Master Sciences de la terre et des planètes, environnement

UE ouverte aux M1 et M2, semestres 7-9 années paires

L'objectif de cette UE est d'examiner le comportement de la lithosphère et de la croûte, à des échelles spatiales allant de la Terre globale à celle du chaînon montagneux. Une part importante consiste à replacer la tectonique des plaques dans l'ensemble du manteau en convection. De même, l'évolution des chaînes de montagnes est comprise dans le cadre géodynamique général. La déformation de la surface est expliquée par les effets cumulés de la tectonique crustale et lithosphérique, de la convection mantellique, et des processus de surface. Le développement du cours est largement fondé sur l'analyse de la tectonique Cénozoique, en s'appuyant sur de nombreux exemples régionaux. Une approche pluridisciplinaire est développée, de manière à s'emparer des outils analytiques et de modélisation géodynamique afin d'interpréter les observations issues de la géophysique ou de l'archive géologique.

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The objective of this course is to examine the behavior of the lithosphere and of the crust, at spatial scales ranging from the global Earth to the mountain range. An important part of the course is meant to place plate tectonics in the broad context of mantle convection. Similarly, the evolution of mountain ranges is understood within the general geodynamic framework. Surface deformation is explained by the cumulative effects of crustal and lithospheric tectonics, mantle convection, and surface processes. The development of the course is largely based on the analysis of Cenozoic tectonics, using multiple regional examples. A multidisciplinary approach is developed, in order to use analytical tools and geodynamic modeling to interpret observations from geophysical datasets or from the geological record.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

Ce cours porte sur les interactions et les relations de rétroaction entre la tectonique et les processus de surface contrôlés par le climat, avec un accent particulier sur l'évolution des ceintures de montagnes telles que les Alpes, les Andes ou l'Himalaya. Dans ce contexte, les échelles de temps sur lesquelles les processus géologiques façonnent la surface de la Terre sont d'une grande importance. Par conséquent, la détermination de la chronologie et la quantification des processus géologiques à l'aide d'un large éventail de techniques de datation sont au cœur de ce cours dans le but de modéliser l'évolution du paysage. La moitié du cours sera basée sur des exercices pratiques, des études de cas et des présentations, afin que les étudiants participent activement à l'enseignement de ce cours. Le cours sera en anglais.

This course is on the interactions and feedback relationships between tectonics and climatically controlled surface processes, with a particular emphasis on evolution of mountain belts such as the Alps, Andes or Himalayas. In this context, the timescales on which geological processes shape the surface of the Earth are of great importance. Therefore, the determining the timing and quantifying geological processes through wide range dating techniques are at the core of this course with the objective of modelling landscape evolution. Half of the course will be based on practical exercises, case studies and presentations, so that the students will actively participate in the teaching of this course.The course will be in English.

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Description et quantifications des processus qui gèrent la pétrologie magmatique et métamorphique Cristallisation fractionnée – exemple grands intrusions lités ; Fusion partielle - trapps et plateaux océaniques ; Assimilation, mélange de magmas - gisements magmatiques ; Basaltes de dorsales océaniques et de d’îles océaniques ; Roches volcaniques des zones de subduction ; Composition et structure de la crôute continentale ; Processus de transformation des roches métamorphiques, Les roches métamorphiques et leur contexte géodynamique, Faciès métamorphique et reconstruction des conditions pression température, datation des roches métamorphiques, le métamorphisme Alpin.

Ce cours est donné en anglais.

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Description and quantification of the processes that manage magmatic and metamorphic petrology Fractional crystallization - example of large bedded intrusions; Partial melting - trapps and oceanic plateaus; Assimilation, mixing of magmas - magmatic deposits; Basalts from oceanic ridges and oceanic islands; Volcanic rocks of subduction zones; Composition and structure of continental crust; Transformation processes of metamorphic rocks; Metamorphic rocks and their geodynamic context; Metamorphic facies and reconstruction of pressure-temperature conditions; Dating of metamorphic rocks; Alpine metamorphism.

This course is given in English.

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Nombre de places limitées à 16.

Ce stage de 5 jours (3 ECTS) se déroule dans la zone d’Ivrée, en Italie. Il a pour objectif l’étude d’un système magmatique permien, exceptionnellement préservé, et de son encaissant métamorphique. Les notions abordées sur le terrain peuvent ensuite être extrapolées afin de mieux comprendre la structure de la croûte continentale. Ce stage se base sur une approche intégrative. Les étudiants sont amenés à étudier différents affleurements au cours de la journée. Le soir, ils complètent leurs observations par l’étude de lames minces et par l’étude de données géochimiques et thermodynamiques. Ils sont ainsi amenés à comprendre, progressivement au cours du stage, les processus magmatiques qui ont opéré au sein du système magmatique et les conséquences du magmatisme sur la structure thermique de la croûte continentale inférieure. Le travail est évalué tout au long du stage.
Pour des raisons pratiques, ce stage est limité à 16 étudiants. Il est obligatoire de suivre l’UE Pétrologie pour participer au stage.

Lieu(x) : Départ et retour de Grenoble. Stage se déroulant dans la zone d’Ivrée, en Italie
Langue(s) : Français (Anglais)

This 5-day course (3 ECTS) takes place in the Ivrea zone, in northern Italy. The objective is to study a Permian igneous system, exceptionally preserved, and its metamorphic surrounding. The observations made on the field can be extrapolated to understand the structure of the continental crust.
This course is based on an integrative approach. Students study different outcrops during the day. In the evening, they synthesize their field observations together with thin section descriptions and geochemical and thermodynamic data. This approach allows understanding, progressively during the fieldtrip, the igneous processes that operated within the magma chamber and the consequences of magmatism on the thermal structure of the lower continental crust. The work is evaluated from reports throughout the course.
For practical reasons, this fieldtrip is limited to 16 students. It is asked to follow the Petrology course to participate to the fieldtrip.

Additional information
Location(s) : Departure and return from Grenoble. Training course taking place in the Ivrea area, in Italy
Language(s) : French (English)

Compétences visées:
• Compréhension du fonctionnement d’un système magmatique et de son interaction avec les roches encaissantes.
• Gisements associés.
• Reconnaissance macroscopique et microscopique des roches magmatiques et métamorphiques
• Autonomie sur le terrain, travail en équipe, tenue de carnet terrain, prise de note, observations.
• Dessin et cartographie des affleurements.
• Interprétation des textures et paragenèses minérales dans les roches métamorphiques et magmatiques.
• Synthèse des données vues sur le terrain et des données qui peuvent être acquises ensuite au labo (géochimie, lames minces) afin d’établir un scénario géodynamique plausible de la zone étudiée, à l’échelle de l’affleurement et à l’échelle régionale.

Targeted skills:
- Processes in igneous system and interaction with the surrounding rocks.
- Associated mineral deposits.
- Macroscopic and microscopic recognition of magmatic and metamorphic rocks
- Autonomy in the field, team work, field notebook, note taking, observations.
- Drawing and mapping of outcrops.
- Interpretation of mineral textures and paragenesis in metamorphic and magmatic rocks.
- Synthesis of data obtained on the field and data that can be acquired later in the lab (geochemistry, thin sections) in order to establish a plausible geodynamic scenario of the studied area, at the outcrop scale and at the regional scale.

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UE ouverte aux M1 et M2, années paires

L’objectif est d’explorer en quoi les archives géomorphologiques (formes du paysage et dépôts sédimentaires associés) peuvent nous informer sur les climats passés, les conditions environnementales et les processus de surface/risques naturels associés. Cette UE aborde cette question par une approche multidisciplinaire (géomorphologie, sédimentologie, paléoclimatologie) afin de reconstruire les paysages anciens et décoder l’archive géologique. Un accent particulier sera porté aux Alpes et leur évolution au cours du Plio-Quaternaire, mais d’autres environnements/périodes seront également abordés, notamment les périodes clé de transition glaciaire/interglaciaire ou encore les changements de circulations atmosphériques (e.g. mousson). Le module proposé s’organise autour de cours théoriques et séances participatives en groupe.
Une excursion de terrain est prévue autour de Grenoble. Des notions de paléoclimatologie et géomorphologie sont un avantage mais non obligatoire. L’enseignement pourra être réalisé en français ou anglais.

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The objective is to explore to what extent geomorphological archives (landscape features and associated sedimentary deposits) can inform us about past climates, as well as associated environmental conditions and earth surface processes/natural hazards. This course adresses this question with a multisciplinary approach (geomorphology, sedimentology, paleoclimatology) with the aim to reconstruct past landscapes and use them as archives. A special focus will be on the Alps and their evolution during the Plio-Quaternary, but other environments/periods will also be considered, especially key transition periods from glacials to interglacials or changes in amospheric circulations (monsoon). The proposed course is organised around lectures and interactive group sessions.
A field excursion around Grenoble is also planned. Some background in paleoclimatology and/or geomorphology would be advantageous but not mandatory. Teaching can be performed in french or english.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

L'objectif est de dresser un panorama des couplages entre la Terre solide (la géosphère) et les sphères externes (hydrosphère, atmosphère, cryosphère, biosphère), et de comprendre les processus physico-chimiques qui sont à l'oeuvre. Le comportement de ces sphères est examiné dans le cadre du Système Terre (et non pas indépendamment de cet ensemble). Cette UE fonctionne en pédagogie inversée, c'est-à-dire que les cours sont préparés par les étudiants en amont dans le cadre de projets tutorés.

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The objective is to provide an overview of the coupling between the solid Earth (the geosphere) and the external spheres (hydrosphere, atmosphere, cryosphere, biosphere), and to understand the physico-chemical processes that are at work. The behavior of these spheres is examined in the context of the Earth System (and not independently of it).
This course is based on a reversed pedagogy, i.e. the courses are prepared by the students beforehand in the framework of tutored projects.

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Cette UE présente les enjeux de la caractérisation des objets du Système Solaire et les outils qui y contribuent

Les méthodes et techniques de téledetection spatiale appliquées aux objets du Système Solaire (planètes, satellites, petit corps) sont abordées.

L’exploration des petits corps (astéroides, comètes) via mission spatiale et analyse de la matière extra-terrestres provenant de leur surface sont décrites, ainsi que les apports à notre compréhension du Système Solaire jeune.

Le phénomène de cratérisation est exploré sur différents type de surface, en tant que processus physique et géologique, ainsi que les liens avec l’évolution dynamique du Système Solaire.

L’exploration spatiale et robotisée de Mars sera aussi présentée, en particulier l’évolution et la dynamique de ses enveloppes externes, et les apports des missions de « terrain » Curiosity et Perseverance à notre compréhension de l’histoire géologique de la planète.

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This teaching unit presents the key question related to the formation and evolution of Solar System objects, and the approaches that have been developed across the last decades.

The methods and techniques of remote sensing applied to Solar System surfaces (planets, satellites, small bodies) are discussed.

The exploration of small bodies (asteroids, comets) via space mission and analysis of extraterrestrial matter originating from their surface are described, as well as the contributions to our understanding of the young Solar System.

The phenomenon of cratering is explored on different types of surface, as a physical and geological process, as well as the links with the dynamic evolution of the Solar System.

The space and robotic exploration of Mars will also be presented, in particular the evolution and dynamics of its outer envelopes, and the contributions of the Curiosity and Perseverance “field” missions to our understanding of the geological history of the planet.

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L’objectif du cours est de fournir aux étudiants.e.s, dès le début du Master, des outils pour identifier et récupérer des données géophysiques dans les systèmes internationaux de distribution de données, et d'appliquer quelques traitements simple sur les données. Les 3 types de données sont a) les données sismologiques, et leur application pour la localisation des séismes ; b) les données GNSS (Global Navigation Satellite System) ; c) les données sur le champ magnétique terrestre, avec une application sur la reconstruction du champ magnétique à la surface du noyau terrestre. Les Travaux Pratiques forment le cœur du module, et sont préparés à travers de cours d’introduction sur chacun des trois domaines. Prérequis : Connaissance de base sur la terre interne et les séismes et/ou des ondes et champs physiques. Langue : Anglais

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The objective of the course is to provide students, from the beginning of the Master's degree, with tools to identify and retrieve geophysical data from international data distribution systems, and to apply some simple processing on the data. The 3 types of data are a) seismological data, and their application to earthquake location; b) GNSS (Global Navigation Satellite System) data; c) Earth's magnetic field data, with an application to the reconstruction of the magnetic field at the surface of the Earth's core. The practical work on applications forms the core of the module, and is prepared through introductory courses in each of the three areas. Requirements: Basic knowledge on the Solid Earth and/or Waves and potential fields. Language: English

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L’atelier de rentrée vise à mettre en perspective votre projet professionnel et la variété des sciences de la terre, en s’appuyant sur des conférences, les soutenance des stages courts de la promotion précédente, et 3 jours de terrain introductif.

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Ce module est destiné à acquérir et approfondir les bases de la programmation informatique et des environnements informatiques qui seront utilisés pendant toute la durée du master. Il est constitué de 6 heures de cours et de 18 heures de travaux pratiques sur ordinateur. Les séances pratiques s'adaptent au niveau de chaque étudiant.

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This module is intended to acquire and deepen the basics of computer programming and computer environments that will be used throughout the Master's programme. It consists of 6 hours of lectures and 18 hours of practical work on computers. The practical sessions are adapted to the level of each student.

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Cette UE propose un tour guidé de l’intérieur de la Terre, de la croûte jusqu’au noyau. On y présente les principaux observables et outils d’investigations de l’intérieur de la Terre (sismologie, minéralogie, thermique, géochimie, gravité, géomagnétisme) que l’on utilise pour décrire et expliquer les processus en jeux (formation de la croûte, tectonique des plaques et convection mantellique, génération du champ magnétique). Une approche historique est souvent privilégiée : l’accent est mis sur la construction et l’évolution de notre compréhension de la structure interne de la Terre et de son fonctionnement, en explicitant les découvertes et avancées conceptuelles ayant menées à notre vision actuelle du fonctionnement de la Terre. Le déroulement de l’UE inclut deux séances de présentations par groupes d’articles historiques ou récents.

Langue d'enseignement : Anglais

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This course offers a guided tour of the Earth's interior, from the crust to the core. The main observables and tools for investigating the Earth's interior (seismology, mineralogy, heat transfer, geochemistry, gravity, geomagnetism) are presented and used to describe and explain key processes (crust formation, plate tectonics and mantle convection, magnetic field generation). A historical approach is often privileged: the emphasis is put on the construction and evolution of our understanding of the internal structure of the Earth and its behaviour, by presenting the discoveries and conceptual advances that have led to our current vision of the Earth. The course includes two sessions of group presentations of historical or recent papers.

Teaching language: English

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Le cours de géomécanique applique les principes de la mécanique des milieux continus à des problèmes concrets de la Terre Solide.

Le module est articulé par un va-et-vient entre :

- un cours complet présentant les bases de géomécanique, ce qui permet une remise à niveau pour les étudiants n'ayant jamais abordé la mécanique des milieux continus,

- de nombreux exemples d'application issus d'études réelles, géotechniques aussi bien que géodynamiques. La vaste base d'exercice permet aux étudiants ayant déjà les bases de mécanique de s'exercer à la lecture de données et à appliquer la démarche géomécanique de façon plus appliquée que dans leur cursus antérieur.

Ainsi, au sortir du module les étudiants devraient avoir de solides bases en

- mécanique des milieux continus

- l'utilisation et la mesure des propriétés élastiques des matériaux

- l'emploi de critère de rupture pour jauger de la stabilité mécanique d'un structure : phénomènes de friction et de fracturation.

Evaluation :

Un CC à mi-parcours comptant pour 50% de la note

Un examen terminal comptant pour 50% de la note

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The geomechanics course applies the principles of continuum mechanics to concrete problems of the Solid Earth.

The module is articulated by a back-and-forth between:

- a complete course presenting the basics of geomechanics, which allows a refresher for students who have never studied continuum mechanics,

- numerous application examples from real studies, both geotechnical and geodynamic. The large exercise base allows students who already have the basics of mechanics to practice reading data and applying the geomechanical approach in a more applied way than in their previous course.

Thus, at the end of the module, students should have a solid foundation in

- mechanics of continuous media

- the use and measurement of elastic properties of materials

- the use of failure criteria to gauge the mechanical stability of a structure: friction and fracturing phenomena.

Evaluation:

A mid-term CC counting for 50% of the grade

A final exam accounting for 50% of the grade

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Introduction théorique et pratique à l’observation de la Terre depuis l’espace et aux Systèmes d’Information Géographique (SIG). Analyse, traitement avec le logiciel libre QGIS. Les cours sont associés à des TP en salle informatique sur le logiciel QGIS. A cela s'ajoute la réalisation d'un projet (parmi une liste de sujets proposés par les enseignants) en petit groupe d'étudiants, pour lequel les étudiants peuvent être aidés par un enseignant durant trois séances de 3h en salle informatique.

La structure du cours est la suivante :

la première partie est commune à tous les étudiants (de janvier à février, jusqu'au vacances d'hiver)

+ Introduction aux SIG
+ introduction aux bases de la télédetection
+ Méthodes de classification

La deuxième partie du cours dépend du parcours suivi par les étudiants :

Pour les parcours de type Terre Solide :

+ Télédétection et SIG appliqués à la géologie.
+ Télédétection et SIG appliqués à la géophysique
+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales
+ Télédétection et SIG appliqués à la planétologie

Pour les parcours de type Enveloppe Fluide :

+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales/
+ Télédétection et SIG appliqués aux Modèle Numérique de Terrain :
+ Télédétection et SIG appliqués à l'atmosphère.
+ Télédétection et SIG appliqués à l'océan.

Dans cette deuxième partie, en parallèle de ces enseignements, les étudiants font un projet personnel en petit groupe pour avec un encadrement sur 3 séances de 3h (soit 9h).

L'évaluation se fera sur la base d'un rendu écrit sur le projet et d'un examen écrit final couvrant l'ensemble des cours et des TP.

Prérequis recommandés : Licence en sciences.

Langues d’enseignement: Anglais.

This course offers a broad and practical introduction to Earth Observation from space and to Geographic Information System (GIS). The course works on a basis of 3h lecture associated to 3h of practical class using the free software QGIS. In addition, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

The structure of the courses is the following:

The first part is common to all the students

+ Introduction to GIS
+ Basics of Remote Sensing
+ Classification methods

The second part of the course depends of the program followed by the students:

for Geophysics, Geodynamics, Georesources and Geohazards programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to geology
+ Remote-Sensing and GIS applied to geophysics
+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to planetology

for Hydro-resources and Atmosphere-Climate-Continental Landmass programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to Digital Elevation Surface
+ Remote-Sensing and GIS applied to atmosphere
+ Remote-Sensing and GIS applied to Ocean.

During the second part of the course, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

Evaluation will be based on a written report about the project, and a final written exam covering all the lectures and practicals.

Language(s) : English

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L’objectif de l’UE ‘Analyse de bassin’ est de comprendre la formation et l’évolution des bassins sédimentaires. Pour cela, le module comprend :
- une partie de cours sur les différents types de bassins dans leur contexte lithosphèrique (limite de plaque divergente, convergente, transformante ou bassins intraplaques).
- une partie de cours sur les systèmes sédimentaires clastiques et carbonatés, les processus de la source aux dépôts, la diagénèse et l’évolution thermique, et leurs implications sur les ressources énergétiques.
- une partie de TD/TP portant sur l’interprétation de carottes sédimentaires et profils sismiques.
Pré-requis : Niveau Licence en sédimentologie, tectonique, dynamique lithosphérique.
Langue d’enseignement : La moitié des enseignements est donnée en anglais, l’autre moitié en français, sauf si au moins un étudiant ne comprend pas le français.

The goal of the course ‘Basin analysis’ is to understand the formation and evolution of sedimentary basins. It includes:
- Lectures on the various types of basins in their lithospheric setting (divergent, convergent, transform plate boundaries, intraplate basins).
- Lectures on their sedimentary systems, clastic and carbonate, source to sink processes, diagenesis and thermal evolution, and their implications for energy resources.
- Practical work on the interpretation of sedimentary cores and seismic lines.
Required level: Bachelor level in sedimentology, tectonics and lithospheric dynamics.
Teaching language: Half of the course is given in English, half in French or in English in case at least one student does not understand French.

