M1 Géosciences : bassins sédimentaires, eaux, sols

aucun

Introduction aux risques (risques naturels, risques industriels & risques en entreprise…).

UE dispensée par un intervenant extérieur du domaine de la maîtrise des risques avec pour objectifs pédagogiques de donner de premières connaissances sur trois principaux modules.

1. Les risques naturels appliqués à des installations industrielles : phénoménologie des principaux risques naturels, prise en compte des risques NaTech dans la réglementation, vulnérabilité et moyens de protection des installations aux principaux aléas (foudre, inondation, séisme…).
2. La maîtrise des risques dans l’industrie : réglementation sur les installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE), phénomènes dangereux redoutés (incendie, explosion…), méthodes d’analyse des risques et mesures de réduction des risques.
3. Les risques en entreprise : la santé et la sécurité au travail, les différents risques en entreprise et l’évaluation des risques professionnels. 
   Les modules alternent exposés théoriques et cas pratiques.

IGEDD – Mission agressions naturelles et installations industrielles, notamment Seveso – Rapport N° 015042-01 – Décembre 2024
Code de l’Environnement, livre V, titre Ier sur les ICPE
Circulaire du 10 mai 2010 : règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l’appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux PPRT
INRS – Évaluation des risques professionnels - Aide au repérage des risques dans les PME-PMI – Rapport ED 840 – Juin 2025

Cette UE est ouverte à des étudiants scientifiques ou juristes provenant de mentions différentes. Il n'est demandé aucun pré-requis.

Cet enseignement permet pour un non initié d'appréhender les notions de pollutions physiques et chimiques et d'en comprendre les impacts sur l'environnement. Une partie est consacrée à la compréhension des nuisances physiques telles que les rayonnements ou le bruit. Une seconde partie est consacrée aux pollutions chimiques et l'impact sur la biosphère et plus particulièrement sur l'atmosphère.
La première partie de l'UE commence par une introduction générale et continue par la présentation de nuisances ou de pollutions physiques telles que le bruit et les rayonnements ionisants ou non, ainsi que de l'effet de serre.
La seconde partie est consacrée aux pollutions chimiques. Les notions de substances, de flux de matière et d'énergie sont abordées. L'étude des propriétés physico-chimiques des substances permet de comprendre comment les polluants circulent entre les compartiments de la biosphère et plus particulièrement dans l'atmosphère. L'impact de ces polluants sur l'environnement et sur la santé humaine est également abordé.
Quelques accidents de l'industrie chimique et leurs conséquences sur l'environnement seront également décrits.

Les cours ont lieu tous les jeudis entre janvier et mars. Les premières séances concernent les pollutions physiques. Les dernières séances traitent de pollutions chimiques et plus particulièrement de pollutions atmosphériques.

Aucun pré-requis nécessaire en dehors d'une excellente maîtrise de la langue française.

Le cours d’introduction au droit de l’environnement expose les bases de compréhension des grands mécanismes par lesquels le droit s’efforce de protéger l’environnement.
Sont envisagées en premier lieu les sources du droit de l’environnement, occasion de rappeler l’ensemble des sources du droit et leur hiérarchisation.
La seconde partie porte sur les acteurs institutionnels de la protection de l’environnement et leurs compétences respectives.
La troisième partie présente les grands principes du droit de l’environnement (principe de prévention, principe de participation, principe du pollueur-payeur et principe de précaution).
La quatrième partie présente les sanctions de la méconnaissance du droit de l’environnement ou des atteintes à l’environnement. Sont traités les sanctions administratives et pénales, la responsabilité administrative et civile et les recours en annulation des décisions administratives.

Aucun : cette UE est accessible à tout étudiant de master de l'université Paris Saclay.

Cycle de 10 conférences en environnement dont 1 ou 2 en présentiel et les autres en distanciel.

Aucun pré-requis. Cet enseignement s'adresse aux étudiants qui seront amenés à être en interaction avec des écologues dans un contexte professionnel par acquérir un langage commun avec eux.

