau douce associée à des cellules d'écoulement locales sur le carrefour; 2) Recharge de la sous-glace de la glace pendant le dernier maximum glaciaire; 3) Recharger les lacs pro-glaciaires. De même, les surpressions pourraient être dues à 1) la charge de sédiments du pléistocène; 2) des différences de densité des fluides associées à la mise en place d'une lentille d'eau douce épaisse sur l'eau salée (analogue aux pressions excessives dans les pattes de gaz des réservoirs de pétrole).

Ces différents mécanismes de recharge et modèles de surpression peuvent être distingués par le forage, le carottage, l'exploitation forestière et l'échantillonnage fluide. Les données d'isotopes de gaz noble et d'environnement seront utilisées dans le cadre de ce projet de doctorat pour évaluer complètement les modèles de recharge. Ce projet étendra notre compréhension des états actuels et passés de composition, de pression et de température des fluides dans les environnements de plateau continental. Il aidera à mieux contraindre les taux, les directions et les mécanismes de l'écoulement des eaux souterraines et des flux chimiques dans les systèmes de plateau continental. Il contribuera au développement de nouveaux outils pour mesurer les ressources d'eau douce dans les environnements marins. La nature transitoire apparente des modèles de salinité du plateau continental pourrait avoir des implications importantes pour les processus microbiens et les flux à long terme du carbone, de l'azote et d'autres nutriments vers l'océan. Le forage réussi testera les modèles basés sur les processus pour les nappes d'eau douce au large de la Nouvelle-Angleterre. Ces modèles pourront ensuite être appliqués à d'autres systèmes d'eau douce de plateaux continentaux du monde entier.
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In many coastal settings worldwide, the distribution of freshwater within continental shelf sediments is far out of equilibrium with modern sea level. One of the most remarkable examples is found on the Atlantic continental shelf off New England where groundwater within shallow Pliocene-Pleistocene sand aquifers over km offshore has low salinity ( mg/l or less). On Nantucket Island, a m deep borehole penetrating the entire Cretaceous-Tertiary sedimentary package shows considerable variations in salinity with extremely fresh ( IODP Expeditions and also showed abrupt freshwater-saltwater boundaries linked to lithology. This demonstrates the disequilibrium nature of such systems; diffusion tends to eliminate such patterns. Pore fluid within Pleistocene to upper Cretaceous sands beneath Nantucket Island is also found to be modestly overpressured, ~4m relative to the local water table.
The science team of the IODP3 expedition has hypothesized that the rapid incursion of freshwater on the continental shelf in New England could have been caused by one or more of the following mechanisms:
1) meteoric recharge during Pleistocene sea-level lowstands including vertical infiltration of freshwater associated with local flow cells on the shelf;
2) sub-ice-sheet recharge during the last glacial maximum;
3) recharge from pro-glacial lakes.
Likewise, the overpressures could be due to
1) Pleistocene sediment loading;
2) fluid density differences associated with emplacement of a thick freshwater lens over saltwater (analogous to excess pressures in the gas legs of petroleum reservoirs).
These different recharge mechanisms and overpressure models can be distinguished through drilling, coring, logging, and fluid sampling. Noble gas and environmental isotope data will be used in the framework of this PhD project to completely evaluate recharge models. This project will extend our understanding of the current and past states of fluid composition, pressure, and temperature in continental shelf environments. It will help better constrain rates, directions, and mechanisms of groundwater flow and chemical fluxes in continental shelf systems. It will contribute to the development of new tools for measuring freshwater resources in marine environments. The apparent transient nature of continental shelf salinity patterns could have important implications for microbial processes and long-term fluxes of carbon, nitrogen, and other nutrients to the ocean. Successful drilling will test process-based models for shelf freshwater off New England. These models can then be applied to other shelf freshwater systems around the world.
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Début de la thèse : 01/10/

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Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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