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Ce stage vous permet de vous familiariser avec l'évolution d'un bassin sédimentaire au travers d’observations de terrain. Nous étudierons à différentes échelles (loupe, échantillon, affleurement, panorama), la distribution des faciès sédimentaires dans le bassin dans l'espace et le temps, en accordant une attention particulière à l’impact des variations de l’espace disponible liés, par exemple, aux variations du niveau marin. Nous étudierons le bassin le long d'une coupe depuis la marge jusqu'aux zones plus profondes.

Language: French, English

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During this course you will familiarise yourself with the evolution of a sedimentary basin through field observations. We will study, at various scales (hand sample, outcrop, landscape), the distribution of sedimentary facies in the basin through space and time, paying particular attention to the effects of changing accommodation space, as a result of for example sea-level variations. We will study the basin along a transect from the basin margin to the deeper water areas.

Language: French, English

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Stage de terrain de 10 jours entre Grenoble et la région de Briançon. Ce stage pluridisciplinaire est organisé autour de la mise en oeuvre des techniques d'analyse géologique multi-outils précédemment acquises (pré-requis en cartographie, analyse structurale et sédimentologique) et consiste en une mise en situation d'exploration et de synthèse sur le terrain. Cet atelier, inspiré de formations demandées par l'industrie pétrolière, aborde l'observation multi-échelle et tridimensionnelle, l'intégration avec les modèles géodynamiques et le lien avec l’approche géophysique dans les analogues actuels. Il permet aussi de se familiariser avec les nouveaux outils d'acquisition cartographique et de mesure (tablettes).

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10-day field course between Grenoble and the Briançon area. This multidisciplinary course is organized around the implementation of previously acquired techniques of multi-tool geological analysis (pre-requisites in mapping, structural and sedimentological analysis) and consists of an exploration and synthesis situation in the field. This workshop, inspired by training courses requested by the petroleum industry, addresses multi-scale and three-dimensional observation, integration with geodynamic models and the link with the geophysical approach in current analogues. It also allows students to become familiar with the new mapping and measurement tools (tablets).

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Le manteau neigeux est une composante essentielle et singulière du système climatique terrestre. Il forme un interface entre l’atmosphère et le sol, lieu d’intenses échanges de masse (eau/glace), d’énergie (radiative, turbulente), et d’espèces chimiques (azote, ...). Il joue ainsi un rôle important en hydrologie de montagne (ressource en eau, …), en écologie, pour le régime thermique des sols (pergélisol), etc.

Le stage “neige et atmosphère au Lautaret” vise à observer le manteau neigeux alpin et l’atmosphère sous plusieurs angles: bilan de masse et d’énergie de la surface, nivologie, thermique, chimie. L’objectif est d’acquérir de connaissances nouvelles sur la neige et les problématiques associées ainsi que des compétences techniques et expérimentales.

Ce stage insiste sur l’autonomie et la mise au pratique avec l’utilisation d’instruments utilisés en recherche et le traitement de données afin d’aboutir à des résultats scientifiques élaborés. Vous serez en groupe de 3, et conduirez un grand nombre d’observations pendant le stage, puis les traiterez pour enfin présenter l’ensemble sous forme de posters, ce qui constitue l’examen final.

Le stage se déroule chaque année fin février ou début mars au Col du Lautaret (2100 m.a.s.l) sur 6 jours, pendant lesquels vous aborderez:

- cartographie de l’épaisseur du manteau neigeux (GPS, GPR, 2 x 0.5 jour)
- étude manteau neigeux: puit de neige, stratigraphie, métamorphisme (2 x 0.5 jour)
- régime thermique (0.5 jour).
- albédo de l anieg et bilan d’énergie (0.5 jour).
- ozone atmospherique (0.5 jour).
- optique de la neige (0.5 jour).
- traitement de données et interpretation (0.5 jour)

Ce stage est aussi ouvert à des étudiants/professionals internationaux (Master, PhD), selon les places libres, et est une bonne occasion d’ouverture dans un cadre magnifique et sympathique.

Pré-requis : Connaissances de base en physique de l'environnement

Langue(s) : Français

The snowpack is an essential and unique component of the Earth's climate system. It forms an interface between the atmosphere and the ground, a place of intense exchanges of mass (water/ice), energy (radiative, turbulent), and chemical species (nitrogen, ...). It thus plays an important role in mountain hydrology (water resources, etc.), in ecology, in the thermal regime of the soil (permafrost), etc.

The course "Snow and atmosphere at Le Lautaret" aims at observing the alpine snow cover and the atmosphere from several angles: mass and energy balance of the surface, nivology, thermics, chemistry. The objective is to acquire new knowledge on snow and associated problems as well as technical and experimental skills.

This internship emphasizes autonomy and practical application with the use of instruments used in research and data processing in order to achieve elaborate scientific results. You will be in groups of 3, and will conduct a large number of observations during the internship, then process them to finally present the whole in the form of posters, which constitutes the final exam.

The course takes place every year at the end of February or the beginning of March at the Col du Lautaret (2100 m.a.s.l) over 6 days, during which you will address

- snowpack thickness mapping (GPS, GPR, 2 x 0.5 days)
- snowpack study: snow wells, stratigraphy, metamorphism (2 x 0.5 days)
- thermal regime (0.5 day).
- albedo of the anieg and energy balance (0.5 day).
- atmospheric ozone (0.5 day).
- snow optics (0.5 day).
- data processing and interpretation (0.5 day)

This course is also open to international students/professionals (Master, PhD), depending on available places, and is a good opportunity to open up in a beautiful and friendly environment.

Recommended prerequisites :
Basic knowledge of environmental physics

Language(s) : French

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Ce module s'intéresse à l'archivage environnemental exploitable à partir des carottes de glace ainsi que de ses particularités. Les conditions requises pour un bon archivage sont passées en revue permettant d' insister sur non seulement les conditions de préservation de l'archive, mais aussi et surtout la nécessité de pouvoir correctement dater ces carottes. Cette dernière condition résulte de la dynamique de l'écoulement de la glace et apparait comme  la plus restrictive. Elle donne l'occasion de s'intéresser aux différentes dynamiques d'écoulement suivant le contexte (glacier alpin, calotte polaire, surface, fond..) et d'appréhender toute une palette d'outils pour en rendre compte allant des formulations analytique dans le cas simple d'un dôme jusqu'aux modèles numériques complexes. Certains cas simples (dômes) sont traités sous forme de TD au cours desquels une datation de la célèbre carotte de Dôme Concordia peut se calculer et donner des résultats très proches de la réalité. Une autre partie du module est consacrée à la diversité de l'enregistrement (chimie, gaz piégés, isotopes) et les implication en terme de collecte sur le terrain et des informations climatiques et/ou environnementales pouvant être déduites. Une attention toute particulière est portée sur le thermomètre isotopique.

Cours en Français


This course deals with the wealth and specificity of the environmental archiving contained in ice cores. Required conditions for a good preservation of the archive and more importantly for a good dating of the cores are assessed. The conditions for a proper dating highly depends on the dynamical context (Alpine-type glacier or ice sheet, top or bottom regions within the ice ..) and leads to ice flow modeling issues. A whole range of models (from analytical approaches in case of domes  to more sophisticated numerial flow models elsewhere) is reviewed. A specific illustration is proposed under the form of the  computation of the age-depth relationship for the Dome Concordia core which, despite an analytical expression, already allows for very realistic results. The diversity of the ice recording is also presented (chemistry, isotopes, trapped greenhouse gases..) with en emphasis on the acquisition protocols in the field as well as the kind of climatic and/or environmental information than can be deduced.
Special attention is paid to the isotopic thermometer.

Teaching langage : French

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Cet enseignement s'intéresse à la dynamique interne de la Terre d'un point de vue déterministe, en se reposant sur les principes élémentaires de la physique.  Les thèmes couverts incluent le comportement rhéologique du manteau et de la lithosphère, la convection mantellique et la tectonique des plaques, la dynamique du noyau et la génération du champ magnétique terrestre. Pour chacun de ces thèmes, les problèmes sont abordés de différentes manières: analyses en ordres de grandeurs, résolutions analytiques, discussion des informations fournies par les observations, apports des simulations numériques et des études expérimentales.

Langue d'enseignement: Anglais par défaut, français si tous les étudiants sont francophones.

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This course focuses on the dynamics of the deep Earth from a deterministic point of view, based on elementary principles of physics.  Topics covered include the rheological behavior of the mantle and lithosphere, mantle convection and plate tectonics, core dynamics and the generation of the Earth's magnetic field. For each of these topics, the problems are approached in different ways: order-of-magnitude analyses, analytical resolutions, discussion of the informations provided by observations, contributions from numerical simulations and experimental studies.

Teaching language: english

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Dans tous les domaines scientifiques (économie, santé, physique, chimie,...), nous mesurons/collectons des données ou des observations et essayons de les comprendre et de les interpréter.
Pour interpréter ces données complexes, nous proposons des modèles "simples", par exemple :

- en météorologie, les données sont la température, l'humidité, etc, les modèles sont une collection de boîtes/cellules reliées par des relations physiques.
- en sciences de la terre, les données sont collectées par des satellites, des instruments au sol, et les modèles proposent une vue simplifiée de la dynamique terrestre.

Dans le premier cas, nous sommes plus intéressés par les données (quelles sont les prévisions pour la semaine prochaine ?) que par le modèle (cellules),
Dans le second cas, nous nous intéressons à l'interprétation des données plutôt qu'aux données elles-mêmes.

La relation modèle->données est appelée le problème direct, l'inverse est appelé le problème inverse.

Résoudre un problème inverse revient à répondre à la question suivante : Étant donné certaines données, comment pouvons-nous retrouver le modèle et les paramètres qui les expliquent ?

Le cours explore la résolution de problèmes d'inversion linéaires et la manière de résoudre de manière itérative des problèmes inverses non linéaires.
Nous nous appuyons sur un minimum de théorie et utilisons des applications numériques

prérequis: des bases d'algèbre linéaire (vecteur, matrice, transposé, produit scalaire,...) et une experience minimum de programmation python (ou matlab)

language: français ou anglais

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In every fields of science (economy, health, physics, chemistry,..), we measure/collect data or observations and try to understand and interpret them.
To interpret these complex data, we propose "simple" models, for example:

- in meteorology, data are temperature, humidity, etc, models are collection of boxes/cells linked through physical relationships.
- in earth-science, data are collected from satellites, ground instruments, and models propose a simplified view of earth dynamic

In the first case we are more interested in the data (what is the forecast for next week?) than in the model (cells),
In the second case we focus on the interpretation of the data rather than the data themselves.

The relation model->data is called the direct problem, the reverse is called the inverse problem.

Solving an inverse problem is answering the question: Given some data, how can we retrieve the model and parameters that explain them?

The course explores the solution of linear inversion problems and how to solve iteratively non linear inverse problems.
This is done by using a light theoretical background and playing on computer with applications.

prerequisite: basic knowledge of linear algebra (vector, matrices, transposition, dot product, etc...), some python (or matlab) programming experience

Language: english or french

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Description: L’objectif de ce module est d’apporter les connaissances de base d’une part sur la physique des processus magmatiques et éruptifs se produisant dans les volcans et d’autre part sur les principales méthodes d’étude et de surveillance volcanologique. En particulier, les forces et les paramètres contrôlant le transport et le stockage de magma des zones de production vers la surface seront expliqués et illustrés à l’aide de TD. Dans le cadre de l’étude des dynamismes éruptifs, seront abordées les différents modes d'éruptions des produits volcaniques (panache, coulée pyroclastique, dôme, coulée de lave) et leurs mécanismes physiques. Les méthodes géophysiques de surveillance les plus utilisées (sismologie, déformation, étude des émissions de gaz) seront présentées en montrant leurs contributions à la prédiction des éruptions et à la connaissance des processus volcaniques. Les différentes méthodes de télédétection employées dans ce domaine (imagerie optique, thermique, radar) seront décrites en insistant sur les spécificités de ces techniques pour leurs applications à la volcanologie et à la surveillance. Pré-requis: Aucun. Langue d'ensignement: Anglais

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The aim of this module is to provide a basic understanding of the physics of magmatic and eruptive processes occurring in volcanoes and of the main methods of volcanological study and monitoring. In particular, the forces and parameters controlling the transport and storage of magma from the production zones to the surface will be explained and illustrated with the help of tutorials. In the context of the study of eruptive dynamics, the different modes of eruption of volcanic products (plume, pyroclastic flow, dome, lava flow) and their physical mechanisms will be discussed. The most commonly used geophysical monitoring methods (seismology, deformation, gas emission studies) will be presented, showing their contribution to the prediction of eruptions and the knowledge of volcanic processes. The different remote sensing methods used in this field (optical, thermal and radar imagery) will be described, with emphasis on the specificities of these techniques for their application to volcanology and monitoring. Teaching language: English.

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L'objectif de "Environmental Records" est de comprendre les principes et la mise en œuvre de méthodes classiques de sédimentologie, chimie isotopique, minéralogie et biologie (DNA, pollen, chironomes, diatomées) appliquées à l'étude de divers enregistrements paléoenvironnementaux (sediment, peat, loess,..) pour reconstituer le paysage de l'Holocène, les migrations végétales et humaines, le changement climatique.
Le but est de reconstruire sur tout l'Holocène la qualité des eaux, la biologie du bassin versant, les paysages, les pollutions de l'eau et de l'air, la direction des courants marins et des vents et de reconstituer ainsi l'avènement depuis l'age du bronze de l'Anthropocène

Le module s'appuie sur une série de cours/exemples appliqués et inclut la réalisation d'un travail personnel sur un sujet choisi dans une liste large de thématique, ou sur un sujet autre défini avec l'étudiant(e) et les encadrants, avec rapport écrit et d'un exposé oral.

Pré-requis recommandés: Base de géochimie, et notions de géologie et sédimentologie

Langue d'enseignement:En français, avec slides en anglais

The objective of "Environmental Records" is to understand the principles and implementation of classical methods of sedimentology, isotope chemistry, mineralogy and biology (DNA, pollen, chironomids, diatoms) applied to the study of various paleoenvironnemental records (sediment, peat, loess,..) to reconstruct Holocene landscape, plant and human migration, climate change.
The aim is to reconstruct the quality of water, the biology of the catchment area, landscapes, water and air pollution, the direction of marine currents and winds throughout the Holocene and thus to reconstruct the advent of the Anthropocene since the Bronze Age

The module is based on a series of applied lectures/examples and includes a personal project on a topic chosen from a wide range of themes, or on another topic defined with the student and the supervisors, with a written report and an oral presentation.

Recommended prerequisites: Basic geochemistry, and notions of geology and sedimentology

Language of teaching: In French, with slides in English

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L'objectif de ce module est d'acquérir les principes des méthodes de base du calcul scientifique et de leur implémentation dans des codes informatiques. Les méthodes sont présentées de façon simplifiée en insistant sur les idées qui les portent, puis elles sont mises en oeuvre dans des programmes informatiques (en python ou matlab) sur des exemples simples en lien avec les géosciences.

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The objective of this module is to acquire the principles of the basic methods of scientific computing and their implementation in computer codes. The methods are presented in a simplified way, insisting on the ideas behind them, then they are implemented in computer programs (in Python or Matlab) on simple examples related to geosciences.

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L’objectif de cette UE est de donner un cadre épistémologique solide à nos connaissances pour circonscrire les pseudosciences et les intrusions spiritualistes et religieuses comme les créationnismes. En étudiant des éléments de méthode de la pensée critique (6h) et en menant des études de cas (6h), nous documenterons ce qu’est le contrat laïc de la recherche et la responsabilité sociale des chercheurs/ses à le défendre.

Un travail d’enquête sur une « théorie » controversée (à choisir) sera mené en binôme, avec l’objectif d’en rendre public le résultat (Wikipédia, publication en ligne, etc.)

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UE ouverte aux M1 et M2, semestres 7-9 années paires

L'objectif de cette UE est d'examiner le comportement de la lithosphère et de la croûte, à des échelles spatiales allant de la Terre globale à celle du chaînon montagneux. Une part importante consiste à replacer la tectonique des plaques dans l'ensemble du manteau en convection. De même, l'évolution des chaînes de montagnes est comprise dans le cadre géodynamique général. La déformation de la surface est expliquée par les effets cumulés de la tectonique crustale et lithosphérique, de la convection mantellique, et des processus de surface. Le développement du cours est largement fondé sur l'analyse de la tectonique Cénozoique, en s'appuyant sur de nombreux exemples régionaux. Une approche pluridisciplinaire est développée, de manière à s'emparer des outils analytiques et de modélisation géodynamique afin d'interpréter les observations issues de la géophysique ou de l'archive géologique.

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The objective of this course is to examine the behavior of the lithosphere and of the crust, at spatial scales ranging from the global Earth to the mountain range. An important part of the course is meant to place plate tectonics in the broad context of mantle convection. Similarly, the evolution of mountain ranges is understood within the general geodynamic framework. Surface deformation is explained by the cumulative effects of crustal and lithospheric tectonics, mantle convection, and surface processes. The development of the course is largely based on the analysis of Cenozoic tectonics, using multiple regional examples. A multidisciplinary approach is developed, in order to use analytical tools and geodynamic modeling to interpret observations from geophysical datasets or from the geological record.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

Ce cours porte sur les interactions et les relations de rétroaction entre la tectonique et les processus de surface contrôlés par le climat, avec un accent particulier sur l'évolution des ceintures de montagnes telles que les Alpes, les Andes ou l'Himalaya. Dans ce contexte, les échelles de temps sur lesquelles les processus géologiques façonnent la surface de la Terre sont d'une grande importance. Par conséquent, la détermination de la chronologie et la quantification des processus géologiques à l'aide d'un large éventail de techniques de datation sont au cœur de ce cours dans le but de modéliser l'évolution du paysage. La moitié du cours sera basée sur des exercices pratiques, des études de cas et des présentations, afin que les étudiants participent activement à l'enseignement de ce cours. Le cours sera en anglais.

This course is on the interactions and feedback relationships between tectonics and climatically controlled surface processes, with a particular emphasis on evolution of mountain belts such as the Alps, Andes or Himalayas. In this context, the timescales on which geological processes shape the surface of the Earth are of great importance. Therefore, the determining the timing and quantifying geological processes through wide range dating techniques are at the core of this course with the objective of modelling landscape evolution. Half of the course will be based on practical exercises, case studies and presentations, so that the students will actively participate in the teaching of this course.The course will be in English.

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Ce stage de terrain de niveau M2 se déroule en montagne noire, à l'extrémité Sud Est du Massif Central. Cette zone reste un objet emblématique de la géologie en France et permet d'observer la déformation ductile qui se manifeste par de grands plis couchés dans les séries sédimentaires et la fusion partielle de la croûte continentale.

Parmi les objectifs de ce stage, il y a l'apprentissage à la reconnaissance et à l’interprétation des marqueurs de la déformation ductile dans différents contextes structuraux et métamorphiques.

Ce stage se déroule en Montagne Noire pendant 5 jours consécutifs.

Le nombre de places limitées à 16, ce qui signifie qu'il peut y avoir une sélection en cas d'effectif plus important. Parmi les critères de selection, nous favoriserons les étudiants ayant suivi lors d eleur cursus des UEs de terrain et de pétrologie.

Prérequis : connaissances de base en pétrologie métamorphique et en géologie structurale

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Les failles actives sont celles qui produisent des séismes. Leur connaissance est donc un prérequis à toute analyse de l'aléa sismique. L'objectif du cours sur les failles actives est de familiariser les étudiants avec ces structures, et d'établir les liens et les propriétés communes entre les failles géologiques à long terme et les ruptures sismiques instantanées. Nous commençons par rappeler quelques bases en mécanique des roches et des fractures qui permettent de comprendre pourquoi la croûte terrestre et la lithosphère se rompent par des failles et des séismes. Nous verrons ensuite sur quels critères les failles les plus actives peuvent être identifiées dans la morphologie de surface. Les outils modernes permettant une telle identification sont décrits. Nous montrons que les failles sont des éléments organisés qui forment des systèmes hiérarchiques à plus grande échelle, dont la géométrie apporte des informations sur l'évolution, la cinématique et la mécanique des failles à long terme. La cinématique et l'évolution à long terme peuvent ensuite être quantifiées plus précisément à l'aide de données telles que la géomorphologie et la géochronologie. Nous discutons de ces méthodes de quantification, des hypothèses sur lesquelles elles reposent, de leurs implications en termes de taux de glissement des failles à long terme, de taille et de temps de récurrence des séismes, etc... Ensuite, nous revenons aux ruptures sismiques, que nous analysons avec un "œil géologique" (analyse des paramètres statiques). Ce faisant, nous soulignons les différences et les similitudes entre les ruptures sismiques et les failles à long terme, et nous discutons des propriétés des failles qui contrôlent le plus le comportement des séismes. Nous caractérisons également le comportement des failles au cours d'un cycle sismique unique, puis de plusieurs cycles sismiques, et nous présentons les complexités récemment découvertes du cycle sismique et de ses répétitions. En combinant les connaissances actuelles sur les failles et les séismes à long terme, nous essayons ensuite de comprendre comment les failles peuvent croître dans le temps, c'est-à-dire accumuler du glissement et se propager latéralement par la répétition de grands séismes. Nous suggérons enfin comment cette compréhension peut aider à anticiper l'occurrence et la taille des futurs séismes.

