Volcanism in the Comoros Archipelago, Madagascar, and the East African Rift: What is the link?
The Comoros archipelago located in the western Indian Ocean has been a topic of debate for ca. 50 years regarding its origin. Various mechanisms have been proposed to explain its formation, ranging from the impact of a mantle plume to the development of a plate boundary between the Somalia and Lwandle plates. Determining the timing of the volcanic activity is crucial to understanding the archipelago's origin. Despite recent geochronological studies, the age of the initial volcanic eruptions on the islands remains uncertain due to the difficulty of accessing the earliest lavas. This study uses high-quality seismic reflection profiles and regional stratigraphy to identify the first volcanic series that marked the onset of volcanism on each island of the Comoros Archipelago. Our findings reveal that localized volcanic activity began ca. 32 Ma at Zélée and Geyser banks and Mayotte edifice, the eastern portions of the archipelago, much earlier than previously believed. Volcanism spread across the Comoros archipelago ca. 9-8 Ma, from the northern part of the Mayotte edifice to Mohéli Island in the west. Ca. 4 Ma, volcanic activity occurred on Anjouan Island and the Jumelles seamounts, followed by Grande Comore Island ca. 2 Ma. This progression of ages from east to west indicates a chronological sequence over time. The timing of volcanic activity in the Comoros archipelago is similar to the magmatism evolution documented at Madagascar and along the East African Rift System (EARS). Magmatic activity began in the late Oligocene, followed by quiescence during the middle Miocene, and resumed in the late Miocene, coinciding with widespread deformation along the EARS, including its offshore branches and Madagascar. Our study shows that the regional tectonic control of volcanic activity in the Comoros archipelago began during the early Miocene, thereby suggesting that the Comoros archipelago developed as an offshore branch of the EARS south of the Somalian plate at that time.
(Geosphere, 21/02/2026)
iSTeP, INSU - CNRS, SU, CNRS, CY, ITES, ENGEES, UNISTRA, INSU - CNRS, CNRS, EOST, UNISTRA, INSU - CNRS, CNRS, LGENS, INSU - CNRS, CNRS, ENS-PSL, PSL, CNRS, ENS-PSL, PSL, BRGM, LOG, INSU - CNRS, ULCO, CNRS, IRD [Ile-de-France], BGR, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, CSTJF, [Total Energies. Anciennement : Total, TotalFina, TotalFinaElf], CEREGE, IRD, AMU, CdF (institution), INSU - CNRS, CNRS, INRAE
Study of intense pulsed light as a new remediation process for pesticides in water using mass spectrometry and ecotoxicological approaches
Pulsed light (PL) technology was investigated as a pesticide removal process. The degradation of 20 pesticides in water was monitored by mass spectrometry and revealed 74 photoproducts. Structure hypotheses were proposed for 47 photoproducts according to their fragmentation, isotopic pattern, and literature data. This work enabled the development of a LC-MS method for the relative quantification of photoproducts and for the absolute quantification of their parent pesticides.
This analytical method was then applied in optimizing the PL parameters. It was demonstrated that increasing voltage and fluence leads to more efficient pesticide degradation, with concentration reduction of 99 % for 14 pesticides. The compound sensitivity seems to be family dependent. Moreover, PL succeeded in degrading the photoproducts themselves.
Acute toxicity tests were performed on the bacteria Aliivibrio fischeri. A significant reduction in toxicity was observed for 10 out of 18 individual pesticides, while no increase was observed for the remaining seven. When applied to a cocktail solution, the toxicity decreased by 7.25-fold between the untreated and the most PL treated solution. This work demonstrates that PL is a promising process for removing pesticides from contaminated water. Further studies are needed to demonstrate the safety of treated wastewater on various trophic links.
