Thèmes de Master proposés - Proposed master topics
(03/2010)
A. Volcanologie, pétrologie, métamorphisme / Volcanology, petrology, metamorphism
B. Géochimie isotopique et géochronologie/ Isotope geochemistry and geochronology.
C. Gisements métallifères / Ore deposits
D. Risques géologiques / Geological risks
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A. Volcanologie, pétrologie, métamorphisme / Volcanology, petrology, metamorphism.
C. Bonadonna, M. Dungan, S. Th. Schmidt, L. Pioli, I. Manzella
Dynamics of finger formation in volcanic clouds (A)
Tephra sedimentation from volcanic plumes is typically characterized by convective instabilities, i.e. a form of fluid instability found in density stratified layer, characterized by the formation of fingers. However, numerical models used to describe tephra dispersal do not account for convective instabilities, which, however, could play an important role in particle sedimentation. For these reason, at the laboratory of Geophysical Fluid Dynamics at the University of Geneva, we are carrying out dedicated experiments in order to parameterize this process and develop a dedicated model for particle sedimentation. Collaboration with the University of Bristol (UK).
Supervision: Irene Manzella, Costanza BonadonnaThe dynamics of coalescence and breakup of large gas bubbles in basaltic magmas (A)
The project addresses the dynamics of formation of large bubbles in volcanic conduits and their coalescence and breakup in smaller bubbles. Dedicated experiments will be done using a cylindrical bubble column in the fluid dynamics laboratory of the Department of Mineralogy. The experiments will describe and quantify the dynamics of these processes with image analyses of high-speed camera movies and pressure measurements. The effect of liquid viscosity will be also studied using liquids with different compositions. Parameterization of the results and theoretical description of the main observed processes are also expected. Collaboration with the University of Bristol (UK).
Supervision: Laura Pioli, Costanza BonadonnaEffect of particle shape and porosity on terminal velocity (A)
Explosive eruptions produce clasts of several sizes, ranging between <1 mm to several centimeters in diameter, that travel in the atmosphere and eventually sediment on the ground according to their terminal velocity. As a result, the characterization of terminal velocity is crucial to our understanding of sedimentation processes and the identification of associated hazards. Nonetheless, volcanic particles show a wide range of density, shape and porosity, complicating the determination of the associated terminal velocity. At the Department of Mineralogy of the University of Geneva we have build a dedicated vertical wind tunnel to investigate the effects of particle shape and porosity on terminal velocity and indentify the best parameterization to be used in models for tephra dispersal. Collaboration with the Groupe de compétences en mécanique des fluides et procédés énergétiques (CMEFE ; Geneva) and University of Bristol (UK).
Supervision: Costanza Bonadonna, Irene Manzella
B. Géochimie isotopique et géochronologie/ Isotope geochemistry and geochronology.
U. Schaltegger, M. Chiaradia, R. Spikings, D. Fontignie, M. Ovtcharova
La recherche de l'édifice volcanique du batholite de l'Adamello
Looking for the volcanic edifice of the Adamello batholith
Composition isotopique et chimique de galets volcaniques dans des sédiments tertiaires à l'est du batholite de l'Adamello (Italie). Datation U-Pb des zircons par ablation laser ICP-MS et/ou ID-TIMS.
Chemical and isotopic composition of volcanic clasts in Tertiary sediments to the east of the Adamello batholith (Italy). U-Pb age determinations of zircon using laser ablation ICP-MS and/or ID-TIMS.
Supervision: Urs Schaltegger, avec le team du programme ProDoc “Adamello 4-D”, voir http://www.unil.ch/img/page72459_en.htmlGéochimie et géochronologie de l'unité de Patap (Pérou central) (B)
Geochemistry and geochronology of the Patap Unit (central Peru) (B)
Composition géochimique, isotopique et âge d'une suite magmatique dans l'unité de Patap dans la Valle Omas (Coastal Batholith, Western Cordillera, Peru). Cartographie et échantillonnage seront en collaboration et avec l'aide de géologues péruviens. Le travail analytique inclut des analyses géochimiques (majeurs, traces et terres rares), quelques déterminations isotopiques Sr-Nd-Pb, et des datations U-Pb sur 1-2 échantillons.