Liste prévisionnelle des cours qui seront abordés :

• Introduction à l'écologie version
• Une émission de France Culture sur l'hypothèse Gaia
• Qu'est ce qu'une espèce ?
• Dynamique des populations
• Ecologie des communautés
• Biogéographie
• Réseaux trophiques
• Agriculture et biodiversité
• Biologie de la conservation
• Suite de l'agriculture
• Description du monde vivant
• Stratégies r et K
• Les unités
• Faire un graphique
• p-value

Les écologues intervenant sur des projets de développement de territoire utilisent un language et des concepts qu'il faut soi-même maîtriser pour intervenir efficacement. Cette UE fournira ces compétences aux étudiants.

Série de 8 conférences de 3 heures sur des outils théoriques (5 conférences) et la mise en oeuvre (3 conférences).

Connaissances minimales de l'environnement Windows

L'étudiant découvrira la grande variété d'outils et de méthodes de traitement de données que les Systèmes d'Information Géographique (SIG) offrent en matière de visualisation, d'extraction et d'analyse de données géolocalisées. Il développera une autonomie suffisante pour aborder avec confiance la mise en œuvre de ces outils dans le cadre de ses propres projets d'analyse.

Des outils de base à l'analyse spatiale avancée. 
Afin de permettre aux étudiants de développer leurs habiletés et leurs capacités à utiliser les outils géomatiques, les principaux thèmes abordés seront : 
-1) Insertion (géoréférencement) et mise en valeur (symbologie) des données cartographiques vectorielles et matricielles
-2) Méthodes de saisie et d'extraction de l'information en lien avec les bases de données.
-3) Traitements et analyse de données vectorielles et matricielles (méthode d'interpolation, analyse spatiale et algorithmes géométriques, généralisation par classification et analyse de voisinage). 
-4) Représentation et exploitation des modèles numériques de terrain (analyse qualitative et quantitative, représentation bi et tridimensionnelle).
Chaque thème inclura une partie de travail pratique en salle et en autonomie.

1. La représentation des données géographiques. Béguin, M., & Pumain, D. (2014). Armand Colin.
2. Geographic Information Systems and Science. Jorge R., Patrícia A.; IntechOpen ; 2019
3. https://cnig.gouv.fr/

Connaissances de base en mathématiques et en sciences de la Terre

L’objectif de cette UE est d’initier les étudiants à l’hydrologie et l’hydrogéologie.
Les différentes parties du module sont les suivantes :
-Introduction générale sur les grands enjeux des sciences de l’eau
-Concepts hydrologiques de base (grands réservoirs et flux, bassin versant, bilans hydrologiques)
-Principes de base en hydrogéologie (paramètres du milieu poreux en zone saturée et non saturée, charge hydraulique / loi de Darcy)
-Grands types d’aquifères et représentations cartographiques
-Relation eau de surface – eau souterraine, risques associés, écosystèmes dépendant des eaux souterraines
-Changement climatique et ressources en eau

Le module alterne entre cours magistraux et exercices d’application associés. Des supports sont fournis, autant pour la partie théorique que pratique, avec des exercices corrigés. Les étudiants sont évalués sur un sujet de contrôle continu ainsi qu’un examen final pour valider les compétences acquises.

Castany G. (1982) Principes et methods de l’hydrogéologie, Dunod Ed., France
Dingman S. L. (1993) Physical Hydrology, Prentice Hall, New Jersey
Fetter, C.N. (1994) Applied hydrogeology. Prentice Hall, New Jersey
Freeze, R.A., Cherry, J.C. (1979) Groundwater. Prentice Hall, New Jersey
Hiscock, K. (2005) Hydrogeology. Principle and Practice. Blackwell Sciences, Oxford, UK

Licence de sciences de la Terre et notamment notions de bases en :
Pétrographie sédimentaire, caractérisation des environnements de dépôt, géodynamique, tectonique.

Les objectifs d'apprentissages sont d'être capables à partir d'archives sédimentaires de définir le mode de remplissage du bassin, notamment à partir de données de terrain exprimées sous la forme d'un log sédimentologique, des données structurales de terrain, de données de forages, de profils sismiques.
Il s'agira d'être capable de reconstituer l'histoire du bassin depuis les derniers événements jusqu'à sa formation
et d'utiliser ces éléments pour définir les ressources susceptibles d'être présentes dans les bassins étudiés

L'UE est organisée autour de 8 séances associant cours et TD intégrés.
Les cours renseignent des mécanismes de formation, des différents types de bassin sédimentaire. Les TD illustrent ces fondamentaux à partir d'exercices de lecture de paysage, d'analyses de profils sismiques, d'études de succession sédimentaire, de calcul de subsidence, ...