(Journal of Hazardous Materials Advances. vol. 17, n° 2772-4166, pp. 100577, 26/12/2024)
OENO, UB, INRAE, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Long‐Term Tectono‐Stratigraphic Evolution of a Propagating Rift System, L’Aquila Intermontane Basin (Central Apennines)
AbstractUnderstanding the long‐term tectono‐stratigraphic evolution of active extensional faulting is crucial for unraveling the mode through which continental rifting propagates in space and time. The Pliocene‐Quaternary L’Aquila Intermontane Basin (AIB) in central Apennines offers a natural laboratory for studying a propagating continental rift. Seismicity is related to NW‐SE‐striking normal faults that have been accommodating crustal stretching since the Late Pliocene. Through a multidisciplinary approach integrating field, mineralogical, geochemical (C‐O stable and clumped isotopes) and geochronological (40Ar/39Ar, U‐Th) analyses, this study focuses on the structural connection between the Mount Pettino Fault (MPF) and the Paganica Fault, two active, left‐stepped basin boundary faults of the AIB. A two‐stage tectono‐stratigraphic evolution is proposed during transition from localized to delocalized deformation and fault linkage. Stage‐1 (pre‐Middle Pleistocene) corresponds to nucleation and growth of the MPF, characterized by a ∼5 m thick exhumed fault core, consisting of an isotopically closed cataclasite (T (∆47) ∼33–50°C). Stage‐2 corresponds to the development of a distributed zone of NW‐SE and E‐W extensional faulting in the overlay zone with the Paganica Fault, which is interpreted as a transfer zone linking the basin boundary faults, with maximum long‐term slip rates comparable to those of the connected faults. Structurally controlled circulation of meteoric fluids promoted carbonate veining and travertine formation (T (∆47) ∼8°C). U‐Th carbonate dating of Stage‐2 mineralizations constrains the tectonic activity in the transfer zone at least at ∼182–331 ka. Implications on the tectono‐stratigraphic evolution and on the seismotectonic scenario of the AIB are discussed, providing geodynamic inference at regional scale.
(Tectonics. vol. 43, n° 0278-7407, 23/12/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Field Investigation of Spatio-Temporal Change of Sediment Grain Size and Beach Slope on Wave-Dominated Sandy Beaches
Beach slope is a critical parameter which is usually assumed constant in time and to depend on a single time-invariant median grain size. In the present work, we conducted a three-year intensive in situ bi-yearly monitoring of the 3D distribution (surface and depth across a 50-cm profile) of sediment grain size and beach topography at five sandy beaches in France. These five beaches are representative of the diversity of the metropolitan France beaches in terms of wave climate, tide range, and anthropogenic pressure. Results show that, generally, average sediment grain size and beach slope are finer and more gently sloping at the end of the winter and at the end of the summer, respectively. Results also show a large spatial and temporal variability of both sediment grain size (horizontally and vertically) and of the sandy beach morphology. Sediment grain size shows a consistent vertical gradient, with finer sand closer to the surface. The spatial and temporal patterns of beach slope and beach sediment variability are found to be linked with beach state (dissipative, intermediate, reflective) and anthropogenic pressure at the engineered beaches. Our results also suggest that tide range and modal wave conditions must be considered to improve empirical models linking beach slope and sediment grain size.
(Journal of Coastal Research. vol. 113, n° 0749-0208, 20/12/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Field investigation of spatio-temporal change of sediment grain size and beach slope on wave-dominated sandy beaches
Beach slope is a critical parameter which is usually assumed constant in time and to depend on a single time-invariant median grain size. In the present work, we conducted a three-year intensive in situ biyearly monitoring of the 3D distribution (surface and depth across a 50-cm profile) of sediment grain size and beach topography at five sandy beaches in France. These five beaches are representative of the diversity of the metropolitan France beaches in terms of wave climate, tide range, and anthropogenic pressure. Results show that, generally, average sediment grain size and beach slope are finer and more gently sloping at the end of the winter and at the end of the summer, respectively. Results also show a large spatial and temporal variability of both sediment grain size (horizontally and vertically) and of the sandy beach morphology. Sediment grain size shows a consistent vertical gradient, with finer sand closer to the surface. The spatial and temporal patterns of beach slope and beach sediment variability are found to be linked with beach state (dissipative, intermediate, reflective) and anthropogenic pressure at the engineered beaches. Our results also suggest that tide range and modal wave conditions must be considered to improve empirical models linking beach slope and sediment grain size.