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Active faults are those producing earthquakes. Their knowledge is thus a prerequisite to any seismic hazard analysis. The objective of the ‘active faults’ class is to make the students familiar with these structures, and establish the links and common properties between long‐term geological faults and instantaneous earthquake ruptures. We start reminding a few basics in rock and fracture mechanics that allow understanding why the Earth crust and lithosphere break through faulting and earthquakes. We then see on which criteria most active faults can be identified in the surface morphology. The modern tools allowing such identification are described. We show that faults are organized features that form hierarchical, larger‐scale systems, whose geometry brings information on long‐term fault evolution, kinematics and mechanics. The long‐term kinematics and evolution can then be more precisely quantified using data such as geomorphology and geochronology. We discuss these methods of quantification, the assumptions on which they rely, their implications in terms of long‐term fault slip rates, earthquake sizes and recurrence times, etc... Then, we go back to earthquake ruptures, which we analyze with a ‘geological eye’ (analysis of static parameters). Doing so, we point out the differences and similarities between earthquake ruptures and long‐term faults, and discuss the properties of faults which most control the earthquake behavior. We also characterize how faults behave during a single, then multiple seismic cycles, and introduce the recently discovered complexities of both the seismic cycle and its repetitions. Combining the present knowledge on long‐term faults and earthquakes, we then try to understand how faults may grow in time, i.e., accumulate slip and propagate laterally through the repetition of large earthquakes. We eventually suggest how that understanding may help anticipating the occurrence and size of the future earthquakes.

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Cette UE s’intéresse à la structure et à la dynamique des planètes et satellites du système solaire et des exoplanètes. On s’attachera dans un premier temps à décrire les observables pertinents pour l’étude de la structure et de la dynamique des planètes, qu’ils soient accessibles depuis la Terre (dimensions, masse, moment d’inertie, masse volumique moyenne) ou par le biais de missions spatiales (topographie et morphologie de la surface, champ de gravité, champ magnétique, sismologie, flux de chaleur, composition chimique/minéralogique de surface). Les missions spatiales (le James Webb Space Telescope ou la mission Insight, par exemple) apportent une moisson d’observations étonnantes indiquant une richesse de comportements insoupçonnée. Ces observables et les questions qu’ils provoquent seront discutés dans une optique de planétologie comparée, et confrontés à des modèles issus de la minéralogie haute pression, de la mécanique des fluides et des solides, et de l’électromagnétisme. Pourquoi la Terre et Vénus - de masses et compositions similaires - ont-elles des comportements dynamiques si différents (tectonique des plaques et champ magnétique pour la Terre, absence de tectonique et de champ magnétique pour Vénus) ? Quels facteurs déterminent la présence ou l’absence d’un champ magnétique planétaire ? Comment expliquer l’asymétrie hemisphérique observée sur Mars ou la Lune ? La dynamique variée - volcanisme et cryovolcanisme, tectonique - de satellites de Jupiter et Saturne tels que Io ou Encélade ? Trouverons-nous une planète jumelle de la Terre parmi les exoplanètes, et comment déterminer si elle est habitable?

Langue d’enseignement: Français ou anglais

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This course focuses on the structure and dynamics of planets and satellites of the solar system and exoplanets. We will first describe the observables relevant to the study of the structure and dynamics of planets, whether they are accessible from Earth (dimensions, mass, moment of inertia, average density) or through space missions (surface topography and morphology, gravity field, magnetic field, seismology, heat flux, surface chemical/mineral composition). Space missions (the James Webb Space Telescope or the Insight mission, for example) bring a harvest of astonishing observations indicating an unsuspected richness of behavior. These observables and the questions they raise will be discussed in a comparative planetology perspective, and confronted with models from high pressure mineralogy, fluid and solid mechanics, and electromagnetism. Why do the Earth and Venus - of similar masses and compositions - have such different dynamic behaviors (plate tectonics and magnetic field for the Earth, absence of tectonics and magnetic field for Venus)? What factors determine the presence or absence of a planetary magnetic field? How to explain the hemispheric asymmetry observed on Mars or the Moon? The varied dynamics - volcanism and cryovolcanism, tectonics - of satellites of Jupiter and Saturn such as Io or Encélade? Will we find an Earth twin planet among the exoplanets, and how to determine if it is habitable?

Teaching will be held in french or english

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Les écoulements dans l’atmosphère, dans les océans, dans les atmosphères des planètes géantes, dans le noyau liquide de la Terre, et même dans les étoiles, présentent deux ingrédients communs essentiels pour leur dynamique: (1) la rotation globale à laquelle ils sont soumis, qui se traduit par la force de Coriolis; et (2) la stratification du fluide en couches de densité variable, soumis à un champ de gravité. Ces deux caractéristiques changent radicalement la dynamique des fluides, donnant naissance à de nouveaux équilibres et à de nouvelles ondes ou instabilités.

L’objectif de cette UE est de définir les concepts clés, de donner les outils nécessaires à l’étude de ces systèmes, et de donner un sens physique à ces écoulements qui défient souvent l’intuition forgée par la vie quotidienne.

Après une introduction à la dynamique des fluides, une première partie se focalise sur l’effet de la rotation, de manière générale puis dans le cas particulier d’écoulements en couches minces, pertinente pour la modélisation des écoulements océaniques et atmosphériques. Une part importante de ces enseignements est dédiée à l’étude d’ondes rencontrées dans les écoulements géophysiques (ondes inertielles et de gravité, ondes de Rossby). Une seconde partie se focalise sur l’effet de variations de densité : convection thermique (instabilité de Rayleigh-Bénard), instabilités des écoulements parallèles cisaillés stratifiés, courants de densité visqueux (glaciers, coulées volcaniques) ou turbulents (courants de densité atmosphériques, courants de turbidité, coulées pyroclastiques). Pour chaque phénomène, des exemples spécifiques sont donnés et la théorie est détaillée.

Langue d’enseignement: Français ou anglais

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The flows in the atmosphere, in the oceans, in the atmospheres of the giant planets, in the liquid core of the Earth, and even in stars are specific essentially by two aspects: (1) the global rotation to which they are subjected, which is reflected in the Coriolis force; and (2) the stratification of the fluid into layers of varying density, subject to a gravity field. These two characteristics radically change the behavior of fluids. The objective of this course is to define the key concepts, to give the necessary tools to study these systems, and to give a physical meaning to these flows which often defy intuition.

After an introduction to fluid dynamics, a first part focuses on the effect of rotation, in a general way and then in the particular case of thin layers, relevant for the modeling of oceanic and atmospheric flows. An important part of the course is dedicated to the study of waves encountered in geophysical flows (inertial and gravity waves, Rossby waves). A second part focuses on the effect of density variations: thermal convection, viscous density currents (glaciers, volcanic flows) or turbulent currents (atmospheric density currents, turbidity currents, pyroclastic flows). For each phenomenon, specific examples are given and the theory is detailed.

Teaching language: French or english

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This course is given in English (or in French if all students are french speaking).

The course is a physical approach of the climatic change at the global level, in line with the Working group I of the IPCC .

The lectures (about 33-36h) give an overview of climate change causes and mechanisms at the global level. They are given by researchers of the IGE laboratory (**), and some visitors if any. Topics covered by these lectures are the following (they may slightly change depending on researchers availability):

- A global view of the surface warming, and its relationship with climatic forcings;

- Climatic sensitivities; scenarios of future warming;

- Extreme climatic events;

- Paleoclimatic variations and what they tell us on mechanisms;

- Modelling climate, from 1D to 3D models;

- A regional model, application to the mountain climate.

Students have a practical project to discuss a dataset, with the goal to get some grasp on what the data can tell us, their uncertainty, bias, etc. Outputs are both a written and an oral presentations of the results.

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Cette UE est proposée en partenariat avec le Master BEE (Biodiversité, écologie, évolution)

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This course, is offered in partnership with the BEE (Biodiversity, Ecology, Evolution) Master's degree

Cours Magistraux :

Les intervenants sont des spécialistes des thématiques traitées dans l’UE, chercheurs et ingénieurs de recherche. Les interventions concernent :

- Théorie de la niche et écologie fonctionnelle
- Écologie du paysage et analyse des patrons de diversité des communautés
- Modélisation et analyse des distributions des espèces et écosystèmes, selon les conditions environnementales présentes et futures
- Macroécologie et théorie neutre de la biogéographie
- Réseaux écologiques
- Dynamique des écosystèmes
- Théorie de la coexistence
- Test d'hypothèses et inférence de processus d'assemblage
- Ecologie du paysage et modèles de métapopulations

Travaux Dirigés :

L’UE comporte plusieurs séances de travaux dirigés mettant en application les concepts et méthodes abordés en cours à l’application de données réelles :

- Modélisation et analyses de données de biodiversité avec R
- Modèles de Distribution d’Espèces (SDM) avec BIOMOD
- Modèles de métapopulation

Par ailleurs les étudiants effectuent l’analyse critique d’un article scientifique portant sur une des thématiques abordées dans l’UE. Ils présentent à l’oral le contenu de l’article et leur analyse.

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Dans ce cours de terrain nous étudierons l'impact de la géodynamique et du climat sur le développement de la biodiversité. La création de chaînes de montagnes et de bassins sédimentaires via des processus géodynamiques entraîne des modifications de l'environnement à la surface de la terre, en particulier le long des limites de plaques actives. Les organismes vivant dans ces environnements s'adaptent à ces changements par l'évolution et par la migration. Les études phylogénétiques ainsi que les archives fossiles montrent que l'évolution se produit à une échelle de temps comparable à l'échelle de temps des processus géologiques. Le renouvellement de surface par des processus géodynamiques a également un impact significatif sur l'interconnexion des niches environnementales, ce qui signifie qu'il peut stimuler l'isolement des populations ou déclencher un mélange soudain entre des populations qui étaient auparavant déconnectées. Le climat a également un impact sur les paramètres physiques des milieux à la surface de la Terre et les changements climatiques peuvent ainsi également stimuler des adaptations évolutives, déclencher des extinctions ou renforcer le rayonnement de certains taxons mieux adaptés aux nouvelles conditions physiques. Dans ce stage terrain, nous utiliserons une étude de cas de la zone de collision Afrique-Eurasie pour étudier comment la géodynamique et le climat peuvent entraîner la spéciation, la migration et l'extinction des organismes vivants et donc avoir un impact sur la biodiversité. Nous utiliserons des observations de terrain ainsi que des données analytiques pour faire le lien entre les processus agissant à l'intérieur de la terre, ceux agissant dans les enveloppes externes de la terre et la biosphère. Le cours sera noté par un rapport de terrain écrit. Le cours est généralement enseigné en anglais.

In this field course we will study the impact of geodynamics and climate on the development of biodiversity. The creation of mountain belts and sedimentary basins via geodynamic processes leads to changes in the environment at the earth’s surface particularly along active plate boundaries. Organisms living in these environments adapt to these changes through evolution and migration. Phylogenetic studies as well as the fossil record show that evolution occurs at a timescale comparable to the timescale of geological processes. Surface renewal through geodynamic processes also significantly impacts on the interconnectedness of environmental niches, which means it can stimulate the isolation of populations or trigger sudden mixing between populations that were formerly disconnected. The climate also impacts on the physical parameters of environments at the earth’s surface and changes in climate can thus equally stimulate evolutionary adaptations, trigger extinctions or enhance the radiation of certain taxa better adapted to the environments new conditions. In this field course we will use a case-study from the Africa-Eurasia collision zone to study how geodynamics and climate can drive speciation, migration and extinction of living organisms and hence impact biodiversity. We will use field observations as well as analytical data to lay the link between processes acting in the interior of the earth, those acting in the earth’s external envelopes and the biosphere. The course will be graded through a written field report. It is generally taught in English.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

L'objectif est de dresser un panorama des couplages entre la Terre solide (la géosphère) et les sphères externes (hydrosphère, atmosphère, cryosphère, biosphère), et de comprendre les processus physico-chimiques qui sont à l'oeuvre. Le comportement de ces sphères est examiné dans le cadre du Système Terre (et non pas indépendamment de cet ensemble). Cette UE fonctionne en pédagogie inversée, c'est-à-dire que les cours sont préparés par les étudiants en amont dans le cadre de projets tutorés.

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The objective is to provide an overview of the coupling between the solid Earth (the geosphere) and the external spheres (hydrosphere, atmosphere, cryosphere, biosphere), and to understand the physico-chemical processes that are at work. The behavior of these spheres is examined in the context of the Earth System (and not independently of it).
This course is based on a reversed pedagogy, i.e. the courses are prepared by the students beforehand in the framework of tutored projects.

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UE ouverte aux M1 et M2, années paires

L’objectif est d’explorer en quoi les archives géomorphologiques (formes du paysage et dépôts sédimentaires associés) peuvent nous informer sur les climats passés, les conditions environnementales et les processus de surface/risques naturels associés. Cette UE aborde cette question par une approche multidisciplinaire (géomorphologie, sédimentologie, paléoclimatologie) afin de reconstruire les paysages anciens et décoder l’archive géologique. Un accent particulier sera porté aux Alpes et leur évolution au cours du Plio-Quaternaire, mais d’autres environnements/périodes seront également abordés, notamment les périodes clé de transition glaciaire/interglaciaire ou encore les changements de circulations atmosphériques (e.g. mousson). Le module proposé s’organise autour de cours théoriques et séances participatives en groupe.
Une excursion de terrain est prévue autour de Grenoble. Des notions de paléoclimatologie et géomorphologie sont un avantage mais non obligatoire. L’enseignement pourra être réalisé en français ou anglais.

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The objective is to explore to what extent geomorphological archives (landscape features and associated sedimentary deposits) can inform us about past climates, as well as associated environmental conditions and earth surface processes/natural hazards. This course adresses this question with a multisciplinary approach (geomorphology, sedimentology, paleoclimatology) with the aim to reconstruct past landscapes and use them as archives. A special focus will be on the Alps and their evolution during the Plio-Quaternary, but other environments/periods will also be considered, especially key transition periods from glacials to interglacials or changes in amospheric circulations (monsoon). The proposed course is organised around lectures and interactive group sessions.
A field excursion around Grenoble is also planned. Some background in paleoclimatology and/or geomorphology would be advantageous but not mandatory. Teaching can be performed in french or english.

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Ce stage doit a minima être réalisé durant 6 semaines. Il a vocation à découvrir le milieu professionnel, entreprise ou laboratoire de recherche, dont les thématiques sont en lien avec les objectifs de chaque parcours.

This internship must be carried out for at least 6 weeks. It aims to discover the professional environment, business or research laboratory, whose themes are linked to the objectives of each course.

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Ce stage a une durée minimale de 4 mois et constitue la finalisation du projet de master de chaque étudiant. Il peut servir comme passerelle d'entrée dans le monde professionnelle ou préparatoire à un doctorat. Il doit être en lien proche du parcours de master choisi. 

This internship has a minimum duration of 4 months and constitutes the finalization of each student's master's project. It can serve as a gateway to the professional world or preparatory to a doctorate. It must be closely linked to the chosen master's course.

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Aborder des problèmes de géomatériaux dans l’environnement avec les outils modernes de la minéralogie et géochimie. Méthodes analytiques modernes de caractérisation chimique, structurale, morphologique et isotopique des phases minérales. Introduction à l’imagerie hyperspectrale en combinant les spectroscopies et les microscopies à balayage.

Apply novel mineralogy and geochemistry analysis tools to geomaterials in the environment. Coupled chemical, structural, morphological and isotopic modern analytical methods for characterization of mineral phases. Introduction to hyperspectral imaging by combining spectroscopies and scanning microscopies.

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Cette UE propose un tour guidé de l’intérieur de la Terre, de la croûte jusqu’au noyau. On y présente les principaux observables et outils d’investigations de l’intérieur de la Terre (sismologie, minéralogie, thermique, géochimie, gravité, géomagnétisme) que l’on utilise pour décrire et expliquer les processus en jeux (formation de la croûte, tectonique des plaques et convection mantellique, génération du champ magnétique). Une approche historique est souvent privilégiée : l’accent est mis sur la construction et l’évolution de notre compréhension de la structure interne de la Terre et de son fonctionnement, en explicitant les découvertes et avancées conceptuelles ayant menées à notre vision actuelle du fonctionnement de la Terre. Le déroulement de l’UE inclut deux séances de présentations par groupes d’articles historiques ou récents.

Langue d'enseignement : Anglais

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This course offers a guided tour of the Earth's interior, from the crust to the core. The main observables and tools for investigating the Earth's interior (seismology, mineralogy, heat transfer, geochemistry, gravity, geomagnetism) are presented and used to describe and explain key processes (crust formation, plate tectonics and mantle convection, magnetic field generation). A historical approach is often privileged: the emphasis is put on the construction and evolution of our understanding of the internal structure of the Earth and its behaviour, by presenting the discoveries and conceptual advances that have led to our current vision of the Earth. The course includes two sessions of group presentations of historical or recent papers.

Teaching language: English

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Cette UE traite des processus fondamentaux qui contrôlent le comportement des polluants métalliques (e.g. Zn, Pb, As, Ag, Cr, U, Fe, Mn...) et des nutriments (nitrate, phosphate…) dans les sols, les nappes phréatiques, les eaux des mines, les lacs, et les eaux usées. Dans la première partie les processus fondamentaux conditionnant la mobilité / réactivité de ces polluants, et leur solubilité et toxicité sont abordés, c’est-à-dire la respiration bactérienne et la chaîne redox, les paramètres conditionnant leur rétention (surface spécifique, densité/nature/structure/force des sites reactifs, pH) et leurs modes d’interaction avec les solides (complexation/échange ionique/hydrophobie) sont traités, et exemplifiés.
La deuxième partie du module est dédiée à l’illustration de la matière enseignée, c’est-à-à-dire dédiée à la visite de deux sites miniers à embase respectivement sulfurée et carbonatée et les problématiques de gestion environnementale techniques et sociétales. Cette visite est suivie de trois jours de travaux pratiques en laboratoire avec l’étude en petits groupes des teneurs métalliques des sols échantillonnés, la composition et la DBO d’eaux usées et la réactivité complexante de la matière organique réactive des sols. Une lecture avec rendu oral de publications scientifiques afférente est intégrée.

Langage: Cours en anglais, transparents en français, la sortie 'mines' par contre est en français. Un résumé du cours sur 50 pages écrites en anglais et français est distribué en début du cours.

This course deals with the fundamental processes that control the behavior of metallic pollutants (e.g. Zn, Pb, As, Ag, Cr, U, Fe, Mn...) and nutrients (Nitrate, phosphate...) in soils, groundwater, mine waters, lakes, and wastewaters. In the first part, the fundamental processes conditioning the mobility/reactivity of these pollutants, and their solubility and toxicity are discussed, i.e. bacterial respiration and the redox chain, the parameters conditioning their retention (specific surface, density/nature/structure/strength of the reactive sites, pH) and their modes of interaction with solids (complexation/ionic exchange/hydrophobicity) are treated, and exemplified.

The second part of the module is dedicated to the illustration of the taught subject, i.e. dedicated to the visit of two respectively sulphide and carbanate-based mining sites and the associated societal, environmental and technical management problems and outcomes. This visit is followed by three days of practical work in the laboratory with the study in small groups of the metal content of the sampled soils, the composition and the BOD of wastewater and the complexing reactivity of reactive soil organic matter. A reading and oral presentation of related scientific publications is included.