Supervision: U. Schaltegger and Peruvian geologistsIsotope stratigraphy of single crystals from Pululagua volcano, Ecuador (A+B)
Quaternary frontal arc volcanoes of Ecuador (like Pululagua) display petrographic, geochemical and isotopic evidence of open system evolution through magma mixing and recharge processes. Isotope (Sr, Nd) stratigraphy of single crystals (plagioclase, amphibole) displaying petrographic disequilibrium textures will allow a detailed study of how recharge processes occur contributing to unravel the petrogenesis of these rocks. Methods: petrography, Sr and Nd isotopic analyses of microdrilled single crystals, microprobe and LA-ICP-MS trace element in situ analyses of mineral phases.
Supervision: Massimo Chiaradia (en collaboration avec Bernardo Beate, EPN, Quito, Equateur)Oxygen isotope characterization of an across-arc transect in the Quaternary volcanic arc of Ecuador (A+B)
The Quaternary volcanic arc of Ecuador is about 200 km wide and consists of three trench-parallel chains of volcanoes. Across-arc geochemical and radiogenic isotope (Pb, Sr, Nd) changes are the result of both source and crustal contamination processes. An oxygen isotope study of whole rocks and single mineral phases will contribute to better understand the source and continental crust contamination processes operating across the arc. Methods: petrography, oxygen isotope analyses of whole rocks and mineral separates, microprobe.
Supervision: Massimo Chiaradia (en collaboration avec B. Putlitz, UNIL, et Bernardo Beate, EPN, Quito, Equateur)Petrographic, geochemistry and isotope characterization of xenoliths from the Pichincha lavas lavas, Ecuador (A+B)
Pichincha volcano is an active volcanoe of the frontal arc of Ecuador, situated just west of Quito. Its volcanic products have and adakite-like geochemistry which has been interpreted either as the result of slab melting processes or of magmatic evolution at lower crustal levels. Pichincha lavas contain frequent granulitic xenoliths suggesting an interaction of magmas with the lower crust. A detailed petrographic study accompanied by mineral chemistry (microprobe and in situ LA-ICP-MS), geochemistry and isotopic analyses (Pb, Sr, Nd) as well as by geochronology of zircons in the xenoliths will help to better understand the genesis of Pichincha magmatic rocks.
Supervision: Massimo Chiaradia (en collaboration avec Alex Ulianov, UNIL, et Bernardo Beate, EPN, Quito, Equateur)Apatite as tracer of petrogenetic processes in magma chambers
Trace element and Sr isotope analyses of selected apatites from igneous rocks, bulk rock separates and as inclusions in other minerals, especially zircon (durbachites Moldanubian domain, tonalites Adamello batholith, and other). Calculating geochemical trends of mineral fractionation and magma mixing using existing and new analytical data. Analytical techniques: Electron microprobe, thermal ionisation mass spectrometry, possibly ion microprobe from 2013, possibly development of in situ Sm-Nd analysis using laser ablation MC-ICP-MS.
Supervision by U. SchalteggerC. Gisements métallifères/ Ore deposits.
L. Fontboté, R. Moritz, K. Kouzmanov
Prospection minière et métallogénie de la ceinture crétacée du Timok (Serbie orientale): Contexte magmatique des porphyres associés aux roches dioritiques du Timok? (C)
Travail de contexte régional sur 5 districts à porphyres. Travail pétrographique et géochimique sur roches magmatiques (éléments majeurs et en trace), isotopes radiogéniques, datations U-Pb zircons.
Supervision: R. Moritz. Collaboration: Dundee (compagnie canadienne), accès aux données de la compagnie, forages.Prospection minière et métallogénie de la ceinture crétacée du Timok (Serbie orientale): Prospects aurifères des roches sédimentaires du Timok occidental (C)
Similarité avec gisements type Carlin (Basin-Range, USA)? Pétro détaillée (altération, roches sédimentaires, minéraux opaques), contrôle structural marqué à géologie structurale, géochimie d’éléments en trace, typologie et chimisme des pyrites (As?), teneurs en matière organique, isotopes stables, inclusions fluides (dépend du matériel disponible), éventuellement traces de fission dans apatite (permet de déterminer zones thermales anormales).
