12, 13, 14, 15 et 16 janvier 2009 (module 1) 2, 3, 4, 5 et 6 février 2009 (module 2) 23, 24, 25, 26 et 27 février 2009 (module 3)

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1 GEOCHIMIE ISOTOPIQUE Un cours avancé "ouvert" du département des Sciences de la Terre et de l'atmosphère de l'uqam offert en collaboration avec le GEOTOP (SCT8255) 12, 13, 14, 15 et 16 janvier 2009 (module 1) 2, 3, 4, 5 et 6 février 2009 (module 2) 23, 24, 25, 26 et 27 février 2009 (module 3) Le cycle de l'eau vu par l'aiea Les isotopes constituent le "code génétique" des molécules. Ils peuvent donner accès à leur âge, à leur origine et à leur cycle naturel...

2 SCT GEOCHIMIE ISOTOPIQUE 2 SCT-8255 GÉOCHIMIE ISOTOPIQUE (3 crédits) Ce cours est centré sur la compréhension des règles gouvernant la chimie des isotopes légers et, de façon plus spécifique, sur les applications de la chimie des isotopes à l'étude des cycles de l'eau, des processus biogéochimiques, des changements du climat et de l'océan, et des systèmes environnementaux, en général. Le cours est ouvert aux étudiants avancés en sciences de la Terre, géographie physique, sciences biologiques, chimie, etc. Il est subdivisé en trois modules, dispensés de façon intensive, chacun couvrant une semaine. Les deux premiers modules sont surtout méthodologiques; le dernier, plus intégrateur, aborde les applications de la chimie des isotopes en dynamique externe du globe. Les étudiants qui le souhaitent peuvent opter pour un seul module, voire deux, mais devront, à ce moment-là, s'inscrire au premier ou aux deux cours avancés suivants de 1 crédit chacun. SCT-7201 Méthodes analytiques en sciences de la Terre I (1 cr.) SCT-7202 Méthodes analytiques en sciences de la Terre II (1 cr.) Les étudiants de premier cycle sont admissibles, sous réserve, au cours SCT-8255, et, sans restriction, aux cours SCT-7201 et Claude Hillaire-Marcel Professeur au département des Sciences de la Terre et de l'atmosphère & Jean-Francois Hélie, Bassam Ghaleb, André Poirier, Eric Rosa, GEOTOP Renseignements: poste 3376 ou chm@uqam.ca Définition du cours Ce cours traite de la géochimie des traceurs et chronomètres isotopiques et de leurs applications en géodynamique externe et en environnement. Rappels sur le fractionnement des isotopes légers, sur la décroissance radioactive, la production et le cycle des isotopes cosmogéniques, les déséquilibres U-Th, les radio-isotopes à courte période et ceux d'origine anthropique. Notion de clôture des systèmes radioactifs; systèmes isochrones et systèmes ouverts. Exemples d'utilisation des traceurs isotopiques en pédologie, sédimentologie, hydrologie, hydrogéologie, limnologie, océanographie, volcanologie, etc. Traceurs isotopiques du cycle des eaux naturelles et polluants; paléoclimatologie isotopique; géochimie de la zone non saturée des sols, des eaux souterraines et des systèmes hydrothermaux; traceurs des circulations et flux océaniques ou atmosphériques; les échanges de l'interface eau-sédiment. On traitera les applications géochronologiques aux échelles de temps de la saison, au million d'années. Le cours inclut des travaux de laboratoire (techniques d'analyse; spectrométries de masse et d'émission) et des travaux dirigés. 2

3 SCT GEOCHIMIE ISOTOPIQUE 3 Module 1: Les isotopes légers et leur fractionnement (Semaine du 12 au 16 janvier) Ce module traite des processus thermodynamiques rendant compte du fractionnement des isotopes légers dans les cycles géochimiques, biogéochimiques, en physiologie animale et végétale. En laboratoire, les étudiants qui se spécialiseraient dans le domaine ou dans un domaine connexe pourront acquérir une formation opérationnelle (hands-on) en spectrométrie de masse à source gazeuse et traiter un dossier analytique particulier, adapté à leur cursus, qui fera l'objet d'un rapport interprétatif. Lundi, mardi, jeudi & vendredi: 9:00-10:00h - Cours 10:00-12:00h - Travaux dirigés 13:00-14:00h - Cours 14:00-16:00h - Travaux dirigés Mercredi: 9:00-16h - Introduction aux techniques de laboratoire Module 2: Traceurs & chronomètres isotopiques (Semaine du 2 au 6 février) Ce module traite d'isotopes radioactifs utilisés aux fins de détermination des flux, temps de séjour et cycle d'éléments importants en matière de traçage des changements à l'échelle du globe et de géochimie et biogéochimie environnementales. L'accent est mis sur les actinides, les isotopes à courte période et isotopes cosmogéniques, ainsi que certains isotopes radiogéniques traceurs de l'érosion et des sources et circulations atmosphérique ou océanique. Ici encore, les étudiants qui se spécialiseraient dans le domaine ou dans un domaine connexe pourront acquérir une formation opérationnelle (hands-on) en spectrométrie de masse à source thermique ou plasma, ou en spectrométrie d'émission et traiter un dossier analytique particulier, adapté à leur cursus, qui fera l'objet d'un rapport interprétatif. Lundi, mardi, jeudi & vendredi: 9:00-10:00h - Cours 10:00-12:00h - Travaux dirigés 13:00-14:00h - Cours 14:00-16:00h - Travaux dirigés Mercredi: 9:00-16h - Introduction aux techniques de laboratoire 3