Language: Course in English, overheads in French, the 'mines' sites visit ans sampling is in French. A 50-page course summary written in English and French is distributed at the beginning of the course.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestres 7-9 années paires

L'objectif de cette UE est d'examiner le comportement de la lithosphère et de la croûte, à des échelles spatiales allant de la Terre globale à celle du chaînon montagneux. Une part importante consiste à replacer la tectonique des plaques dans l'ensemble du manteau en convection. De même, l'évolution des chaînes de montagnes est comprise dans le cadre géodynamique général. La déformation de la surface est expliquée par les effets cumulés de la tectonique crustale et lithosphérique, de la convection mantellique, et des processus de surface. Le développement du cours est largement fondé sur l'analyse de la tectonique Cénozoique, en s'appuyant sur de nombreux exemples régionaux. Une approche pluridisciplinaire est développée, de manière à s'emparer des outils analytiques et de modélisation géodynamique afin d'interpréter les observations issues de la géophysique ou de l'archive géologique.

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The objective of this course is to examine the behavior of the lithosphere and of the crust, at spatial scales ranging from the global Earth to the mountain range. An important part of the course is meant to place plate tectonics in the broad context of mantle convection. Similarly, the evolution of mountain ranges is understood within the general geodynamic framework. Surface deformation is explained by the cumulative effects of crustal and lithospheric tectonics, mantle convection, and surface processes. The development of the course is largely based on the analysis of Cenozoic tectonics, using multiple regional examples. A multidisciplinary approach is developed, in order to use analytical tools and geodynamic modeling to interpret observations from geophysical datasets or from the geological record.

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Le cours de géomécanique applique les principes de la mécanique des milieux continus à des problèmes concrets de la Terre Solide.

Le module est articulé par un va-et-vient entre :

- un cours complet présentant les bases de géomécanique, ce qui permet une remise à niveau pour les étudiants n'ayant jamais abordé la mécanique des milieux continus,

- de nombreux exemples d'application issus d'études réelles, géotechniques aussi bien que géodynamiques. La vaste base d'exercice permet aux étudiants ayant déjà les bases de mécanique de s'exercer à la lecture de données et à appliquer la démarche géomécanique de façon plus appliquée que dans leur cursus antérieur.

Ainsi, au sortir du module les étudiants devraient avoir de solides bases en

- mécanique des milieux continus

- l'utilisation et la mesure des propriétés élastiques des matériaux

- l'emploi de critère de rupture pour jauger de la stabilité mécanique d'un structure : phénomènes de friction et de fracturation.

Evaluation :

Un CC à mi-parcours comptant pour 50% de la note

Un examen terminal comptant pour 50% de la note

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The geomechanics course applies the principles of continuum mechanics to concrete problems of the Solid Earth.

The module is articulated by a back-and-forth between:

- a complete course presenting the basics of geomechanics, which allows a refresher for students who have never studied continuum mechanics,

- numerous application examples from real studies, both geotechnical and geodynamic. The large exercise base allows students who already have the basics of mechanics to practice reading data and applying the geomechanical approach in a more applied way than in their previous course.

Thus, at the end of the module, students should have a solid foundation in

- mechanics of continuous media

- the use and measurement of elastic properties of materials

- the use of failure criteria to gauge the mechanical stability of a structure: friction and fracturing phenomena.

Evaluation:

A mid-term CC counting for 50% of the grade

A final exam accounting for 50% of the grade

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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Description et quantifications des processus qui gèrent la pétrologie magmatique et métamorphique Cristallisation fractionnée – exemple grands intrusions lités ; Fusion partielle - trapps et plateaux océaniques ; Assimilation, mélange de magmas - gisements magmatiques ; Basaltes de dorsales océaniques et de d’îles océaniques ; Roches volcaniques des zones de subduction ; Composition et structure de la crôute continentale ; Processus de transformation des roches métamorphiques, Les roches métamorphiques et leur contexte géodynamique, Faciès métamorphique et reconstruction des conditions pression température, datation des roches métamorphiques, le métamorphisme Alpin.

Ce cours est donné en anglais.

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Description and quantification of the processes that manage magmatic and metamorphic petrology Fractional crystallization - example of large bedded intrusions; Partial melting - trapps and oceanic plateaus; Assimilation, mixing of magmas - magmatic deposits; Basalts from oceanic ridges and oceanic islands; Volcanic rocks of subduction zones; Composition and structure of continental crust; Transformation processes of metamorphic rocks; Metamorphic rocks and their geodynamic context; Metamorphic facies and reconstruction of pressure-temperature conditions; Dating of metamorphic rocks; Alpine metamorphism.

This course is given in English.

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L’atelier de rentrée vise à mettre en perspective votre projet professionnel et la variété des sciences de la terre, en s’appuyant sur des conférences, les soutenance des stages courts de la promotion précédente, et 3 jours de terrain introductif.

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Géochimie des contaminants II) modélisation PHREEQC.

Ce module facultatif s’adresse aux étudiants souhaitant approfondir leurs connaissances dans le comportement des métaux dans les sols et eaux naturels et dans les environnements miniers. Il est basé sur le logiciel PHREEQC qui fait référence dans le monde scientifique et qui est librement accessible. Les premières séances sont dédiées à l’apprentissage pas à pas du logiciel en salle et en séances tutorées, les séances suivantes sont dédiées à la modélisation de processus de spéciation à l’équilibre dans les sols et les nappes (hydrolyse, diagrammes Eh-pH, complexation et toxicité, transfert réactif 1D de pollutions dans les sols, processus redox) et de processus miniers (drainage minier acide, génèse d’un réservoir minier, solubilité f(T, p)). Les deux dernières séances sont dédiés à des projets élaborés par les étudiants en binôme.
Language : anglais, notices bilingues

This optional module is intended for students wishing to deepen their knowledge of the behavior of metals in natural soils and waters and in mining environments. It is based on the PHREEQC geochemical modeling software which is a reference in the scientific world and is freely available. The first sessions are dedicated to the step-by-step learning of the software in the classroom and in tutored sessions, the following sessions are dedicated to the modeling of equilibrium speciation processes in soils and groundwater (hydrolysis, Eh-pH diagrams, complexation and toxicity, 1D reactive transfer of pollutions in soils, redox processes) and mining processes (acid mine drainage, genesis of a mining reservoir, solubility f(T, p)). The last two sessions are dedicated to projects elaborated by the students in pairs.
Language: English, bilingual notices.

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The goal of this module is to introduce students to the energy and environmental issues raised by the modern quest for economic growth and to map out the potential of the ecological transition. This series of courses is structured along three main axes: an introduction to environmental discourses on growth and limits; a zoom on the climate-energy-raw material nexus; a “map” of the possibilities for low-carbon economies. 

Students will learn about the physical foundations of economic growth. We will look at both the importance of economic growth (and energy use) for human welfare and the huge environmental footprint of growth. Students will explore different − sometimes radically different − perspectives on issues ranging from what makes growth possible and whether economic growth is sustainable in a physically finite world to what is to be done about environmental destruction and climate change. Specifically, they will learn about 3 schools of thought relevant to the academic conversation about the limits to growth: (1) the degrowth perspective, (2) the green growth perspective, and (3) cornucopianism.

Students are introduced to climate change studies and to the major social and environmental challenges of the Anthropocene. Living most fossil fuels in the ground to meet the conditions of the Paris Agreement and transitioning to low-carbon economies implies an increasing demand on mineral resources. This course deals with the demand for raw materials in a low-carbon world and the challenges that come along (energy transition scenarios and energy mixes, extraction and processing of raw materials, environmental (in)justice…) .

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Nombre de places limitées à 16.

Ce stage de 5 jours (3 ECTS) se déroule dans la zone d’Ivrée, en Italie. Il a pour objectif l’étude d’un système magmatique permien, exceptionnellement préservé, et de son encaissant métamorphique. Les notions abordées sur le terrain peuvent ensuite être extrapolées afin de mieux comprendre la structure de la croûte continentale. Ce stage se base sur une approche intégrative. Les étudiants sont amenés à étudier différents affleurements au cours de la journée. Le soir, ils complètent leurs observations par l’étude de lames minces et par l’étude de données géochimiques et thermodynamiques. Ils sont ainsi amenés à comprendre, progressivement au cours du stage, les processus magmatiques qui ont opéré au sein du système magmatique et les conséquences du magmatisme sur la structure thermique de la croûte continentale inférieure. Le travail est évalué tout au long du stage.
Pour des raisons pratiques, ce stage est limité à 16 étudiants. Il est obligatoire de suivre l’UE Pétrologie pour participer au stage.

Lieu(x) : Départ et retour de Grenoble. Stage se déroulant dans la zone d’Ivrée, en Italie
Langue(s) : Français (Anglais)

This 5-day course (3 ECTS) takes place in the Ivrea zone, in northern Italy. The objective is to study a Permian igneous system, exceptionally preserved, and its metamorphic surrounding. The observations made on the field can be extrapolated to understand the structure of the continental crust.
This course is based on an integrative approach. Students study different outcrops during the day. In the evening, they synthesize their field observations together with thin section descriptions and geochemical and thermodynamic data. This approach allows understanding, progressively during the fieldtrip, the igneous processes that operated within the magma chamber and the consequences of magmatism on the thermal structure of the lower continental crust. The work is evaluated from reports throughout the course.
For practical reasons, this fieldtrip is limited to 16 students. It is asked to follow the Petrology course to participate to the fieldtrip.

Additional information
Location(s) : Departure and return from Grenoble. Training course taking place in the Ivrea area, in Italy
Language(s) : French (English)

Compétences visées:
• Compréhension du fonctionnement d’un système magmatique et de son interaction avec les roches encaissantes.
• Gisements associés.
• Reconnaissance macroscopique et microscopique des roches magmatiques et métamorphiques
• Autonomie sur le terrain, travail en équipe, tenue de carnet terrain, prise de note, observations.
• Dessin et cartographie des affleurements.
• Interprétation des textures et paragenèses minérales dans les roches métamorphiques et magmatiques.
• Synthèse des données vues sur le terrain et des données qui peuvent être acquises ensuite au labo (géochimie, lames minces) afin d’établir un scénario géodynamique plausible de la zone étudiée, à l’échelle de l’affleurement et à l’échelle régionale.

Targeted skills:
- Processes in igneous system and interaction with the surrounding rocks.
- Associated mineral deposits.
- Macroscopic and microscopic recognition of magmatic and metamorphic rocks
- Autonomy in the field, team work, field notebook, note taking, observations.
- Drawing and mapping of outcrops.
- Interpretation of mineral textures and paragenesis in metamorphic and magmatic rocks.
- Synthesis of data obtained on the field and data that can be acquired later in the lab (geochemistry, thin sections) in order to establish a plausible geodynamic scenario of the studied area, at the outcrop scale and at the regional scale.

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L’objectif de l’UE ‘Analyse de bassin’ est de comprendre la formation et l’évolution des bassins sédimentaires. Pour cela, le module comprend :
- une partie de cours sur les différents types de bassins dans leur contexte lithosphèrique (limite de plaque divergente, convergente, transformante ou bassins intraplaques).
- une partie de cours sur les systèmes sédimentaires clastiques et carbonatés, les processus de la source aux dépôts, la diagénèse et l’évolution thermique, et leurs implications sur les ressources énergétiques.
- une partie de TD/TP portant sur l’interprétation de carottes sédimentaires et profils sismiques.
Pré-requis : Niveau Licence en sédimentologie, tectonique, dynamique lithosphérique.
Langue d’enseignement : La moitié des enseignements est donnée en anglais, l’autre moitié en français, sauf si au moins un étudiant ne comprend pas le français.

The goal of the course ‘Basin analysis’ is to understand the formation and evolution of sedimentary basins. It includes:
- Lectures on the various types of basins in their lithospheric setting (divergent, convergent, transform plate boundaries, intraplate basins).
- Lectures on their sedimentary systems, clastic and carbonate, source to sink processes, diagenesis and thermal evolution, and their implications for energy resources.
- Practical work on the interpretation of sedimentary cores and seismic lines.
Required level: Bachelor level in sedimentology, tectonics and lithospheric dynamics.
Teaching language: Half of the course is given in English, half in French or in English in case at least one student does not understand French.

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Cette UE est une initiation à la géologie économique. Les principales notions traitées sont : les sources et les réserves mondiales de métaux aujourd’hui et dans l’avenir; les facteurs géologiques, économiques et politiques qui contrôlent l’exploitation d’un gisement ; la classification des gisements; les processus géologiques à l’origine des gisements magmatiques, supergènes, hydrothermaux et sédimentaires. 

This course is an introduction to economic geology. The main concepts covered are: the world's sources and reserves of metals today and in the future; the geological, economic and political factors that control the exploitation of a deposit; the classification of deposits; the geological processes behind magmatic, supergene, hydrothermal and sedimentary deposits.

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Stage de terrain de 10 jours entre Grenoble et la région de Briançon. Ce stage pluridisciplinaire est organisé autour de la mise en oeuvre des techniques d'analyse géologique multi-outils précédemment acquises (pré-requis en cartographie, analyse structurale et sédimentologique) et consiste en une mise en situation d'exploration et de synthèse sur le terrain. Cet atelier, inspiré de formations demandées par l'industrie pétrolière, aborde l'observation multi-échelle et tridimensionnelle, l'intégration avec les modèles géodynamiques et le lien avec l’approche géophysique dans les analogues actuels. Il permet aussi de se familiariser avec les nouveaux outils d'acquisition cartographique et de mesure (tablettes).

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10-day field course between Grenoble and the Briançon area. This multidisciplinary course is organized around the implementation of previously acquired techniques of multi-tool geological analysis (pre-requisites in mapping, structural and sedimentological analysis) and consists of an exploration and synthesis situation in the field. This workshop, inspired by training courses requested by the petroleum industry, addresses multi-scale and three-dimensional observation, integration with geodynamic models and the link with the geophysical approach in current analogues. It also allows students to become familiar with the new mapping and measurement tools (tablets).

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

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This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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Introduction théorique et pratique à l’observation de la Terre depuis l’espace et aux Systèmes d’Information Géographique (SIG). Analyse, traitement avec le logiciel libre QGIS. Les cours sont associés à des TP en salle informatique sur le logiciel QGIS. A cela s'ajoute la réalisation d'un projet (parmi une liste de sujets proposés par les enseignants) en petit groupe d'étudiants, pour lequel les étudiants peuvent être aidés par un enseignant durant trois séances de 3h en salle informatique.

La structure du cours est la suivante :

la première partie est commune à tous les étudiants (de janvier à février, jusqu'au vacances d'hiver)

+ Introduction aux SIG
+ introduction aux bases de la télédetection
+ Méthodes de classification

La deuxième partie du cours dépend du parcours suivi par les étudiants :

Pour les parcours de type Terre Solide :

+ Télédétection et SIG appliqués à la géologie.
+ Télédétection et SIG appliqués à la géophysique
+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales
+ Télédétection et SIG appliqués à la planétologie

Pour les parcours de type Enveloppe Fluide :

+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales/
+ Télédétection et SIG appliqués aux Modèle Numérique de Terrain :
+ Télédétection et SIG appliqués à l'atmosphère.
+ Télédétection et SIG appliqués à l'océan.

Dans cette deuxième partie, en parallèle de ces enseignements, les étudiants font un projet personnel en petit groupe pour avec un encadrement sur 3 séances de 3h (soit 9h).

L'évaluation se fera sur la base d'un rendu écrit sur le projet et d'un examen écrit final couvrant l'ensemble des cours et des TP.

Prérequis recommandés : Licence en sciences.

Langues d’enseignement: Anglais.

This course offers a broad and practical introduction to Earth Observation from space and to Geographic Information System (GIS). The course works on a basis of 3h lecture associated to 3h of practical class using the free software QGIS. In addition, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

The structure of the courses is the following:

The first part is common to all the students

+ Introduction to GIS
+ Basics of Remote Sensing
+ Classification methods

The second part of the course depends of the program followed by the students:

for Geophysics, Geodynamics, Georesources and Geohazards programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to geology
+ Remote-Sensing and GIS applied to geophysics
+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to planetology

for Hydro-resources and Atmosphere-Climate-Continental Landmass programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to Digital Elevation Surface
+ Remote-Sensing and GIS applied to atmosphere
+ Remote-Sensing and GIS applied to Ocean.

During the second part of the course, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

Evaluation will be based on a written report about the project, and a final written exam covering all the lectures and practicals.

Language(s) : English

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Ce stage vous permet de vous familiariser avec l'évolution d'un bassin sédimentaire au travers d’observations de terrain. Nous étudierons à différentes échelles (loupe, échantillon, affleurement, panorama), la distribution des faciès sédimentaires dans le bassin dans l'espace et le temps, en accordant une attention particulière à l’impact des variations de l’espace disponible liés, par exemple, aux variations du niveau marin. Nous étudierons le bassin le long d'une coupe depuis la marge jusqu'aux zones plus profondes.

Language: French, English

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During this course you will familiarise yourself with the evolution of a sedimentary basin through field observations. We will study, at various scales (hand sample, outcrop, landscape), the distribution of sedimentary facies in the basin through space and time, paying particular attention to the effects of changing accommodation space, as a result of for example sea-level variations. We will study the basin along a transect from the basin margin to the deeper water areas.

Language: French, English

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Le stage offre un enseignement pratique dans lequel ils mettent en œuvre les méthodes géophysiques et géologiques classiquement utilisées en Géosciences Marines. Notamment, au cours du stage, les étudiants participeront à une campagne d’acquisition de sismique réflexion à bord du Thétys II, navire côtier de la Flotte Océanique Française, affrété par l’INSU et géré par l’IFREMER.

L’objet étudié est la marge continentale nord ligure, au large de Nice, qui constitue un exemple remarquable de marge passive.  Le programme du stage comprend (sous la direction d’un enseignant, et avec l’aide d’un technicien) la mise en œuvre par les étudiants des principales techniques d’acquisition de données utilisées en Sciences de la Terre: 

-       les principes de la navigation et du positionnement (GPS, tenue d’une feuille de route); 

-       la bathymétrie (canyons, levés sédimentaires, pente continentale, plateaux,...); 

-       la mise en œuvre de la sismique-réflexion multitrace, le long de grands profils coupant l'ensemble de la marge Ligure. 

Ces profils sont complétés par des profils croisés en haut ou en base de pente, afin d’initier les étudiants à l’étude et à la reconstruction en trois dimensions des corps sédimentaires. De retour en salle, les étudiants traitent et interprètent les données acquises en mer, dans le cadre de la géologie régionale et de la tectonique globale. 

 Le stage est aménagé différemment pour les étudiants du parcours Géophysique et ceux des parcours GéoRessources/Géodynamique, avec un poids différent pour les 3 parties du stage : 

(1) campagne d’acquisition en mer 

(2) traitement des profils sismiques avec Seismic Unix 

(3) interprétation des profils de sismique réflexion 

Pour les étudiants en géophysique, l’accent est mis sur l’acquisition et le traitement. Par exemple, une session en mer est prévue pour évaluer l’importance des paramètres d’acquisition sur la résolution et la pénétration des profils obtenus. 

 Pour les autres étudiants, l’interprétation des profils est plus développée et complétée d’un cours sur l'histoire tectono-sédimentaire de la marge. Les étudiants pourront reconnaître sur les profils la surface d'érosion messinienne, la discordance du socle acoustique et des sédiments post-rift, la transgression des évaporites supérieures, le mode de dépôt de la série turbiditique quaternaire (canyons et cône profond du Var), la déformation tectonique de pied de marge (parfois diapirs de sel, failles actives de pied de marge et du bassin), la zone subsidente de pied de marge, enfin parfois, les séries syn-rift et les blocs basculés oligocènes (séries anté-rift).

L’effectif est restreint à 16 étudiants, répartis en 2 groupes en fonction de leur parcours au sein du master STPE.

L’évaluation se fait sur la base :

1. d’une fiche de synthèse à rendre juste après le stage. Ces fiches sont corrigées par les enseignants et peuvent servir de fiche de révisions par la suite
2. d’un oral portant sur les 3 thèmes abordés lors du stage : 
   1. Acquisition
   2. Traitement
   3. Interprétation

On attend l’étudiant une bonne connaissance de la propagation des ondes sismiques et des notions de sédimentologie. 

 Le traitement des profils sismiques s’effectue avec la suite logicielle « Seismic Unix », déjà présenté dans le module PAX8GPAB« Géophysique d’Exploration ». 