Supervision: R. Moritz. Collaboration: Dundee (compagnie canadienne), accès aux données de la compagnie, forages.Métallogénie du Petit Caucase: Gisement Mo-Cu-Au de Kadjaran (pluton de Meghri, Arménie) : Etude de l’évolution magmatique mafique à felsique (C)
Travail de terrain régional, XRF, pétrographie, isotopes radiogéniques (Sr, Nd, Pb) et isotopes d’O, inclusions vitreuses par LA-ICP-MS (Lausanne, Berne, Zürich, autre?).
Supervision: R. Moritz. Collaborations: collègues de l’Académie des Sciences d’Arménie, Maria Ovtcharova (U-Pb zircons, isotopes Hf), datations Re-Os sur molybdenite (labo extérieur).Métallogénie du Petit Caucase: Gisement Mo-Cu-Au de Kadjaran (pluton de Meghri, Arménie): Etude de l’évolution magmatique-hydrothermale du porphyre (C)
Travail de terrain ciblée sur minéralisations, différents stades, pétro détaillée, altérations, inclusions fluides, isotopes stables (S,O, H?)
Supervision: R. Moritz. Collaborations: collègues de l’Académie des Sciences d’Arménie, Maria Ovtcharova (U-Pb zircons, isotopes Hf), datations Re-Os sur molybdenite (labo extérieur).Gisement polymétallique de Madneuli (Géorgie): Controverse gisement porphyrique ou sulfure massif volcanogénique? Relation avec épithermaux? Mise en place subaérienne ou subaquatique? Etude de l’évolution hydrothermale du « VMS » et des systèmes épithermaux (C)
Etudes des différents stades, pétro détaillée (transmise et réfléchie), altérations (XRD, Raman), inclusions fluides (microthermométrie et Raman), isotopes stables (S,O, H?)
Supervision: R. Moritz. Collaboration: collègues de l’Académie des Sciences de Géorgie, Maria Ovtcharova (U-Pb zircons)Evolution des conditions fluides et pression-température lors de l’exhumation tertiaire des Rhodopes (Thrace, Grèce septentrionale) (C)
Méthodologie : terrain & échantillonnage, quartz automorphes, microthermométrie des inclusions fluides (P-T, salinité), spectrométrie Raman (CO2,CH4, etc.), isotopes d’oxygène sur quartz, isotopes H et O sur inclusions fluides.
Supervision: R. Moritz. Collaboration: Voudouris (Athènes) & Vennemann (Lausanne)Chemistry and P-T of fluids trapped in co-genetic opaque ore and transparent gangue minerals: the case of quartz-hematite and quartz-wolframite pairs (C)
This project aims to compare the fluid chemistry (from LA-ICP-MS analysis) and P-T conditions of entrapment (normal and IR-light microthermometry) of fluid inclusions hosted by texturally co-genetic opaque ore and transparent gangue minerals. Several recent studies suggest that ore and gangue minerals in some deposits do not precipitate from the same fluid. If not, what are the real ore-forming fluids and what are the ore-precipitation mechanisms, compared to those controlling the gangue precipitation?
The study is focused on quartz-hematite and quartz-wolframite pairs with clear textural relationships from different localities. Both, hematite and wolframite are opaque in normal transmitted light, but transparent in near-infrared light. Thus their internal features and fluid inclusions can be successfully studied by using IR microscopy and microthermometry. A number of suitable samples from different localities (Europe, South America) and different geological settings are available, but sampling field campaign to Elba Island (Italy) is possible as well.
Supervision: K. KouzmanovFluid-inclusion evidence for the formation of polymetallic base-metal veins and replacement bodies in the Laki district, Southern Bulgaria (C)
The aim of this project is to study the mineralogy and fluid evolution of some polymetallic base-metal veins and replacement bodies in the Laki district, which is one of the largest Central Rhodopean ore districts in south Bulgaria. The project will include small-scale detailed mapping of different ore-bodies with special emphasis on ore-bodies' morphology, ore-mineral and alteration zoning, followed by an extensive laboratory study. The lab work will be focused on fluid characterisation using classical and near-infrared light microthermometry techniques applied to fluid inclusions trapped in transparent gangue and opaque ore minerals, prior to in situ LA-ICP-MS analysis of the inclusion fluids. In addition to the P-T-X reconstruction of the hydrothermal system at Laki, this investigation will also contribute to the general question of metal transport and depositional mechanisms in hydrothermal ore deposits.