(Journal of Coastal Research. vol. 113, n° 0749-0208, pp. 432-437, 20/12/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, SHOM
Dynamique de la composition de la matière organique particulaire à l’interface continent-océan
La matière organique particulaire (MOP) joue un rôle clef dans le fonctionnement des écosystèmes constituant le continuum aquatique continent-océan. La MOP peut être composée de plusieurs sources produites in situ (phytoplancton, microphytobenthos, macroalgues) ou importées depuis les écosystèmes adjacents (MOP terrestre, MOP anthropique, phytoplancton fluvial, estuarien ou marin). Le long du continuum fluvio-estuarien, les proportions de chaque source dans la composition de la MOP varient au cours des saisons et entre les écosystèmes, fortement influencées par des processus environnementaux (ex. production primaire, sédimentation / remise en suspension, reminéralisation). L’objectif de cette thèse est d’améliorer (1) la caractérisation des signatures isotopiques et élémentaires des sources de MOP, (2) la quantification de la composition de la MOP provenant des fleuves et étant transformée dans les systèmes estuariens, (3) la description de la variabilité spatio-temporelle de la MOP et (4) la compréhension des forçages environnementaux à cette variabilité. Pour ce faire, la composition de la MOP a été estimée à l’aide de modèles de mélanges sur vingt-quatre systèmes fluvio-estuariens tempérés en utilisant les rapports isotopiques et élémentaires du carbone et de l’azote (δ13C, δ15N et C/N), ainsi que de l’hydrogène comme travail méthodologique prospectif (δ2Hn). La variabilité spatio-temporelle de chacune des sources de la MOP a ensuite été liée à des paramètres environnementaux à l’aide de statistiques multivariées pour en déterminer les forçages. Enfin, une comparaison des systèmes au regard de la dynamique de la composition de la MOP a été proposée. Quatre types ont été identifiés parmi les vingt-trois fleuves étudiés : (1) les fleuves à la MOP dominée par du matériel terrestre labile sur le cycle annuel, (2) les fleuves dont la MOP est composée de matériel terrestre labile et de phytoplancton, avec une saisonnalité marquée due à des efflorescences saisonnières ou bien (3) sans saisonnalité marquée, et enfin (4) les fleuves à la MOP composée de MOP terrestre labile, réfractaire et de phytoplancton, en lien avec des conditions saisonnières contrastées. Les cinq estuaires étudiés présentent des dynamiques de compositions de MOP contrastées. Dans l’Elorn et la Leyre la MOP fluviale est remplacée aux faibles salinités par du phytoplancton produit dans l’estuaire toute l’année. L’Aulne fonctionne de manière similaire mais transporte plus en aval la MOP fluviale dans des conditions hivernales. L’estuaire de la Loire présente une MOP composée uniquement de MOP autotrophe, vivante au printemps ou dégradée en hiver. Enfin, l’estuaire de la Gironde présente une MOP dominée par du matériel terrestre réfractaire sur tout le cycle annuel. Le long du continuum fluvio-estuarien, la MOP fluviale présente une composition et une dynamique spatio-temporelle contrastée. Cette MOP apportée par les fleuves voit sa composition ensuite transformée le long de l’estuaire sous une forme réfractaire par dégradation et/ou est additionnée de MOP vivante autotrophe produite in situ.