 Tous les étudiants participant au stage devront suivre deux séances de cours du module PAX8GRAC « Analyse de bassin ».

À l’issue du stage, les étudiants auront vu toute la chaîne de travail complète menée durant une campagne de géosciences marines, de la mesure géophysique sur le terrain à l’interprétation géologique des profils. Ils sauront notamment : 

-       Identifier les paramètres clés nécessaires à l’acquisition d’un profil sismique, en identifiant le matériel adéquat et en choisissant les paramètres pertinents pour obtenir des données avec la résolution et la pénétration nécessaires pour caractériser la cible étudiée.

-       Traiter les données brutes pour obtenir un profil sismique de qualité, débruité et migré. 

-       Identifier les artefacts et éviter les erreurs grossières lors de l’interprétation d’un profil sismique

-       Reconnaitre les structures sédimentaires dans une série de profil sismiques sur un volume 3D et les replacer dans l’histoire tectono-sédimentaire de la région étudiée.

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The field course offers a practical teaching in which they implement geophysical and geological methods classically used in Marine Geosciences. In particular, during the internship, students will participate in a seismic reflection acquisition campaign aboard the Thetys II, a coastal vessel of the French Oceanic Fleet, chartered by INSU and managed by IFREMER.
The object studied is the northern Ligurian continental margin, off Nice, which is a remarkable example of passive margin. The internship program includes (under the supervision of a teacher, and with the help of a technician) the implementation by the students of the main data acquisition techniques used in Earth Sciences
- principles of navigation and positioning (GPS, keeping a logbook);
- bathymetry (canyons, sedimentary surveys, continental slope, plateaus,...);
- the implementation of seismic-reflection multitracing, along large profiles cutting the entire Ligurian margin.
These profiles are completed by cross-sectional profiles at the top or bottom of the slope, in order to initiate the students to the study and the reconstruction in three dimensions of sedimentary bodies. Back in the classroom, the students process and interpret the data acquired at sea, in the context of regional geology and global tectonics.
The internship is organized differently for students in the Geophysics track and those in the GeoResources/Geodynamics track, with a different weight for the 3 parts of the internship:
(1) acquisition campaign at sea
(2) processing of seismic profiles with Seismic Unix
(3) interpretation of seismic reflection profiles
For geophysics students, the focus is on acquisition and processing. For example, an offshore session is planned to evaluate the importance of acquisition parameters on the resolution and penetration of the profiles obtained.
For the other students, the interpretation of the profiles is more developed and completed by a course on the tectonic-sedimentary history of the margin. Students will be able to recognize on the profiles the Messinian erosion surface, the unconformity of the acoustic basement and post-rift sediments, the transgression of the upper evaporites, the mode of deposition of the Quaternary turbidic series (canyons and deep Var cone), the tectonic deformation of the foot of the margin (sometimes salt diapirs, active faults of the foot of the margin and of the basin), the subsident zone of the foot of the margin, and finally sometimes, the syn-rift series and the Oligocene tilted blocks (ante-rift series).
The number of students is limited to 16, divided into 2 groups according to their course within the STPE master.
The evaluation is done on the basis of :
a summary sheet to be handed in right after the course. These sheets are corrected by the teachers and can be used as revision sheets afterwards
an oral exam on the 3 themes covered during the course:
Acquisition
Processing
Interpretation
Recommended prerequisites

The student is expected to have a good knowledge of seismic wave propagation and notions of sedimentology.
The processing of seismic profiles is done with the software suite " Seismic Unix ", already presented in the module PAX8GPAB " Exploration Geophysics ".
All students participating in the internship will be required to attend two sessions of module PAX8GRAC "Basin Analysis".
Targeted skills

At the end of the internship, students will have seen the complete work chain carried out during a marine geoscience campaign, from geophysical measurements in the field to the geological interpretation of profiles. In particular, they will know how to:
- Identify the key parameters needed to acquire a seismic profile, identifying the appropriate equipment and choosing the relevant parameters to obtain data with the resolution and penetration needed to characterize the target being studied.
- Process raw data to obtain a quality, debruised and migrated seismic profile.
- Identify artifacts and avoid gross errors when interpreting a seismic profile
- Recognize sedimentary structures in a series of seismic profiles on a 3D volume and place them in the tectonic-sedimentary history of the region studied.

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In this module, taught in the form of a short course with essentially practical assignments, students will learn to use subsurface modelling software ("Move"). This way of modelling  the subsurface has become the industry standard, fully supplanting 2D geological maps, and it is essential for Master students in Earth Sciences to know how to use these tools. In addition, the software developers make them available to universities at a very low cost. The practical assignments will benefit from the new digital mapping facilities  installed at Phitem with support from the OSUG@2020 excellence laboratory. This course is taught in English by an external contributor, who is an active consultant in structural geology with an excellent knowledge of the work field. 

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Objectifs d’enseignement :

- Prendre conscience des représentations véhiculées par le langage et comprendre les phénomènes langagiers décrits en écolinguistique afin de faciliter la communication, la cohésion, l’intégration et la compréhension entre les différents acteurs de la transition écologique

- Être capable d'utiliser le terme adéquat, les métaphores et la saillance discursive pour développer des stratégies argumentatives auprès d'acteurs publics et privés

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This teaching unit will introduce the students to the new opportunities for mining exploration in Europe. In the current environment of high-metal demand and exhaustion of historically important metal resources, different sources of metals and technologies to extract metal will have to be found: mining deeper primary mineral resources, using new type of ore, or returning to recover extractable minerals from abandoned mines. The idea of this unit is to train students to identify such sustainable opportunities using complex sets of geological, historical, geographical, and economical data. Innovation in data visualisualization and integration will be of prior importance. We develop a new pedagogic approach based on an educational crowd-sourcing contest. The students will work co-operatively on an unstructured problem, without a pre-ordained “right” answer, where they will hone both their university-acquired or self-taught skillsets into application that the minerals exploration industry requires. We aim at strengthening MSc students creativity, entrepreneurship and skills for the sustainable development of mineral resources in Europe. We train the next generation of mineral resource managers (not only geologists) to develop new active environmental and societal strategy for sustainably harnessing mineral resources in Europe

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The Montagne Noire constitutes a remarkable metallogenic province with about 100 km long and 25-70 km wide, located in the southwest part of Massif Central, France.

This region hosts a unique diversity of ore deposits:

- Pb, Zn, Cu, Ba in sedimentary and metamorphic units,

- Sb in magmatic context,

- W in metamorphic units,

- Au, Ag, As, Te in epithermal context,

- Al in bauxites,

- U in sedimentary context,

All these ore deposits are of major interest regarding mining exploration and exploitation. Mining activity has taken place in several areas since pre-Roman period mainly for for Au and Ag exploitation. Some very important ore deposits have been exploited in this province during the past century (The Salsigne gold mine used to be the biggest in Europe). The geology of Montagne Noire has a remarkable chronostratigraphic set that provides a vast lithologic diversity.

The general idea of the field trip is to introduce the students to ore targeting and exploration, but also to the environmental history of mining: exploitation, closure and recreation.

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"La connaissance du sous-sol est nécessaire pour appréhender ses risques, évaluer ses ressources, et les exploiter dans un cadre qui fait consensus, notamment vis-à-vis des dernières contraintes environnementales.

L'identification et la caractérisation géochimique et géophysique des réservoirs géologiques trouvent de très nombreuses applications pour la production et le stockage de ressources. Qu'il s'agisse d'analogues de surface ou de réservoirs souterrains, la compréhension de la mise en place des réservoirs et de leur fonctionnement dynamique en tant que milieux poreux, fracturés et perméables bénéficie à l'hydrologie, à la géothermie (y compris ses aléas sismiques), aux stockages souterrains de gaz (CO₂, CH₄, H₂, He, air comprimé, ...), voire à la volcanologie.

Les étudiants apprendront dans ce module à utiliser les outils géochimiques nécessaire à la caractérisation des réservoirs pétroliers (maturité, dépôts environnementaux, du pétrole / gaz). Ils manipuleront des logiciels permettant de traiter, de visualiser et d'interpréter des volumes de données sismiques dans le cadre de l’imagerie sismique 2D et 3D. Ils seront également initiés aux solutions envisagées pour réduire la concentration de CO₂ atmosphérique (stockage géologique).

Les connaissances acquises dans ce module pourront être valorisées aussi bien en milieu industriel que dans des organismes de recherche publique de type EPIC (ANDRA, BRGM, CEA, IFP Energies nouvelles, INERIS, IRSN, …)."

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The Drilling and Borehole Geophysics training unit provides information (1) about the drilling techniques used both in Oil & Gas industry and in hydrogeology and (2) about the acquisition and processing of borehole geophysical datasets. The training units is organised in 2 parts : (1) several theoretical lessons, with several interventions from experts from the industry and (2) a practical training near Montpellier where borehole logging will be performed by the students in the same hole where cores were recovered. Students will compare borehole logs they acquired with their own description of the fault cores.

This training units provides therefore the basics of drilling and borehole geophysics techniques used in Georessources science.

Figure 1 : Practical logging during the field trip

Figure 2 : Core-log integration from the logging data acquired during the field trip presented in Figure 1.

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Ce cours aborde les principales techniques géophysiques de caractérisation (et de suivi temporel) des couches superficielles (premières dizaines de mètres) avec des applications en risques naturels, environnement et en géotechnique. Il se veut très orienté données en combinant connaissances théoriques et méthodologiques, acquisitions et traitement de données, interprétation.

En pratique, il aborde les techniques de tomographies sismiques et électriques, d’inversions d’ondes de surface, de bruit sismique et de géoradar. Chacune de ces techniques sera illustrée lors de TD/TP avec des logiciels spécifiques, libres de droit. 2 sorties terrain seront organisées : une approche multiméthode de caractérisation d’un glissement de terrain qui constituera le projet principal du module et une seconde, concernant le géoradar et l’imagerie de structures sédimentaires.

Figure 1 – Left :  GPR imaging of ice accumulation in Antarctics. Right : Example of field seismic acquisition.

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This course covers the main geophysical techniques for characterizing (and of temporal monitoring) surface layers (the first few tens of meters), with applications to natural hazards, the environment and geotechnics. It is highly data-oriented, combining theoretical and methodological knowledge, data acquisition and processing, and interpretation.

In practical terms, it covers seismic and electrical tomography techniques, surface wave inversions, seismic noise and Ground Penetrating Radar. Each of these techniques will be illustrated during TD/TP sessions using specific, royalty-free software. 2 field trips will be organized: a multi-method approach to characterizing a landslide, which will be the module's main project, and a second, involving Georadar and imaging of sedimentary structures.

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Ce stage de terrain de niveau M2 se déroule en montagne noire, à l'extrémité Sud Est du Massif Central. Cette zone reste un objet emblématique de la géologie en France et permet d'observer la déformation ductile qui se manifeste par de grands plis couchés dans les séries sédimentaires et la fusion partielle de la croûte continentale.

Parmi les objectifs de ce stage, il y a l'apprentissage à la reconnaissance et à l’interprétation des marqueurs de la déformation ductile dans différents contextes structuraux et métamorphiques.

Ce stage se déroule en Montagne Noire pendant 5 jours consécutifs.

Le nombre de places limitées à 16, ce qui signifie qu'il peut y avoir une sélection en cas d'effectif plus important. Parmi les critères de selection, nous favoriserons les étudiants ayant suivi lors d eleur cursus des UEs de terrain et de pétrologie.

Prérequis : connaissances de base en pétrologie métamorphique et en géologie structurale

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The Environmental Problem Solving training unit helps develop the knowledge, methods and competencies needed to advance sustainability and the ecological transition as unprecedented change is happening at the global, regional and local levels. Students are trained to use qualitative, quantitative and scenario methods in a systems-theory approach. “What can change?” “How can change happen?” “Who can change?” are the pivotal questions of the course. Two of the six key sectors of the ecological transition (Transport and Industry) are explored from a theoretical and practical perspective, including investigation of a set of case studies and a roll-play at the end of each sequence. Specific attention is given to biophysical and subsurface resources. This course works hand in hand with the project-based course “Initiatives” and the various interventions of our colleagues from the geology department. 

Course objectives and competencies developed:

- Understand the complexity and interconnectedness of major environmental issues: systems competence

- Demonstrate understanding of selected environmental problems from a transdisciplinary perspective: transdisciplinary competence

- Learn to use the methods and processes of environmental problem solving: critical, strategic and normative competence

Learn to use qualitative and quantitative data-collection methods: integrative data collection and analysis

- Develop strong oral and written communication skills and abilities: interpersonal and communication competence

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Les failles actives sont celles qui produisent des séismes. Leur connaissance est donc un prérequis à toute analyse de l'aléa sismique. L'objectif du cours sur les failles actives est de familiariser les étudiants avec ces structures, et d'établir les liens et les propriétés communes entre les failles géologiques à long terme et les ruptures sismiques instantanées. Nous commençons par rappeler quelques bases en mécanique des roches et des fractures qui permettent de comprendre pourquoi la croûte terrestre et la lithosphère se rompent par des failles et des séismes. Nous verrons ensuite sur quels critères les failles les plus actives peuvent être identifiées dans la morphologie de surface. Les outils modernes permettant une telle identification sont décrits. Nous montrons que les failles sont des éléments organisés qui forment des systèmes hiérarchiques à plus grande échelle, dont la géométrie apporte des informations sur l'évolution, la cinématique et la mécanique des failles à long terme. La cinématique et l'évolution à long terme peuvent ensuite être quantifiées plus précisément à l'aide de données telles que la géomorphologie et la géochronologie. Nous discutons de ces méthodes de quantification, des hypothèses sur lesquelles elles reposent, de leurs implications en termes de taux de glissement des failles à long terme, de taille et de temps de récurrence des séismes, etc... Ensuite, nous revenons aux ruptures sismiques, que nous analysons avec un "œil géologique" (analyse des paramètres statiques). Ce faisant, nous soulignons les différences et les similitudes entre les ruptures sismiques et les failles à long terme, et nous discutons des propriétés des failles qui contrôlent le plus le comportement des séismes. Nous caractérisons également le comportement des failles au cours d'un cycle sismique unique, puis de plusieurs cycles sismiques, et nous présentons les complexités récemment découvertes du cycle sismique et de ses répétitions. En combinant les connaissances actuelles sur les failles et les séismes à long terme, nous essayons ensuite de comprendre comment les failles peuvent croître dans le temps, c'est-à-dire accumuler du glissement et se propager latéralement par la répétition de grands séismes. Nous suggérons enfin comment cette compréhension peut aider à anticiper l'occurrence et la taille des futurs séismes.

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Active faults are those producing earthquakes. Their knowledge is thus a prerequisite to any seismic hazard analysis. The objective of the ‘active faults’ class is to make the students familiar with these structures, and establish the links and common properties between long‐term geological faults and instantaneous earthquake ruptures. We start reminding a few basics in rock and fracture mechanics that allow understanding why the Earth crust and lithosphere break through faulting and earthquakes. We then see on which criteria most active faults can be identified in the surface morphology. The modern tools allowing such identification are described. We show that faults are organized features that form hierarchical, larger‐scale systems, whose geometry brings information on long‐term fault evolution, kinematics and mechanics. The long‐term kinematics and evolution can then be more precisely quantified using data such as geomorphology and geochronology. We discuss these methods of quantification, the assumptions on which they rely, their implications in terms of long‐term fault slip rates, earthquake sizes and recurrence times, etc... Then, we go back to earthquake ruptures, which we analyze with a ‘geological eye’ (analysis of static parameters). Doing so, we point out the differences and similarities between earthquake ruptures and long‐term faults, and discuss the properties of faults which most control the earthquake behavior. We also characterize how faults behave during a single, then multiple seismic cycles, and introduce the recently discovered complexities of both the seismic cycle and its repetitions. Combining the present knowledge on long‐term faults and earthquakes, we then try to understand how faults may grow in time, i.e., accumulate slip and propagate laterally through the repetition of large earthquakes. We eventually suggest how that understanding may help anticipating the occurrence and size of the future earthquakes.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestres 7-9 années paires

L'objectif de cette UE est d'examiner le comportement de la lithosphère et de la croûte, à des échelles spatiales allant de la Terre globale à celle du chaînon montagneux. Une part importante consiste à replacer la tectonique des plaques dans l'ensemble du manteau en convection. De même, l'évolution des chaînes de montagnes est comprise dans le cadre géodynamique général. La déformation de la surface est expliquée par les effets cumulés de la tectonique crustale et lithosphérique, de la convection mantellique, et des processus de surface. Le développement du cours est largement fondé sur l'analyse de la tectonique Cénozoique, en s'appuyant sur de nombreux exemples régionaux. Une approche pluridisciplinaire est développée, de manière à s'emparer des outils analytiques et de modélisation géodynamique afin d'interpréter les observations issues de la géophysique ou de l'archive géologique.

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The objective of this course is to examine the behavior of the lithosphere and of the crust, at spatial scales ranging from the global Earth to the mountain range. An important part of the course is meant to place plate tectonics in the broad context of mantle convection. Similarly, the evolution of mountain ranges is understood within the general geodynamic framework. Surface deformation is explained by the cumulative effects of crustal and lithospheric tectonics, mantle convection, and surface processes. The development of the course is largely based on the analysis of Cenozoic tectonics, using multiple regional examples. A multidisciplinary approach is developed, in order to use analytical tools and geodynamic modeling to interpret observations from geophysical datasets or from the geological record.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

Ce cours porte sur les interactions et les relations de rétroaction entre la tectonique et les processus de surface contrôlés par le climat, avec un accent particulier sur l'évolution des ceintures de montagnes telles que les Alpes, les Andes ou l'Himalaya. Dans ce contexte, les échelles de temps sur lesquelles les processus géologiques façonnent la surface de la Terre sont d'une grande importance. Par conséquent, la détermination de la chronologie et la quantification des processus géologiques à l'aide d'un large éventail de techniques de datation sont au cœur de ce cours dans le but de modéliser l'évolution du paysage. La moitié du cours sera basée sur des exercices pratiques, des études de cas et des présentations, afin que les étudiants participent activement à l'enseignement de ce cours. Le cours sera en anglais.

This course is on the interactions and feedback relationships between tectonics and climatically controlled surface processes, with a particular emphasis on evolution of mountain belts such as the Alps, Andes or Himalayas. In this context, the timescales on which geological processes shape the surface of the Earth are of great importance. Therefore, the determining the timing and quantifying geological processes through wide range dating techniques are at the core of this course with the objective of modelling landscape evolution. Half of the course will be based on practical exercises, case studies and presentations, so that the students will actively participate in the teaching of this course.The course will be in English.

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Ce stage doit a minima être réalisé durant 6 semaines. Il a vocation à découvrir le milieu professionnel, entreprise ou laboratoire de recherche, dont les thématiques sont en lien avec les objectifs de chaque parcours.

This internship must be carried out for at least 6 weeks. It aims to discover the professional environment, business or research laboratory, whose themes are linked to the objectives of each course.

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Ce stage a une durée minimale de 4 mois et constitue la finalisation du projet de master de chaque étudiant. Il peut servir comme passerelle d'entrée dans le monde professionnelle ou préparatoire à un doctorat. Il doit être en lien proche du parcours de master choisi. 

This internship has a minimum duration of 4 months and constitutes the finalization of each student's master's project. It can serve as a gateway to the professional world or preparatory to a doctorate. It must be closely linked to the chosen master's course.

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Le but de ce cours est de couvrir les principes fondamentaux du traitement des données numériques pour des applications pratiques en géophysique. L'accent est mis sur la représentation et l'analyse des séries temporelles, telles que les signaux sismiques, même si les concepts peuvent être transposés à tout signal numérique unidimensionnel. Un objectif majeur du cours est d'illustrer certains des nombreux pièges et problèmes que les futurs géophysiciens peuvent rencontrer lors de l'analyse des signaux.

Le cours couvrira 4 chapitres (24h):
(1) Représentation des données et les transformées fondamentales
(2) Convolution, corrélation, et théorie de l'échantillonnage
(3) Le filtrage
(4) Méthodes et outils avancés

Une part importante du temps sera consacrée à des travaux pratiques sur ordinateur (d'une durée de 4 heures), qui couvriront tous les principaux sujets (28h): Transformée de Fourier et échantillonnage, convolution et corrélation, mesures des retards temporels/déphasages, filtres, analyse temps-fréquence et FK).