Supervision: K. Kouzmanov
D. Risques géologiques/ Geological risks.
Costanza Bonadonna, Corine Frischknecht, I. Manzella, M. Sartori
Caractérisation des dépôts des avalanches de roches en Suisse (D)
Les avalanches rocheuses sont des phénomènes catastrophiques qui ne sont encore pas exhaustivement compris. Les recherches sur ce phénomène ont commencé en Suisse avec les travaux de Heim (1932), qui, en étudiant les événements de Elm et Goldau, a remarqué qu’ils possèdent certaines caractéristiques communes: ils impliquent tous les deux un volume de plus d’un million de mètres cubes, une quantité énorme d’énergie et ils parcourent des déplacements plus importants que ceux prédits par un modèle de frottement simple. L'un des aspects les plus importants dans ce domaine est l'étude du dépôt final des éboulements de roches, pour être en mesure de caractériser ce phénomène et de le comparer avec d'autres types d’écoulements granulaires gravitationnels, comme les éboulements de moins d'un million de mètres cubes et les avalanches des débris volcaniques. Dans ce cadre, il sera nécessaire de collecter des données sur les avalanches de roches récentes en Suisse et en particulier sur les événements dans le canton du Valais du Six des Eaux Froides (1946) et du Randa (1991) par le biais de travaux de terrain et mesures en laboratoire.
Supervision: I. Manzella, M. SartoriEvaluation de l’aléa sismique de l’île du Vulcano (Italie) (D)
L’île de Vulcano est une île volcanique située au nord de la Sicile. Sa dernière éruption remonte à 1888-90. Cependant, cette île se situe également dans une zone tectonique active qui peut générer des séismes. L’objectif de ce travail est de déterminer le niveau de danger sismique de cette île. Pour ce faire, il s’agira de compiler un catalogue des séismes, déterminer les sources potentielles de séismes et identifier les lois d’atténuation afin d’effectuer une analyse probabilistique ou déterministe de l’aléa sismique. Cette analyse s’effectuera par le biais de logiciels spécifiques.
Supervision: C. Frischknecht, C. BonadonnaAnalyse de la vulnérabilité de l’île de Vulcano (Italie) (D)
L’île de Vulcano, située au nord de la Sicile, couvre une surface d’environ 21 km2. Cette île est exposée à différents dangers naturels (comme des éruptions volcaniques, des glissements de terrain, des séismes, etc.) et voit sa population varier entre 800 personnes à l’année à 15'000 personnes en été, durant la saison touristique. L’évaluation du risque nécessite la connaissance des dangers, mais également des différents types de vulnérabilité, physique, sociale, économique. Cette étude a pour objectif de déterminer la vulnérabilité socio-économique de cette île. Il s’agira d’identifier les indicateurs clés pouvant mener cette analyse à terme. Pour ce faire, on utilisera les informations disponibles sur papier, sur photos satellites à haute résolution. Il s’agira également d’utiliser les systèmes d’information géographique comme outil d’analyse multi-critères et de cartographie.
Supervision: C. Frischknecht, C. BonadonnaAnalyse de la susceptibilité de liquéfaction sur le canton de Genève (D)
Les effets induits par les conditions géologiques locales peuvent être classés en deux catégories, les effets de site directs, comme l’amplification du sol, les ruptures de surface et les effets de site induits, comme les glissements de terrain et la liquéfaction. La liquéfaction est un phénomène de transformation d’un matériel granulaire saturé d’un état solide à un état liquide. Ce phénomène se produit dans des zones impliquant des sédiments meubles, comme sable, silt et gravier, saturés et sans cohésion soumises à des contraintes sismiques. L’objectif de ce travail est de déterminer si les conditions sismiques, géologiques et hydrologiques du canton de Genève peuvent amener des problèmes de liquéfaction dans le canton.
Supervision: C. Frischknecht