(17/12/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Comprendre le plancton à travers ses traits de vie
(pp. 187-208, 14/12/2024)
LOG, INSU - CNRS, ULCO, CNRS, IRD [Ile-de-France], ULCO, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, BOREA, UNICAEN, NU, MNHN, IRD, SU, CNRS, UA
Etude de l'aérosol organique secondaire d'origine biogénique : caractérisation de marqueurs moléculaires et étude de leur réactivité hétérogène d'intérêt atmosphérique
Parmi les principaux enjeux environnementaux, la problématique des aérosols atmosphériques secondaires, dont on ne peut réguler les émissions, fait l’objet de toutes les attentions depuis plusieurs années de par leurs impacts sur le changement climatique et la qualité de l’air. Ce travail a eu pour objectif d’étudier les principaux traceurs d’aérosols organiques secondaires (AOS) issus de l’oxydation de terpènes émis par la végétation. Deux aspects complémentaires ont été étudiés expérimentalement sur le terrain et en laboratoire. Un premier a consisté en la caractérisation chimique à l’échelle moléculaire de particules collectées au cours de campagnes de mesures intensives coordonnées en forêt des Landes et en forêt de Rambouillet par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol, dans le but de mieux comprendre les interactions biosphère-atmosphère. Le second volet s’est intéressé aux marqueurs atmosphériques en phase particulaire et plus spécifiquement aux limites de leur utilisation comme traceurs de sources et de processus atmosphériques de l’aérosol, en lien avec l’importance des processus (photo-) chimiques hétérogènes, très peu documentés jusqu’ici. Ainsi, la réactivité à l’interface gaz-particule de 6 traceurs (i.e. les acides térébique, terpénylique, pinonique, pinique, β-caryophyllinique et le MBTCA) issus de l’oxydation de l’α- et du β-pinène ainsi que du β-caryophyllène, a été investiguée avec les radicaux hydroxyles, l’ozone ou encore par photodégradation, avec l’objectif de déterminer les temps de vie atmosphériques de ces différents composés.
(13/12/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Syndromes fonctionnels des plantes herbacées métallicoles et conséquences pour les interactions entre plantes dans les écosystèmes métallifères
Les écosystèmes métallifères sont caractérisés par des sols riches en divers éléments métalliques. L’exposition à ces éléments représente une contrainte importante pour les organismes vivants, et en particulier pour les plantes se développant sur ces sols. Ces écosystèmes peuvent être spontanés, comme les écosystèmes serpentiniques, ou liés aux activités humaines minières et sidérurgiques. De nombreuses recherches se sont intéressées aux adaptations physiologiques des plantes métallicoles tolérantes à une forte exposition aux métaux. Des études moléculaires ont aussi permis de mettre en évidence les gènes impliqués dans cette tolérance, et leur sélection au cours de l’évolution. La capacité singulière de certaines plaines dites « hyper-accumulatrices » qui surconcentrent les métaux dans leurs feuilles a stimulé la plupart de ces recherches. Dans le travail présenté ici, les conséquences d’une forte exposition aux métaux sont abordées à des échelles supérieures jusqu’ici très peu étudiées : celle de la plante entière et celle des interactions entre plantes. Concernant la plante entière, les recherches menées ont pour objectif de comprendre les conséquences des adaptations liées à la survie et la tolérance au stress métallique sur les autres fonctions primaires que sont la croissance et la reproduction. S’interroger sur ces conséquences implique de comprendre les compromis fonctionnels en jeu entre ces fonctions primaires. Pour cela le concept d’allocation ou de répartition optimale des ressources entre les différents organes des plantes a été d’abord été mobilisé. Il a été démontré que pour des plantes sensibles, l’exposition à un stress métallique provoque dans un premier temps une modification de la morphologie racinaire et une moindre disponibilité des ressources du sol. Dans un second temps, l’allocation des ressources aux racines augmente pour compenser cette perte d’accès aux ressources du sol. Dans un deuxième temps, l’étude des traits fonctionnels de nombreuses espèces métallicoles a permis de montrer les correspondances entre les stratégies spécifiques d’adaptation aux métaux (l’exclusion ou l’accumulation dans les parties aériennes) et les axes fonctionnels bien identifiés dans la littérature. Par exemple, les espèces accumulatrices semblent avoir une position spécifique sur l’axe du « Leaf Economic Spectrum » ; suggérant une exploitation active des ressources du sol et une activité photosynthétique élevée pour ces espèces. A