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The scope of this course is to cover the fundamentals of numerical data processing for practical applications in geophysics. The main emphasis is on the representation and analysis of time series, such as seismic signals, even though the concepts can be transposed to any single dimension numerical signal. One major aim of the course is to illustrate some of the many pitfalls and problems that future geophysicists can come across when analyzing signals.

The course will cover 4 chapters (about 24h)
(1) Data representation and fundamental transforms
(2) Convolution, correlation, and theory of sampling
(3) Filtering
(4) Advanced methods and tools

A significant amount of time will be dedicated to (4h-long) practicals on computers (28h), which will cover all the main topics: Fourier transform and sampling, convolution and correlation, measurements of time delays/phase shifts, filters, time-frequency analysis and FK).

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L’atelier de rentrée vise à mettre en perspective votre projet professionnel et la variété des sciences de la terre, en s’appuyant sur des conférences, les soutenance des stages courts de la promotion précédente, et 3 jours de terrain introductif.

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Ce module est destiné à acquérir et approfondir les bases de la programmation informatique et des environnements informatiques qui seront utilisés pendant toute la durée du master. Il est constitué de 6 heures de cours et de 18 heures de travaux pratiques sur ordinateur. Les séances pratiques s'adaptent au niveau de chaque étudiant.

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This module is intended to acquire and deepen the basics of computer programming and computer environments that will be used throughout the Master's programme. It consists of 6 hours of lectures and 18 hours of practical work on computers. The practical sessions are adapted to the level of each student.

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L’objectif du cours est de fournir aux étudiants.e.s, dès le début du Master, des outils pour identifier et récupérer des données géophysiques dans les systèmes internationaux de distribution de données, et d'appliquer quelques traitements simple sur les données. Les 3 types de données sont a) les données sismologiques, et leur application pour la localisation des séismes ; b) les données GNSS (Global Navigation Satellite System) ; c) les données sur le champ magnétique terrestre, avec une application sur la reconstruction du champ magnétique à la surface du noyau terrestre. Les Travaux Pratiques forment le cœur du module, et sont préparés à travers de cours d’introduction sur chacun des trois domaines. Prérequis : Connaissance de base sur la terre interne et les séismes et/ou des ondes et champs physiques. Langue : Anglais

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The objective of the course is to provide students, from the beginning of the Master's degree, with tools to identify and retrieve geophysical data from international data distribution systems, and to apply some simple processing on the data. The 3 types of data are a) seismological data, and their application to earthquake location; b) GNSS (Global Navigation Satellite System) data; c) Earth's magnetic field data, with an application to the reconstruction of the magnetic field at the surface of the Earth's core. The practical work on applications forms the core of the module, and is prepared through introductory courses in each of the three areas. Requirements: Basic knowledge on the Solid Earth and/or Waves and potential fields. Language: English

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L’objectif de cet enseignement est de transmettre des connaissances théoriques et des compétences pratiques sur la gestion des risques majeurs en France, avec un accent sur les risques naturels. Les étudiants disposeront dès lors des compétences et connaissances nécessaires pour comprendre les enjeux voire mettre en œuvre les plans de gestion réglementaires (PPR, PCS, information préventive, surveillance et observation), tout en disposant d’éléments sur les approches et outils alternatifs existant en matière de prévention (information préventive), de gestion (gestion intégrée des risques naturels, gestion de crise opérationnelle) et de retour d’expérience (notamment approches participatives et liées aux réseaux sociaux numériques). L’UE alterne entre cours (22h) et session pratiques (18h), parmi lesquelles une sortie de terrain.

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

Ce cours porte sur les interactions et les relations de rétroaction entre la tectonique et les processus de surface contrôlés par le climat, avec un accent particulier sur l'évolution des ceintures de montagnes telles que les Alpes, les Andes ou l'Himalaya. Dans ce contexte, les échelles de temps sur lesquelles les processus géologiques façonnent la surface de la Terre sont d'une grande importance. Par conséquent, la détermination de la chronologie et la quantification des processus géologiques à l'aide d'un large éventail de techniques de datation sont au cœur de ce cours dans le but de modéliser l'évolution du paysage. La moitié du cours sera basée sur des exercices pratiques, des études de cas et des présentations, afin que les étudiants participent activement à l'enseignement de ce cours. Le cours sera en anglais.

This course is on the interactions and feedback relationships between tectonics and climatically controlled surface processes, with a particular emphasis on evolution of mountain belts such as the Alps, Andes or Himalayas. In this context, the timescales on which geological processes shape the surface of the Earth are of great importance. Therefore, the determining the timing and quantifying geological processes through wide range dating techniques are at the core of this course with the objective of modelling landscape evolution. Half of the course will be based on practical exercises, case studies and presentations, so that the students will actively participate in the teaching of this course.The course will be in English.

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Le cours de géomécanique applique les principes de la mécanique des milieux continus à des problèmes concrets de la Terre Solide.

Le module est articulé par un va-et-vient entre :

- un cours complet présentant les bases de géomécanique, ce qui permet une remise à niveau pour les étudiants n'ayant jamais abordé la mécanique des milieux continus,

- de nombreux exemples d'application issus d'études réelles, géotechniques aussi bien que géodynamiques. La vaste base d'exercice permet aux étudiants ayant déjà les bases de mécanique de s'exercer à la lecture de données et à appliquer la démarche géomécanique de façon plus appliquée que dans leur cursus antérieur.

Ainsi, au sortir du module les étudiants devraient avoir de solides bases en

- mécanique des milieux continus

- l'utilisation et la mesure des propriétés élastiques des matériaux

- l'emploi de critère de rupture pour jauger de la stabilité mécanique d'un structure : phénomènes de friction et de fracturation.

Evaluation :

Un CC à mi-parcours comptant pour 50% de la note

Un examen terminal comptant pour 50% de la note

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The geomechanics course applies the principles of continuum mechanics to concrete problems of the Solid Earth.

The module is articulated by a back-and-forth between:

- a complete course presenting the basics of geomechanics, which allows a refresher for students who have never studied continuum mechanics,

- numerous application examples from real studies, both geotechnical and geodynamic. The large exercise base allows students who already have the basics of mechanics to practice reading data and applying the geomechanical approach in a more applied way than in their previous course.

Thus, at the end of the module, students should have a solid foundation in

- mechanics of continuous media

- the use and measurement of elastic properties of materials

- the use of failure criteria to gauge the mechanical stability of a structure: friction and fracturing phenomena.

Evaluation:

A mid-term CC counting for 50% of the grade

A final exam accounting for 50% of the grade

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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Préparer l’étudiant aux métiers visés par la formation, autant les métiers de chercheur que ceux de chargés d’étude dans le privé. Formulation d’un CV, entraînement aux entretiens d’embauche, la structuration d’une publication scientifique et d'un rapport d'études, la connaissance des outils de recherche et de mise en forme d’une publication, un enseignement sur le fonctionnement des bureaux d’étude et de la législation en vigueur font partie de cette préparation. Nous insistons sur le fait que les futurs thésards ou ceux qui entrent directement dans le monde du travail doivent connaître les deux mondes.

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Le cours de physique des ondes a pour but de donner aux étudiant-e-s les connaissances théoriques nécessaires à l'étude de la propagation des ondes pour la géophysique. Le cours traite des notions suivantes :
- Propagation d'ondes acoustiques dans les fluides, en milieux infinis et bornés (ondes guidées)
- Fonctions de Green dans les fluides
- Propagation d'ondes élastiques dans les solides
- Lois de réfraction, principe de Huygens, diffraction de Khirkchoff
- Ondes de Rayleigh, de Love, de Lamb, de Scholte, de Stoneley

Le cours est illustré par des travaux pratiques permettant la mise en application de ces notions :
- Mesure et inversion de la propagation d'onde de Lamb
- Ondes stationnaires dans un tube de Kundt
- Imagerie ultrasonore

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The wave physics course aims to provide students with the theoretical knowledge necessary to study wave propagation for geophysics. The course covers the following concepts
- Propagation of acoustic waves in fluids, in infinite and bounded media (guided waves)
- Green's functions in fluids
- Propagation of elastic waves in solids
- Laws of refraction, Huygens' principle, Khirkchoff's theory of diffraction
- Rayleigh, Love, Lamb, Scholte, Stoneley waves

The course is illustrated by practical work allowing the application of these concepts:
- Measurement and inversion of Lamb wave propagation
- Standing waves in a Kundt's tube
- Ultrasonic imaging

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Cette UE propose un tour guidé de l’intérieur de la Terre, de la croûte jusqu’au noyau. On y présente les principaux observables et outils d’investigations de l’intérieur de la Terre (sismologie, minéralogie, thermique, géochimie, gravité, géomagnétisme) que l’on utilise pour décrire et expliquer les processus en jeux (formation de la croûte, tectonique des plaques et convection mantellique, génération du champ magnétique). Une approche historique est souvent privilégiée : l’accent est mis sur la construction et l’évolution de notre compréhension de la structure interne de la Terre et de son fonctionnement, en explicitant les découvertes et avancées conceptuelles ayant menées à notre vision actuelle du fonctionnement de la Terre. Le déroulement de l’UE inclut deux séances de présentations par groupes d’articles historiques ou récents.

Langue d'enseignement : Anglais

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This course offers a guided tour of the Earth's interior, from the crust to the core. The main observables and tools for investigating the Earth's interior (seismology, mineralogy, heat transfer, geochemistry, gravity, geomagnetism) are presented and used to describe and explain key processes (crust formation, plate tectonics and mantle convection, magnetic field generation). A historical approach is often privileged: the emphasis is put on the construction and evolution of our understanding of the internal structure of the Earth and its behaviour, by presenting the discoveries and conceptual advances that have led to our current vision of the Earth. The course includes two sessions of group presentations of historical or recent papers.

Teaching language: English

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Le module « Introduction au risque sismique » aborde les notions élémentaires pour l’évaluation de l’aléa et du risque sismique, et en présente les grandes problématiques, depuis le mouvement des plaques tectoniques et les ruptures sur les failles jusqu’aux mouvements du sol en surface et leur prise en compte dans la réglementation parasismique. Ce module abordera notamment les notions de déformation active, de vitesse de glissement et de chargement des failles, d’occurence des séismes, des caractéristiques de la rupture sismique, de propagation d’ondes dans la croûte terrestre et de modification des mouvements du sol par la géologie de surface. Le module abordera également l’ensemble des méthodes statistiques nécessaires la quantification de l’aléa sismique et du risque (quantification des incertitudes, lois de distribution, processus aléatoires, etc.). L’introduction de ces notions de base seront essentielles aux modules de M2 Active Faults et M2 Engineering seismology qui sont des modules plus avancés. 

Langue d’enseignement: anglais

Pré-requis: Notions de base en sismologie.

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The "Introduction to Seismic Risk" module introduces the basic concepts for assessing seismic hazard and risk assessement, and presents the main scientific issues and methods, from the movement of tectonic plates and faults rupturing to surface ground motions and their accounting for in seismic regulations. This module will address the concepts of active deformation, slip velocity and fault loading, earthquakes occurrence, seismic rupture characteristics, wave propagation in the earth's crust and modification of ground motions by surface geology. The module will also cover all the statistical methods necessary for the quantification of seismic hazard and risk (quantification of uncertainties, distribution laws, random processes, etc.). Introduction of these basic concepts are essential to the M2 Active Faults and M2 Engineering seismology modules which are more advanced courses.

Pre-requisites: basics of seismology

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Description: L’objectif de ce module est d’apporter les connaissances de base d’une part sur la physique des processus magmatiques et éruptifs se produisant dans les volcans et d’autre part sur les principales méthodes d’étude et de surveillance volcanologique. En particulier, les forces et les paramètres contrôlant le transport et le stockage de magma des zones de production vers la surface seront expliqués et illustrés à l’aide de TD. Dans le cadre de l’étude des dynamismes éruptifs, seront abordées les différents modes d'éruptions des produits volcaniques (panache, coulée pyroclastique, dôme, coulée de lave) et leurs mécanismes physiques. Les méthodes géophysiques de surveillance les plus utilisées (sismologie, déformation, étude des émissions de gaz) seront présentées en montrant leurs contributions à la prédiction des éruptions et à la connaissance des processus volcaniques. Les différentes méthodes de télédétection employées dans ce domaine (imagerie optique, thermique, radar) seront décrites en insistant sur les spécificités de ces techniques pour leurs applications à la volcanologie et à la surveillance. Pré-requis: Aucun. Langue d'ensignement: Anglais

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The aim of this module is to provide a basic understanding of the physics of magmatic and eruptive processes occurring in volcanoes and of the main methods of volcanological study and monitoring. In particular, the forces and parameters controlling the transport and storage of magma from the production zones to the surface will be explained and illustrated with the help of tutorials. In the context of the study of eruptive dynamics, the different modes of eruption of volcanic products (plume, pyroclastic flow, dome, lava flow) and their physical mechanisms will be discussed. The most commonly used geophysical monitoring methods (seismology, deformation, gas emission studies) will be presented, showing their contribution to the prediction of eruptions and the knowledge of volcanic processes. The different remote sensing methods used in this field (optical, thermal and radar imagery) will be described, with emphasis on the specificities of these techniques for their application to volcanology and monitoring. Teaching language: English.

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L’objectif de ce module est d’apporter une connaissance approfondie des méthodes opérationnelles de surveillance utilisées dans les observatoires volcanologiques et des principes de la gestion des crises volcaniques. Les diverses approches mises en œuvre pour évaluer l’aléa volcanique seront étudiées : cartographie des produits éruptifs, reconstitution de l’histoire éruptive, méthodes probabilistes et déterministes de prédiction des éruptions. Des TD/TP portant sur l’interprétation en temps réel des signaux géophysiques (sismicité, déplacements de surface…) seront proposés. Ce module s’appuiera sur les retours d’expériences des crises volcaniques récentes.

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Cet enseignement est une introduction à l'évaluation des risques naturels gravitaires, dispensé par 6 intervenants professionnels:
- Aléas (mouvements de terrain, avalanches, crues et laves torrentielles) : compréhension des processus, méthodes de détection, caractérisation.
- Risques : notions de gestion des risques en fonction des enjeux ; approches qualitatives et quantitatives.
- Ouvrages de protection : principes généraux des dispositifs de protection contre les différents aléas, éléments de dimensionnement.

L'UE inclut des cours, un TD-jeux de rôle et une sortie terrain.

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

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This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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Introduction théorique et pratique à l’observation de la Terre depuis l’espace et aux Systèmes d’Information Géographique (SIG). Analyse, traitement avec le logiciel libre QGIS. Les cours sont associés à des TP en salle informatique sur le logiciel QGIS. A cela s'ajoute la réalisation d'un projet (parmi une liste de sujets proposés par les enseignants) en petit groupe d'étudiants, pour lequel les étudiants peuvent être aidés par un enseignant durant trois séances de 3h en salle informatique.

La structure du cours est la suivante :

la première partie est commune à tous les étudiants (de janvier à février, jusqu'au vacances d'hiver)

+ Introduction aux SIG
+ introduction aux bases de la télédetection
+ Méthodes de classification

La deuxième partie du cours dépend du parcours suivi par les étudiants :

Pour les parcours de type Terre Solide :

+ Télédétection et SIG appliqués à la géologie.
+ Télédétection et SIG appliqués à la géophysique
+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales
+ Télédétection et SIG appliqués à la planétologie

Pour les parcours de type Enveloppe Fluide :

+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales/
+ Télédétection et SIG appliqués aux Modèle Numérique de Terrain :
+ Télédétection et SIG appliqués à l'atmosphère.
+ Télédétection et SIG appliqués à l'océan.

Dans cette deuxième partie, en parallèle de ces enseignements, les étudiants font un projet personnel en petit groupe pour avec un encadrement sur 3 séances de 3h (soit 9h).

L'évaluation se fera sur la base d'un rendu écrit sur le projet et d'un examen écrit final couvrant l'ensemble des cours et des TP.

Prérequis recommandés : Licence en sciences.

Langues d’enseignement: Anglais.

This course offers a broad and practical introduction to Earth Observation from space and to Geographic Information System (GIS). The course works on a basis of 3h lecture associated to 3h of practical class using the free software QGIS. In addition, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

The structure of the courses is the following:

The first part is common to all the students

+ Introduction to GIS
+ Basics of Remote Sensing
+ Classification methods

The second part of the course depends of the program followed by the students:

for Geophysics, Geodynamics, Georesources and Geohazards programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to geology
+ Remote-Sensing and GIS applied to geophysics
+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to planetology

for Hydro-resources and Atmosphere-Climate-Continental Landmass programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to Digital Elevation Surface
+ Remote-Sensing and GIS applied to atmosphere
+ Remote-Sensing and GIS applied to Ocean.

During the second part of the course, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

Evaluation will be based on a written report about the project, and a final written exam covering all the lectures and practicals.

Language(s) : English

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Dans tous les domaines scientifiques (économie, santé, physique, chimie,...), nous mesurons/collectons des données ou des observations et essayons de les comprendre et de les interpréter.
Pour interpréter ces données complexes, nous proposons des modèles "simples", par exemple :

- en météorologie, les données sont la température, l'humidité, etc, les modèles sont une collection de boîtes/cellules reliées par des relations physiques.
- en sciences de la terre, les données sont collectées par des satellites, des instruments au sol, et les modèles proposent une vue simplifiée de la dynamique terrestre.

Dans le premier cas, nous sommes plus intéressés par les données (quelles sont les prévisions pour la semaine prochaine ?) que par le modèle (cellules),
Dans le second cas, nous nous intéressons à l'interprétation des données plutôt qu'aux données elles-mêmes.

La relation modèle->données est appelée le problème direct, l'inverse est appelé le problème inverse.

Résoudre un problème inverse revient à répondre à la question suivante : Étant donné certaines données, comment pouvons-nous retrouver le modèle et les paramètres qui les expliquent ?

Le cours explore la résolution de problèmes d'inversion linéaires et la manière de résoudre de manière itérative des problèmes inverses non linéaires.
Nous nous appuyons sur un minimum de théorie et utilisons des applications numériques

prérequis: des bases d'algèbre linéaire (vecteur, matrice, transposé, produit scalaire,...) et une experience minimum de programmation python (ou matlab)

language: français ou anglais

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In every fields of science (economy, health, physics, chemistry,..), we measure/collect data or observations and try to understand and interpret them.
To interpret these complex data, we propose "simple" models, for example:

- in meteorology, data are temperature, humidity, etc, models are collection of boxes/cells linked through physical relationships.
- in earth-science, data are collected from satellites, ground instruments, and models propose a simplified view of earth dynamic

In the first case we are more interested in the data (what is the forecast for next week?) than in the model (cells),
In the second case we focus on the interpretation of the data rather than the data themselves.

The relation model->data is called the direct problem, the reverse is called the inverse problem.

Solving an inverse problem is answering the question: Given some data, how can we retrieve the model and parameters that explain them?

The course explores the solution of linear inversion problems and how to solve iteratively non linear inverse problems.
This is done by using a light theoretical background and playing on computer with applications.

prerequisite: basic knowledge of linear algebra (vector, matrices, transposition, dot product, etc...), some python (or matlab) programming experience

Language: english or french

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Ce module propose l'application pratique des connaissances acquises dans le module "Geophysical observation of the Earth" dans les disciplines de la sismologie et de la géodésie spatiale par GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Il s'agit de s'approprier l'ensemble de la chaîne de la mesure GNSS: la prise en main du récepteur, le déploiement de la station GNSS avec un centrage précis de l'antenne réceptrice des signaux GNSS, le déchargement et le formattage des données acquises. L'analyse de ces données avec un logiciel open source permettra d'atteindre une précision du positionnement de quelques mm. La cible des mesures sera un glissement de terrain dans le Trièves. Nous quantifierons son taux de déplacement en combinant les mesures effectuées avec les observations des années précédentes.

Pour la sismologie, il s'agira de déployer une station sismologique classique complétée par des instruments de nouvelle génération de type 'nodes' et éventuellement fibre optique, technique DAS. Nous aborderons les questions du choix de site en fonction des conditions de bruit ambiant, d'installation précise du capteur, de datation des données par GPS et de récupération de données télémétrées. La cible des mesures sera le même glissement de terrain dans le Trièves. Nous étudierons les approches sismologiques pour caractériser à la fois les propriétés sismiques de ce glissement et leur évolution temporelle.