4 SCT GEOCHIMIE ISOTOPIQUE 4 Module 3: Application de la chimie des isotopes dans les sciences du globe et de la vie (Semaine du 23 au 27 février) Ce module est ouvert, mais le passage préalable par les modules 1 & 2 reste souhaitable. On traitera des applications des traceurs et chronomètres isotopiques en hydrologie, océanographiepaléocéanographie, paléoclimatologie, physiologie végétale, animale et humaine, en biogéochimie. Une attention particulière sera portée au cycle de l'eau et à celui du carbone, à leur relation avec les changements du climat, naturels ou anthropogéniques. Les étudiants qui n'auraient pas choisi l'option d'une formation poussée en laboratoire, avec remise d'un rapport interprétatif, pourront traiter d'une application particulière d'intérêt pour leurs propres travaux. Le rapport prendra la forme d'un court rapport sur des bases bibliographiques. Lundi: Mardi: Mercredi: Jeudi: Vendredi: 9:00-12:00h - Les isotopes dans le cycle de l'eau 13:00-15:00h - Atelier sur les applications en hydrologie 9:00-12:00h - Les isotopes dans le cycle du carbone 13:00-15:00h - Atelier sur les applications en biogéochimie environnementale 9:00-12h - Atelier sur les approches méthodologiques (échantillonnages) 9:00-12:00h - Traceurs et chronomètres isotopiques en océanographie 13:00-15:00h - Atelier sur les applications en océanographie 9:00-12:00h - Paléoclimatologie isotopique 13:00-15:00h - Atelier sur les applications en géologie du Quaternaire Évaluation Chaque bloc de cours sera sanctionné par un examen de type "take away" (essentiellement des exercices d'application), la présentation d un travail dirigé (sur un sujet analytique ou une application particulière). SCT-8255 (3 crédits) - Examens écrits (take away): 20% par module - Travail dirigé (rapport): 40% SCT ou 7202 (1 crédit chacun) - Examen écrit: 60% - Travail dirigé : 40% 4

5 SCT GEOCHIMIE ISOTOPIQUE 5 Personnes ressources HYPERLINKC. Hillaire-Marcel (chm@uqam.ca) HYPERLINKJean-François Hélie (helie.jean-francois@uqam.ca) Bassam Ghaleb (ghaleb.bassam@uqam.ca) André Poirier (c1522@er.uqam.ca) Eric Rosa <rickrockrosa@gmail.com> Volumes de référence Principles of stable isotope geochemistry, 2007, Sharp, Z., Prentice Hall, NY. Handbook of stable isotope analytical techniques, 2004, de Groot, P.A. ed., Elsevier, Amsterdam. Principles of Isotope Geology, 2005, G. Faure and T.M. Mensing, Wiley & Sons, NY. Uranium series geochemistry, 2003, Bourdon, B. et al. (eds.), Reviews in Mineralogy and Geochemistry 52. Radiogenic Isotope Geology, 1995, Dickin, A.P., Cambridge University Press Isotopes in the water cycle, 2005, Aggarwal et al., eds., Springer, Dortrecht, NL. Isotopic Tracers in Catchement Hydrology, 1999, C. Kendall. Environmental Isotopes in Hydrogeology, 1997, P. Fritz & I. Clark, Lewis publ., New-York. Proxies in Late Cenozoic Paleoceanography, 2007, C. Hillaire-Marcel & A. de Vernal (ed.), Elsevier, Amsterdam. Isotopes in paleoenvironmental research, 2006, Leng, M. ed., Springer, Dortrecht, NL. Des notes de de cours et notes complémentaires seront distribuées en séance. Voir également: (cours Cornell) (Table des isotopes) (volume de l'agence de Vienne) (Catchment hydrology) (Volume Clark & Fritz) 5