l’inverse, les espèces qui évitent le transfert vers les organes aériens ont des stratégies plus conservatrices de nutriments. Ces relations montrent la diversité jusqu’ici inconnue des stratégies écologiques parmi les plantes métallicoles. Une fois les compromis et stratégies fonctionnelles mieux compris, l’évolution des interactions entre plantes le long de gradients de contamination métallique a été étudiée. La cadre théorique mobilisé est celui de l’hypothèse du gradient de stress (Stress Gradient Hypothesis) prédisant l’évolution de ces interactions à mesure que les contraintes environnementales augmentent. Les effets en jeu dans ces interactions ont aussi été évalués, que ce soit les modifications micro-climatiques sous la canopée des plantes métallicoles ou les modifications des propriétés du sol à proximité de leur rhizosphère. Globalement, les interactions étudiées suivent l’hypothèse de la SGH dans les systèmes étudiés. La facilitation est en effet l’interaction dominante mesurée dans les environnements fortement contaminés. Les espèces accumulatrices de métaux qui ont une activité photosynthétique élevée sont celles qui produisent les effets micro-climatiques les plus favorables pour les plantes voisines, via une atténuation de la sécheresse de l’air. Ce sont aussi les espèces qui produisent régulièrement une litière concentrée en métaux. Elles induisent alors des effets de négatifs au niveau du sol, par enrichissement en métaux disponibles dans leur proximité immédiate. Ces effets négatifs ne s’expriment que pour des plantes voisines peu tolérantes, et donc dans des environnements où la disponibilité en métaux est peu élevée et où ces plantes peu tolérantes sont présentes. Ces résultats précisent les conditions d’application d’une théorie importante pour expliquer la sélection de l’hyper-accumulation : l’allélopathie dite « élémentaire », théorie qui s’appuie sur l’avantage compétitif fournit par l’hyperaccumulation par rapport aux plantes voisines. Enfin les orientations des recherches possibles dans le futur sont discutées. Elles reposent sur la caractérisation de la distribution des métaux dans les différents organes des plantes hyperaccumulatrices au cours de leur développement (en lien avec les concepts d’allocation) ; sur la précision des syndromes fonctionnels racinaires des plantes hyper-accumulatrices ; et sur l’étude des effets de complémentarité entre espèces liés à la facilitation observée sur sols contaminés. Les perspectives appliquées concrètes qui en découlent pour la végétalisation de sites contaminés, ou pour favoriser la productivité des cultures dans le cadre de l’agromine sont aussi abordées.
(11/12/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Lessons from paleoclimates for recent and future climate change: opportunities and insights
Paleoclimate information has played an instrumental role in showing how fast climate can vary and how large these changes can be. It provided the first vivid demonstration of the relationships between atmospheric greenhouse gas concentrations and surface air temperatures, as well as striking representations of climate change impacts and possible feedbacks within the climate system, such as those associated with vegetation or ice sheet changes. Here, a short review of recent advances in paleoclimate studies is provided, with the objective of showing what this information on past climates and environments can bring to research on current and possible future climates. We advocate that (1) paleoclimatic and paleoenvironmental information can be leveraged for narratives about climate change, in particular at the local and regional levels, (2) paleoclimate data is essential for out-of-range tests of climate models, since future climates are also out of the range of recent climate information used for calibrating climate models, (3) paleoclimate data, in particular for the last millennia, is essential for taking multi-centennial and multi-millennial variability into account when describing trends related to anthropogenic forcings and attributing climate change signals, in particular for extreme and rare events, and (4) paleoclimates also provide extremely valuable information for initializing the slow components of climate models. In addition, we show how paleoclimate studies can be beneficial to put recent and future climate change into context and improve our knowledge on key
(Frontiers in Climate. vol. 6, n° 2624-9553, 11/12/2024)
LSCE, UVSQ, INSU - CNRS, CNRS, DRF (CEA), CEA, USP, UM6P, UdeM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, BRIN, LPG, UM, UA, INSU - CNRS, CNRS, Nantes univ - UFR ST, Nantes Univ, CCRC, UNSW, NCAR, INPE, MCTI, MARUM, WHOI, CAM, BAS, NERC