Prérequis: avoir suivi le module "Geophysical Observation of the Earth" au semestre 1

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This module proposes the practical application of the knowledge acquired in the module "Geophysical observation of the Earth" in the disciplines of seismology and space geodesy by GNSS (Global Navigation Satellite Systems). The aim is to master the entire GNSS measurement chain: handling the receiver, deploying the GNSS station with precise centring of the antenna receiving the GNSS signal, downloading and formatting the acquired data. The analysis of these data with an open source software will allow to reach a positioning accuracy of a few mm. The target of the measurements will be a landslide in the Trièves region. We will quantify its rate of displacement by combining the measurements taken with observations from previous years.
For seismology, we will deploy a classic seismological station completed by new generation instruments of the 'nodes' type and possibly fibre optics, DAS technique. We will address the issues of site selection according to ambient noise conditions, precise sensor installation, GPS data dating and remote data recovery. The target of the measurements will be the same landslide in the Trièves region. We will study seismological approaches to characterise both the seismic properties of this landslide and their temporal evolution.

Prerequisite: having followed the module "Geophysical observation of the Earth" in S1

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L'objectif de ce cours est de comprendre les principes et la mise en application des méthodes de machine learning (apprentissage automatique, une des branches de l'intelligence artificielle) dans le cadre des géosciences. Pour cela, nous introduirons les concepts, les principaux usages en géosciences (détection/compréhension de phénomènes naturels à partir d'imagerie satellitaire, de séries temporelles, etc), les principaux problèmes traités (Régression, classification et apprentissage non-supervisé) ainsi que les principales méthodes (forêts aléatoires, PCA..). Pour finir, nous introduirons de façon succinte les méthodes d'apprentissage profond (deep learning).

Le but premier de ce cours est de savoir utiliser par soi-même ces outils, de comprendre les principaux verrous, mais aussi d'en comprendre les limites. Pour cela, le module s'appuie sur 12h de TP en langage Python.

Pré-requis:
Notions de base en programmation Python, ainsi qu'en mathématiques.

Langues: Anglais, Français

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The objective of this course is to understand the principles and the application of machine learning methods (one of the branches of artificial intelligence) in the context of geosciences. To do so, we will introduce the concepts, the main uses in geosciences (detection/understanding of natural phenomena from satellite imagery, time series, etc.), the main problems addressed (regression, classification and unsupervised learning) as well as the main methods (random forests, PCA..). Finally, we will briefly introduce deep learning methods.

The main goal of this course is to know how to use these tools by oneself, to understand the main problems, but also to understand their limits. For this, the module is based on 12 hours of practical work in Python.

Pre-requisites:
Basic knowledge of Python programming and mathematics.

Languages: English, French

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L'objectif de ce module est d'acquérir les principes des méthodes de base du calcul scientifique et de leur implémentation dans des codes informatiques. Les méthodes sont présentées de façon simplifiée en insistant sur les idées qui les portent, puis elles sont mises en oeuvre dans des programmes informatiques (en python ou matlab) sur des exemples simples en lien avec les géosciences.

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The objective of this module is to acquire the principles of the basic methods of scientific computing and their implementation in computer codes. The methods are presented in a simplified way, insisting on the ideas behind them, then they are implemented in computer programs (in Python or Matlab) on simple examples related to geosciences.

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Au cours des années 60 à 90, de nombreuses études ont mis en évidence la sismicité déclenchée par les différents types de production de géo-ressources (exploitation minière, extraction de pétrole et de gaz, endiguement de réservoirs, production géothermique, approvisionnement en eau) et ont examiné les processus de déclenchement possibles. Un demi-siècle plus tard, les principaux défis pour la communauté des chercheurs restent d'être capable d'estimer où, quand, combien de temps durera la séquence de sismicité induite, et quelle est la taille maximale possible du séisme. Afin de répondre à ces questions, ce module revisite les études de cas liées à chaque type d'exploitation de géo-ressources en sélectionnant les cas où la sismicité et la déformation avant le début de l'exploitation sont documentées, et l'historique de la production est connu. Sur cette base, chacun des styles d'exploitation des géo-ressources est (i) analysé en termes de déformation induite et de sismicité observées et (ii) des modèles mécaniques des changements de contraintes induites associées dans le temps et l'espace sont présentés. Un accent particulier sera mis sur la répartition de la déformation entre la réponse plastique lente et la rupture sismique fragile en fonction du contexte géomécanique local (cadre tectonique, taux de forçage local, conditions limites).
Outre ces analyses globales, des outils permettant d'extraire des modèles de séries temporelles pour ces séquences de sismicité d'origine humaine seront définis à l'aide de lois statistiques sismologiques standard dans les domaines du temps, de l'espace et de la taille (par exemple, la distribution de la fréquence et de la taille, le déclenchement des répliques, etc.) Ces modèles et les lois dont ils découlent seront utilisés pour comparer les séquences de sismicité induite aux séquences de séismes tectoniques réguliers et à l'historique de la production. Certaines implications et applications pour la surveillance de la production seront discutées.

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During the 60'-90' numerous studies pinpointed on the evidence for seismicity triggered by the different types of geo-resource productions (mining, oil and gas extraction, reservoir impoundment, geothermal production, water supply) and discussed the possible triggering processes.  Half a century later, the key challenges for the research community remain to be able to estimate where, when, how long will the induced seismicity sequence last, and what is the maximum possible earthquake size. In order  address these  questions,  this module revisits case studies related to each type of geo-resource exploitations by selecting the cases where the seismicity and deformation before the exploitation onset are documented, and the production history is known. On such a basis, each of geo-resource exploitation styles are  (i) analyzed  in term of observed induced deformation and seismicity  and (ii) mechanical models of the associated induced stress changes over time and space are presented. A specific focus on the partitioning of the deformation between slow plastic response and brittle seismic failure will be developed as a function of the local geo-mechanical context (tectonic setting, local forcing rate, boundary conditions).

Apart from such these global analyses, tools to extract patterns of time series for these human induced seismicity sequences will be defined using standard statistical seismology law in time space and size domains (e.g. frequency size distribution, aftershocks triggering, ...). These patterns and laws they derive from, will be used to compare the induced seismicity sequences  both to the regular tectonic earthquake sequences and to the production history. Some implications-applications for production monitoring will be discussed.

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L'objectif de cette UE est d'apporter les notions fondamentales de l'étude des mouvements de terrain, qui peuvent avoir des caractéristiques (vitesses, tailles, mécanismes, géologie) et des forçages (précipitations, séismes, actions anthropiques, déglaciation, érosion ...) très variés. Une part importante du cours consiste à illustrer l'usage des méthodes d'observation et de caractérisation (géodésie, télédétection, sismologie, géophysique, géomorphologie, datations cosmogéniques) de l'activité gravitaire, ainsi que la modélisation de la propagation des glissements, puis à les utiliser sous forme de mini-projets.
Ce cours se base donc largement sur la pratique d'outils et l'étude de cas de glissements de terrain actifs et anciens, avec des visites sur site.

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Le module «Engineering Seismology», ou sismologie de l’ingénieur, a pour objectif de fournir aux étudiants un panorama des problématiques et des méthodes les plus récentes pour l’estimation quantitative de l’aléa et du risque sismique. Ce module requiert des connaissances de base en sismologie. Il approfondit ces domaines spécifiques: l’émission des ondes sismiques à la source du séisme, la propagation et l’atténuation des ondes dans la croûte terrestre, leur amplification dans les sols superficiels (effets de site), les méthodes de prédiction empiriques (fonctions de Green, GMPE/GMM «ground-motion models») et numériques des mouvements forts (avec un accent particulier sur les incertitudes), l’estimation de l’aléa sismique probabiliste à partir de modèles de récurrence de séismes (PSHA «probabilistic seismic hazard assessment»), la vulnérabilité des bâtiments à la secousse sismique et leur réponse dynamique, les spécificités du milieu urbain. Le module aborde ces domaines avec une approche physique (compréhension, mesure et quantification des phénomènes) mais aussi avec une approche réglementaire (prise en compte de ces phénomènes dans les normes parasismiques, microzonage).

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This unit aims to learn the most recent methods used to assess ground motion caused by earthquakes, characterize shallow structures for seismic response analysis, or assess seismic hazard, seismic vulnerability and seismic risk in urban areas. The unit is organized in the form of a project to develop one of the abovementioned topics. The basic notions are first introduced in the “Engineering Seismology” lectures (wave propagation, fault rupture mechanisms, empirical and numerical ground motion prediction, non-invasive methods for characterizing shallow ground structure, ground-motion parameters used in earthquake engineering, structural dynamics applied to seismology, seismic vulnerability, structural health monitoring).

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Cette UE vise à développer l’approche multi-disciplinaire de l’étude des glissements de terrain. Pour cela, différentes méthodes seront utilisées et combinées : géophysique, géologie, hydrologie, géodésie, etc. L’objectif est de parvenir à intégrer ces données multi-sources pour mieux comprendre la structure et/ou l’évolution de glissements de terrain. Cette UE se déroulera sous la forme de projet(s).

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Les failles actives sont celles qui produisent des séismes. Leur connaissance est donc un prérequis à toute analyse de l'aléa sismique. L'objectif du cours sur les failles actives est de familiariser les étudiants avec ces structures, et d'établir les liens et les propriétés communes entre les failles géologiques à long terme et les ruptures sismiques instantanées. Nous commençons par rappeler quelques bases en mécanique des roches et des fractures qui permettent de comprendre pourquoi la croûte terrestre et la lithosphère se rompent par des failles et des séismes. Nous verrons ensuite sur quels critères les failles les plus actives peuvent être identifiées dans la morphologie de surface. Les outils modernes permettant une telle identification sont décrits. Nous montrons que les failles sont des éléments organisés qui forment des systèmes hiérarchiques à plus grande échelle, dont la géométrie apporte des informations sur l'évolution, la cinématique et la mécanique des failles à long terme. La cinématique et l'évolution à long terme peuvent ensuite être quantifiées plus précisément à l'aide de données telles que la géomorphologie et la géochronologie. Nous discutons de ces méthodes de quantification, des hypothèses sur lesquelles elles reposent, de leurs implications en termes de taux de glissement des failles à long terme, de taille et de temps de récurrence des séismes, etc... Ensuite, nous revenons aux ruptures sismiques, que nous analysons avec un "œil géologique" (analyse des paramètres statiques). Ce faisant, nous soulignons les différences et les similitudes entre les ruptures sismiques et les failles à long terme, et nous discutons des propriétés des failles qui contrôlent le plus le comportement des séismes. Nous caractérisons également le comportement des failles au cours d'un cycle sismique unique, puis de plusieurs cycles sismiques, et nous présentons les complexités récemment découvertes du cycle sismique et de ses répétitions. En combinant les connaissances actuelles sur les failles et les séismes à long terme, nous essayons ensuite de comprendre comment les failles peuvent croître dans le temps, c'est-à-dire accumuler du glissement et se propager latéralement par la répétition de grands séismes. Nous suggérons enfin comment cette compréhension peut aider à anticiper l'occurrence et la taille des futurs séismes.

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Active faults are those producing earthquakes. Their knowledge is thus a prerequisite to any seismic hazard analysis. The objective of the ‘active faults’ class is to make the students familiar with these structures, and establish the links and common properties between long‐term geological faults and instantaneous earthquake ruptures. We start reminding a few basics in rock and fracture mechanics that allow understanding why the Earth crust and lithosphere break through faulting and earthquakes. We then see on which criteria most active faults can be identified in the surface morphology. The modern tools allowing such identification are described. We show that faults are organized features that form hierarchical, larger‐scale systems, whose geometry brings information on long‐term fault evolution, kinematics and mechanics. The long‐term kinematics and evolution can then be more precisely quantified using data such as geomorphology and geochronology. We discuss these methods of quantification, the assumptions on which they rely, their implications in terms of long‐term fault slip rates, earthquake sizes and recurrence times, etc... Then, we go back to earthquake ruptures, which we analyze with a ‘geological eye’ (analysis of static parameters). Doing so, we point out the differences and similarities between earthquake ruptures and long‐term faults, and discuss the properties of faults which most control the earthquake behavior. We also characterize how faults behave during a single, then multiple seismic cycles, and introduce the recently discovered complexities of both the seismic cycle and its repetitions. Combining the present knowledge on long‐term faults and earthquakes, we then try to understand how faults may grow in time, i.e., accumulate slip and propagate laterally through the repetition of large earthquakes. We eventually suggest how that understanding may help anticipating the occurrence and size of the future earthquakes.

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L’objectif de cet enseignement est de transmettre des connaissances théoriques et des compétences pratiques sur la gestion des risques majeurs en France, avec un accent sur les risques naturels. Les étudiants disposeront dès lors des compétences et connaissances nécessaires pour comprendre les enjeux voire mettre en œuvre les plans de gestion réglementaires (PPR, PCS, information préventive, surveillance et observation), tout en disposant d’éléments sur les approches et outils alternatifs existant en matière de prévention (information préventive), de gestion (gestion intégrée des risques naturels, gestion de crise opérationnelle) et de retour d’expérience (notamment approches participatives et liées aux réseaux sociaux numériques). L’UE alterne entre cours (22h) et session pratiques (18h), parmi lesquelles une sortie de terrain.

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Ce cours aborde les principales techniques géophysiques de caractérisation (et de suivi temporel) des couches superficielles (premières dizaines de mètres) avec des applications en risques naturels, environnement et en géotechnique. Il se veut très orienté données en combinant connaissances théoriques et méthodologiques, acquisitions et traitement de données, interprétation.

En pratique, il aborde les techniques de tomographies sismiques et électriques, d’inversions d’ondes de surface, de bruit sismique et de géoradar. Chacune de ces techniques sera illustrée lors de TD/TP avec des logiciels spécifiques, libres de droit. 2 sorties terrain seront organisées : une approche multiméthode de caractérisation d’un glissement de terrain qui constituera le projet principal du module et une seconde, concernant le géoradar et l’imagerie de structures sédimentaires.

Figure 1 – Left :  GPR imaging of ice accumulation in Antarctics. Right : Example of field seismic acquisition.

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This course covers the main geophysical techniques for characterizing (and of temporal monitoring) surface layers (the first few tens of meters), with applications to natural hazards, the environment and geotechnics. It is highly data-oriented, combining theoretical and methodological knowledge, data acquisition and processing, and interpretation.

In practical terms, it covers seismic and electrical tomography techniques, surface wave inversions, seismic noise and Ground Penetrating Radar. Each of these techniques will be illustrated during TD/TP sessions using specific, royalty-free software. 2 field trips will be organized: a multi-method approach to characterizing a landslide, which will be the module's main project, and a second, involving Georadar and imaging of sedimentary structures.

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Le principal objectif du cours est d'introduire les équations fondamentales qui sous-tendent les approches théoriques et numériques utilisées en sismologie. Son but est de fournir des connaissances sur les bases mathématique et physique de la sismologie quantitative. Le cours comprend deux parties, une première sur les aspects théoriques liées à la propagation des ondes, une seconde portant plus spécifiquement sur l’étude des séismes et de la source sismique. Pré-requis recommandés
connaissances de bases en physique des ondes, sismologie et traitement de signal.

Langue d’enseignement: Anglais
Dans la partie 1 sont abordés des éléments de mécanique, les concepts d'ondes et de vibrations, la propagation des ondes sismiques dans les milieux à couches, le calcul des sismogrammes synthétiques, les ondes de surface, l'atténuation anélastique, la diffusion et la prédictions du mouvements du sol.
Dans la partie 2 traite de la représentation des sources sismiques, les mécanismes focaux, la cinématique et la directivité des ruptures, les lois d’échelles et la dynamique de la rupture.

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The main motivation of the course is to introduce the fundamental equations underlying the essential theoretical and numerical approaches used in seismology. Its objective is to provide basic knowledge of the mathematical and physical background for quantitative seismology. The course includes two parts, a first on the theoretical aspects related to wave propagation, a second focussed on the study of earthquakes and the seismic sources.
Part 1 are discussed elements of mechanics, the concepts of waves and vibrations, the propagation of seismic waves in layered media, synthetic seismograms computation, surface waves, anelastic attenuation, scattering and ground motion predictions. Part 2 deals with the representation of seismic sources, the focal mechanisms, the kinematics and the directivity of the ruptures, scaling laws and rupture dynamics. Pré-requis recommandés:
Basic knowledge in Waves Physics, Seismology and Signal Processing

Langue d’enseignement: Anglais

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A new course that will follow the one in the 2nd semester of the first year, but that can also be chosen by students with previous experience in the field. A detailed description will be posted later, in the meantime look at the corresponding UE of the first year.

Ce cours présente les principales méthodes d'apprentissage profond pertinentes pour les applications des sciences de la Terre, où le traitement des séries temporelles et des images (parfois bruitées, incomplètes) et la prévision sont des problèmes de routine. Cela inclut par exemple les réseaux neuronaux convolutifs, les réseaux neuronaux récurrents et les réseaux génératifs.

Pré-requis : Idéalement : Introduction à l'apprentissage automatique en sciences de la Terre, cours de la première année de Master STPE. Sinon : bonne connaissance de Python, notions de base en calcul différentiel et algèbre linéaire.

Langues : Anglais, Français

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L'objectif de ce cours orienté projet est d'approfondir, selon le choix de l'étudiant, un ou plusieurs aspects vus dans les cours "Modélisation numérique", "Traitement avancé du signal", "Assimilation de données" et "Advanced Machine learning" (selon votre parcours tout ou partie de ces options sont proposées) sur un projet réalisé en autonomie avec un enseignant-référent sur un sujet particulier.

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The objective of this project-oriented course is to deepen, according to the student's choices, one or more aspects seen in the "Numerical Modeling", "Advanced Signal Processing", "Advanced Machine Learning" and "Data Assimilation" (note that depending on your parcours / path, not all these courses may be accessible) courses on a project carried out in autonomy with a teacher-referent on a particular subject.

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L'objectif de cette UE est de former les étudiants aux méthodes numériques utilisées pour résoudre les équations aux dérivées partielles classiques des sciences de la Terre, avec des méthodes de type différences-finies, élements finis, methodes spectrales, ... Cette UE s'articule autour de cours magistraux théoriques présentant les méthodes et leur propriétées numériques, et des travaux pratiques de mise en oeuvre sur des problèmes pratiques simples. La mise en pratique sur des problèmes plus complexes et l'approfondissement des méthodes sera abordé dans l'UE orientée projet "Computing and data analysis Project"

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The objective of this course is to train students in the numerical methods used to solve the classical partial differential equations of the Earth sciences, with methods such as finite difference, finite element, spectral methods, ... This course is structured around theoretical lectures presenting the methods and their numerical properties, and practical work on simple practical problems. The practical application on more complex problems and the deepening of the methods will be approached in the project-oriented UE "Computing and data analysis Project".

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UE ouverte aux M1 et M2, semestre 7 années impaires

Ce cours porte sur les interactions et les relations de rétroaction entre la tectonique et les processus de surface contrôlés par le climat, avec un accent particulier sur l'évolution des ceintures de montagnes telles que les Alpes, les Andes ou l'Himalaya. Dans ce contexte, les échelles de temps sur lesquelles les processus géologiques façonnent la surface de la Terre sont d'une grande importance. Par conséquent, la détermination de la chronologie et la quantification des processus géologiques à l'aide d'un large éventail de techniques de datation sont au cœur de ce cours dans le but de modéliser l'évolution du paysage. La moitié du cours sera basée sur des exercices pratiques, des études de cas et des présentations, afin que les étudiants participent activement à l'enseignement de ce cours. Le cours sera en anglais.

This course is on the interactions and feedback relationships between tectonics and climatically controlled surface processes, with a particular emphasis on evolution of mountain belts such as the Alps, Andes or Himalayas. In this context, the timescales on which geological processes shape the surface of the Earth are of great importance. Therefore, the determining the timing and quantifying geological processes through wide range dating techniques are at the core of this course with the objective of modelling landscape evolution. Half of the course will be based on practical exercises, case studies and presentations, so that the students will actively participate in the teaching of this course.The course will be in English.

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Le but de ce cours est de couvrir les principes fondamentaux du traitement des données numériques pour des applications pratiques en géophysique. L'accent est mis sur la représentation et l'analyse des séries temporelles, telles que les signaux sismiques, même si les concepts peuvent être transposés à tout signal numérique unidimensionnel. Un objectif majeur du cours est d'illustrer certains des nombreux pièges et problèmes que les futurs géophysiciens peuvent rencontrer lors de l'analyse des signaux.

Le cours couvrira 4 chapitres (24h):
(1) Représentation des données et les transformées fondamentales
(2) Convolution, corrélation, et théorie de l'échantillonnage
(3) Le filtrage
(4) Méthodes et outils avancés

Une part importante du temps sera consacrée à des travaux pratiques sur ordinateur (d'une durée de 4 heures), qui couvriront tous les principaux sujets (28h): Transformée de Fourier et échantillonnage, convolution et corrélation, mesures des retards temporels/déphasages, filtres, analyse temps-fréquence et FK).

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The scope of this course is to cover the fundamentals of numerical data processing for practical applications in geophysics. The main emphasis is on the representation and analysis of time series, such as seismic signals, even though the concepts can be transposed to any single dimension numerical signal. One major aim of the course is to illustrate some of the many pitfalls and problems that future geophysicists can come across when analyzing signals.

The course will cover 4 chapters (about 24h)
(1) Data representation and fundamental transforms
(2) Convolution, correlation, and theory of sampling
(3) Filtering
(4) Advanced methods and tools

A significant amount of time will be dedicated to (4h-long) practicals on computers (28h), which will cover all the main topics: Fourier transform and sampling, convolution and correlation, measurements of time delays/phase shifts, filters, time-frequency analysis and FK).

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Ce stage doit a minima être réalisé durant 6 semaines. Il a vocation à découvrir le milieu professionnel, entreprise ou laboratoire de recherche, dont les thématiques sont en lien avec les objectifs de chaque parcours.

This internship must be carried out for at least 6 weeks. It aims to discover the professional environment, business or research laboratory, whose themes are linked to the objectives of each course.

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Ce stage a une durée minimale de 4 mois et constitue la finalisation du projet de master de chaque étudiant. Il peut servir comme passerelle d'entrée dans le monde professionnelle ou préparatoire à un doctorat. Il doit être en lien proche du parcours de master choisi. 

This internship has a minimum duration of 4 months and constitutes the finalization of each student's master's project. It can serve as a gateway to the professional world or preparatory to a doctorate. It must be closely linked to the chosen master's course.

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L’objectif du cours est de fournir aux étudiants.e.s, dès le début du Master, des outils pour identifier et récupérer des données géophysiques dans les systèmes internationaux de distribution de données, et d'appliquer quelques traitements simple sur les données. Les 3 types de données sont a) les données sismologiques, et leur application pour la localisation des séismes ; b) les données GNSS (Global Navigation Satellite System) ; c) les données sur le champ magnétique terrestre, avec une application sur la reconstruction du champ magnétique à la surface du noyau terrestre. Les Travaux Pratiques forment le cœur du module, et sont préparés à travers de cours d’introduction sur chacun des trois domaines. Prérequis : Connaissance de base sur la terre interne et les séismes et/ou des ondes et champs physiques. Langue : Anglais

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The objective of the course is to provide students, from the beginning of the Master's degree, with tools to identify and retrieve geophysical data from international data distribution systems, and to apply some simple processing on the data. The 3 types of data are a) seismological data, and their application to earthquake location; b) GNSS (Global Navigation Satellite System) data; c) Earth's magnetic field data, with an application to the reconstruction of the magnetic field at the surface of the Earth's core. The practical work on applications forms the core of the module, and is prepared through introductory courses in each of the three areas. Requirements: Basic knowledge on the Solid Earth and/or Waves and potential fields. Language: English

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Cette UE propose un tour guidé de l’intérieur de la Terre, de la croûte jusqu’au noyau. On y présente les principaux observables et outils d’investigations de l’intérieur de la Terre (sismologie, minéralogie, thermique, géochimie, gravité, géomagnétisme) que l’on utilise pour décrire et expliquer les processus en jeux (formation de la croûte, tectonique des plaques et convection mantellique, génération du champ magnétique). Une approche historique est souvent privilégiée : l’accent est mis sur la construction et l’évolution de notre compréhension de la structure interne de la Terre et de son fonctionnement, en explicitant les découvertes et avancées conceptuelles ayant menées à notre vision actuelle du fonctionnement de la Terre. Le déroulement de l’UE inclut deux séances de présentations par groupes d’articles historiques ou récents.

Langue d'enseignement : Anglais

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This course offers a guided tour of the Earth's interior, from the crust to the core. The main observables and tools for investigating the Earth's interior (seismology, mineralogy, heat transfer, geochemistry, gravity, geomagnetism) are presented and used to describe and explain key processes (crust formation, plate tectonics and mantle convection, magnetic field generation). A historical approach is often privileged: the emphasis is put on the construction and evolution of our understanding of the internal structure of the Earth and its behaviour, by presenting the discoveries and conceptual advances that have led to our current vision of the Earth. The course includes two sessions of group presentations of historical or recent papers.

Teaching language: English

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Le but de ce cours est de couvrir les principes fondamentaux du traitement des données numériques pour des applications pratiques en géophysique. L'accent est mis sur la représentation et l'analyse des séries temporelles, telles que les signaux sismiques, même si les concepts peuvent être transposés à tout signal numérique unidimensionnel. Un objectif majeur du cours est d'illustrer certains des nombreux pièges et problèmes que les futurs géophysiciens peuvent rencontrer lors de l'analyse des signaux.

Le cours couvrira 4 chapitres (24h):
(1) Représentation des données et les transformées fondamentales
(2) Convolution, corrélation, et théorie de l'échantillonnage
(3) Le filtrage
(4) Méthodes et outils avancés

Une part importante du temps sera consacrée à des travaux pratiques sur ordinateur (d'une durée de 4 heures), qui couvriront tous les principaux sujets (28h): Transformée de Fourier et échantillonnage, convolution et corrélation, mesures des retards temporels/déphasages, filtres, analyse temps-fréquence et FK).

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The scope of this course is to cover the fundamentals of numerical data processing for practical applications in geophysics. The main emphasis is on the representation and analysis of time series, such as seismic signals, even though the concepts can be transposed to any single dimension numerical signal. One major aim of the course is to illustrate some of the many pitfalls and problems that future geophysicists can come across when analyzing signals.

The course will cover 4 chapters (about 24h)
(1) Data representation and fundamental transforms
(2) Convolution, correlation, and theory of sampling
(3) Filtering
(4) Advanced methods and tools

A significant amount of time will be dedicated to (4h-long) practicals on computers (28h), which will cover all the main topics: Fourier transform and sampling, convolution and correlation, measurements of time delays/phase shifts, filters, time-frequency analysis and FK).

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Ce module est destiné à acquérir et approfondir les bases de la programmation informatique et des environnements informatiques qui seront utilisés pendant toute la durée du master. Il est constitué de 6 heures de cours et de 18 heures de travaux pratiques sur ordinateur. Les séances pratiques s'adaptent au niveau de chaque étudiant.

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This module is intended to acquire and deepen the basics of computer programming and computer environments that will be used throughout the Master's programme. It consists of 6 hours of lectures and 18 hours of practical work on computers. The practical sessions are adapted to the level of each student.

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Le cours de physique des ondes a pour but de donner aux étudiant-e-s les connaissances théoriques nécessaires à l'étude de la propagation des ondes pour la géophysique. Le cours traite des notions suivantes :
- Propagation d'ondes acoustiques dans les fluides, en milieux infinis et bornés (ondes guidées)
- Fonctions de Green dans les fluides
- Propagation d'ondes élastiques dans les solides
- Lois de réfraction, principe de Huygens, diffraction de Khirkchoff
- Ondes de Rayleigh, de Love, de Lamb, de Scholte, de Stoneley

Le cours est illustré par des travaux pratiques permettant la mise en application de ces notions :
- Mesure et inversion de la propagation d'onde de Lamb
- Ondes stationnaires dans un tube de Kundt
- Imagerie ultrasonore

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The wave physics course aims to provide students with the theoretical knowledge necessary to study wave propagation for geophysics. The course covers the following concepts
- Propagation of acoustic waves in fluids, in infinite and bounded media (guided waves)
- Green's functions in fluids
- Propagation of elastic waves in solids
- Laws of refraction, Huygens' principle, Khirkchoff's theory of diffraction
- Rayleigh, Love, Lamb, Scholte, Stoneley waves

The course is illustrated by practical work allowing the application of these concepts:
- Measurement and inversion of Lamb wave propagation
- Standing waves in a Kundt's tube
- Ultrasonic imaging

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Le cours de géomécanique applique les principes de la mécanique des milieux continus à des problèmes concrets de la Terre Solide.

Le module est articulé par un va-et-vient entre :

- un cours complet présentant les bases de géomécanique, ce qui permet une remise à niveau pour les étudiants n'ayant jamais abordé la mécanique des milieux continus,

- de nombreux exemples d'application issus d'études réelles, géotechniques aussi bien que géodynamiques. La vaste base d'exercice permet aux étudiants ayant déjà les bases de mécanique de s'exercer à la lecture de données et à appliquer la démarche géomécanique de façon plus appliquée que dans leur cursus antérieur.

Ainsi, au sortir du module les étudiants devraient avoir de solides bases en

- mécanique des milieux continus

- l'utilisation et la mesure des propriétés élastiques des matériaux

- l'emploi de critère de rupture pour jauger de la stabilité mécanique d'un structure : phénomènes de friction et de fracturation.

Evaluation :

Un CC à mi-parcours comptant pour 50% de la note

Un examen terminal comptant pour 50% de la note

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The geomechanics course applies the principles of continuum mechanics to concrete problems of the Solid Earth.

The module is articulated by a back-and-forth between:

- a complete course presenting the basics of geomechanics, which allows a refresher for students who have never studied continuum mechanics,

- numerous application examples from real studies, both geotechnical and geodynamic. The large exercise base allows students who already have the basics of mechanics to practice reading data and applying the geomechanical approach in a more applied way than in their previous course.

Thus, at the end of the module, students should have a solid foundation in

- mechanics of continuous media

- the use and measurement of elastic properties of materials

- the use of failure criteria to gauge the mechanical stability of a structure: friction and fracturing phenomena.

Evaluation:

A mid-term CC counting for 50% of the grade

A final exam accounting for 50% of the grade

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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L’atelier de rentrée vise à mettre en perspective votre projet professionnel et la variété des sciences de la terre, en s’appuyant sur des conférences, les soutenance des stages courts de la promotion précédente, et 3 jours de terrain introductif.

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Cet enseignement s'intéresse à la dynamique interne de la Terre d'un point de vue déterministe, en se reposant sur les principes élémentaires de la physique.  Les thèmes couverts incluent le comportement rhéologique du manteau et de la lithosphère, la convection mantellique et la tectonique des plaques, la dynamique du noyau et la génération du champ magnétique terrestre. Pour chacun de ces thèmes, les problèmes sont abordés de différentes manières: analyses en ordres de grandeurs, résolutions analytiques, discussion des informations fournies par les observations, apports des simulations numériques et des études expérimentales.

Langue d'enseignement: Anglais par défaut, français si tous les étudiants sont francophones.

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This course focuses on the dynamics of the deep Earth from a deterministic point of view, based on elementary principles of physics.  Topics covered include the rheological behavior of the mantle and lithosphere, mantle convection and plate tectonics, core dynamics and the generation of the Earth's magnetic field. For each of these topics, the problems are approached in different ways: order-of-magnitude analyses, analytical resolutions, discussion of the informations provided by observations, contributions from numerical simulations and experimental studies.

Teaching language: english

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

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This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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Dans tous les domaines scientifiques (économie, santé, physique, chimie,...), nous mesurons/collectons des données ou des observations et essayons de les comprendre et de les interpréter.
Pour interpréter ces données complexes, nous proposons des modèles "simples", par exemple :

- en météorologie, les données sont la température, l'humidité, etc, les modèles sont une collection de boîtes/cellules reliées par des relations physiques.
- en sciences de la terre, les données sont collectées par des satellites, des instruments au sol, et les modèles proposent une vue simplifiée de la dynamique terrestre.

Dans le premier cas, nous sommes plus intéressés par les données (quelles sont les prévisions pour la semaine prochaine ?) que par le modèle (cellules),
Dans le second cas, nous nous intéressons à l'interprétation des données plutôt qu'aux données elles-mêmes.

La relation modèle->données est appelée le problème direct, l'inverse est appelé le problème inverse.

Résoudre un problème inverse revient à répondre à la question suivante : Étant donné certaines données, comment pouvons-nous retrouver le modèle et les paramètres qui les expliquent ?

Le cours explore la résolution de problèmes d'inversion linéaires et la manière de résoudre de manière itérative des problèmes inverses non linéaires.
Nous nous appuyons sur un minimum de théorie et utilisons des applications numériques

prérequis: des bases d'algèbre linéaire (vecteur, matrice, transposé, produit scalaire,...) et une experience minimum de programmation python (ou matlab)

language: français ou anglais

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In every fields of science (economy, health, physics, chemistry,..), we measure/collect data or observations and try to understand and interpret them.
To interpret these complex data, we propose "simple" models, for example:

- in meteorology, data are temperature, humidity, etc, models are collection of boxes/cells linked through physical relationships.
- in earth-science, data are collected from satellites, ground instruments, and models propose a simplified view of earth dynamic

In the first case we are more interested in the data (what is the forecast for next week?) than in the model (cells),
In the second case we focus on the interpretation of the data rather than the data themselves.

The relation model->data is called the direct problem, the reverse is called the inverse problem.

Solving an inverse problem is answering the question: Given some data, how can we retrieve the model and parameters that explain them?

The course explores the solution of linear inversion problems and how to solve iteratively non linear inverse problems.
This is done by using a light theoretical background and playing on computer with applications.

prerequisite: basic knowledge of linear algebra (vector, matrices, transposition, dot product, etc...), some python (or matlab) programming experience

Language: english or french

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Description: L’objectif de ce module est d’apporter les connaissances de base d’une part sur la physique des processus magmatiques et éruptifs se produisant dans les volcans et d’autre part sur les principales méthodes d’étude et de surveillance volcanologique. En particulier, les forces et les paramètres contrôlant le transport et le stockage de magma des zones de production vers la surface seront expliqués et illustrés à l’aide de TD. Dans le cadre de l’étude des dynamismes éruptifs, seront abordées les différents modes d'éruptions des produits volcaniques (panache, coulée pyroclastique, dôme, coulée de lave) et leurs mécanismes physiques. Les méthodes géophysiques de surveillance les plus utilisées (sismologie, déformation, étude des émissions de gaz) seront présentées en montrant leurs contributions à la prédiction des éruptions et à la connaissance des processus volcaniques. Les différentes méthodes de télédétection employées dans ce domaine (imagerie optique, thermique, radar) seront décrites en insistant sur les spécificités de ces techniques pour leurs applications à la volcanologie et à la surveillance. Pré-requis: Aucun. Langue d'ensignement: Anglais

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The aim of this module is to provide a basic understanding of the physics of magmatic and eruptive processes occurring in volcanoes and of the main methods of volcanological study and monitoring. In particular, the forces and parameters controlling the transport and storage of magma from the production zones to the surface will be explained and illustrated with the help of tutorials. In the context of the study of eruptive dynamics, the different modes of eruption of volcanic products (plume, pyroclastic flow, dome, lava flow) and their physical mechanisms will be discussed. The most commonly used geophysical monitoring methods (seismology, deformation, gas emission studies) will be presented, showing their contribution to the prediction of eruptions and the knowledge of volcanic processes. The different remote sensing methods used in this field (optical, thermal and radar imagery) will be described, with emphasis on the specificities of these techniques for their application to volcanology and monitoring. Teaching language: English.

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Ce module propose l'application pratique des connaissances acquises dans le module "Geophysical observation of the Earth" dans les disciplines de la sismologie et de la géodésie spatiale par GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Il s'agit de s'approprier l'ensemble de la chaîne de la mesure GNSS: la prise en main du récepteur, le déploiement de la station GNSS avec un centrage précis de l'antenne réceptrice des signaux GNSS, le déchargement et le formattage des données acquises. L'analyse de ces données avec un logiciel open source permettra d'atteindre une précision du positionnement de quelques mm. La cible des mesures sera un glissement de terrain dans le Trièves. Nous quantifierons son taux de déplacement en combinant les mesures effectuées avec les observations des années précédentes.

Pour la sismologie, il s'agira de déployer une station sismologique classique complétée par des instruments de nouvelle génération de type 'nodes' et éventuellement fibre optique, technique DAS. Nous aborderons les questions du choix de site en fonction des conditions de bruit ambiant, d'installation précise du capteur, de datation des données par GPS et de récupération de données télémétrées. La cible des mesures sera le même glissement de terrain dans le Trièves. Nous étudierons les approches sismologiques pour caractériser à la fois les propriétés sismiques de ce glissement et leur évolution temporelle.

Prérequis: avoir suivi le module "Geophysical Observation of the Earth" au semestre 1

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This module proposes the practical application of the knowledge acquired in the module "Geophysical observation of the Earth" in the disciplines of seismology and space geodesy by GNSS (Global Navigation Satellite Systems). The aim is to master the entire GNSS measurement chain: handling the receiver, deploying the GNSS station with precise centring of the antenna receiving the GNSS signal, downloading and formatting the acquired data. The analysis of these data with an open source software will allow to reach a positioning accuracy of a few mm. The target of the measurements will be a landslide in the Trièves region. We will quantify its rate of displacement by combining the measurements taken with observations from previous years.
For seismology, we will deploy a classic seismological station completed by new generation instruments of the 'nodes' type and possibly fibre optics, DAS technique. We will address the issues of site selection according to ambient noise conditions, precise sensor installation, GPS data dating and remote data recovery. The target of the measurements will be the same landslide in the Trièves region. We will study seismological approaches to characterise both the seismic properties of this landslide and their temporal evolution.

Prerequisite: having followed the module "Geophysical observation of the Earth" in S1

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L'objectif de ce cours est de comprendre les principes et la mise en application des méthodes de machine learning (apprentissage automatique, une des branches de l'intelligence artificielle) dans le cadre des géosciences. Pour cela, nous introduirons les concepts, les principaux usages en géosciences (détection/compréhension de phénomènes naturels à partir d'imagerie satellitaire, de séries temporelles, etc), les principaux problèmes traités (Régression, classification et apprentissage non-supervisé) ainsi que les principales méthodes (forêts aléatoires, PCA..). Pour finir, nous introduirons de façon succinte les méthodes d'apprentissage profond (deep learning).

Le but premier de ce cours est de savoir utiliser par soi-même ces outils, de comprendre les principaux verrous, mais aussi d'en comprendre les limites. Pour cela, le module s'appuie sur 12h de TP en langage Python.

Pré-requis:
Notions de base en programmation Python, ainsi qu'en mathématiques.

Langues: Anglais, Français

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The objective of this course is to understand the principles and the application of machine learning methods (one of the branches of artificial intelligence) in the context of geosciences. To do so, we will introduce the concepts, the main uses in geosciences (detection/understanding of natural phenomena from satellite imagery, time series, etc.), the main problems addressed (regression, classification and unsupervised learning) as well as the main methods (random forests, PCA..). Finally, we will briefly introduce deep learning methods.

The main goal of this course is to know how to use these tools by oneself, to understand the main problems, but also to understand their limits. For this, the module is based on 12 hours of practical work in Python.

Pre-requisites:
Basic knowledge of Python programming and mathematics.

Languages: English, French

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L'objectif de ce module est d'acquérir les principes des méthodes de base du calcul scientifique et de leur implémentation dans des codes informatiques. Les méthodes sont présentées de façon simplifiée en insistant sur les idées qui les portent, puis elles sont mises en oeuvre dans des programmes informatiques (en python ou matlab) sur des exemples simples en lien avec les géosciences.

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The objective of this module is to acquire the principles of the basic methods of scientific computing and their implementation in computer codes. The methods are presented in a simplified way, insisting on the ideas behind them, then they are implemented in computer programs (in Python or Matlab) on simple examples related to geosciences.

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Le stage offre un enseignement pratique dans lequel ils mettent en œuvre les méthodes géophysiques et géologiques classiquement utilisées en Géosciences Marines. Notamment, au cours du stage, les étudiants participeront à une campagne d’acquisition de sismique réflexion à bord du Thétys II, navire côtier de la Flotte Océanique Française, affrété par l’INSU et géré par l’IFREMER.