Pétrographie et environnements sédimentaires -  DUNOD - Deconinck et al.
Sedimentary Basins: Evolution, Facies, and Sediment Budget - SPRINGER - Enseile
Stratigraphie séquentielle - VUIBERT - Merzeraud

Licence de géosciences ou équivalent.

Le module a pour objectifs de donner les bases de compréhension de la formation des sols et de leur fonctionnement, en associant formation théorique et pratique, en laissant une large place au terrain et au traitement de données d’analyses de sols. La compréhension de l'objet « sol » nécessite une approche pluridisciplinaire, mobilisant des connaissances sur leurs constituants, minéraux et organiques, les interactions solide-solution, les organismes du sol, à des échelles allant du micromètre au paysage. Les menaces pesant sur les sols ainsi que les services écosystémiques rendus par les sols sont abordés en fin de module.
A l'issue de cette UE, les étudiants ont la capacité de comprendre la formation et le devenir des sols, ont acquis des bases pour la description des sols, savent observer et analyser un sol pour en tirer des informations sur son fonctionnement, sont capables de formuler un avis critique sur les conséquences de l’utilisation des sols par rapport à leurs fonctions écosystémiques.

Contenu pédagogique et déroulement : 
Introduction : Sol, zone non saturée et interactions solide-solution ; Géochimie de la phase solide (minérale et organique) des sols et réactivité ; Processus de formation des sols : décarbonatation, podzolisation, latéritisation, hydromorphie, lessivage…; Transformations chimiques dans les sols ; Organismes du sol et transformations biologiques ; Fonctions des sols et rôle de l’Homme dans leur dégradation ; Les fonctions épuratrices du sol et leurs limites

Formation pratique : Sortie de terrain : Étude de profils pédologiques (fosses vs sondages tarière), typologie et fonctionnement des sols, échantillonnage TP de laboratoire sur le fonctionnement chimique des sols : Capacité d’échange cationique, minéralogie, pouvoir tampon des sols,...

Les enseignements théoriques ont lieu sur le campus d'Orsay – vallée, et la sortie de terrain sur l’ensemble du campus.

Duchaufour et al., 2024. Introduction à la science du sol, 8ème édition. Sol, végétation, environnement. Dunod.
Girard et al., 2011. Sols et environnement, 2ème édition. Dunod.

Pas de prérequis.

Fournir des connaissances théoriques et pratiques de la plus part des méthodes géophysiques utilisées pour l’étude de la sub-surface.

L'UE est présentée sous la forme de 4 cours et de 4 TP/TD pour 4 méthodes d'imagerie géophysique appliquées à un site d'étude commun.

Niveau L3 Géosciences, Physique, Chimie

Notions de structure de la matière 

Concepts de base en chimie

Réactions chimiques

Mathématiques niveau Terminale S

Les objectifs d’apprentissage visés pour cette UE consacrée aux isotopes dans l’Environnement sont les suivants :

-Prévoir le type de désintégration d’un isotope radioactif, écrire son équation de désintégration, en différentielle et en intégré.

-Comprendre et expliquer l’évolution des rapport isotopiques longues périodes classiquement utilisés comme traceurs de la Terre interne ou outils de datation, et en quoi ils constituent un enregistrement permettant de raconter l’histoire des grands réservoirs terrestres.

-Expliquer la notion de fractionnement isotopique des isotopes stables légers, à l’équilibre et en conditions cinétiques

-Utiliser les variations de composition isotopique de l’oxygène et de l’hydrogène pour des études en hydrologie, hydrogéologie, climatologie et paléoclimatologie.

L’UE commence par l’enseignement de généralités sur la radioactivité, les isotopes et les fractionnements isotopiques dans la nature. Une partie de l’UE est consacrée à l’utilisation des systèmes isotopiques radiogéniques à longue période de désintégration (Sr, Nd, …) comme traceurs des processus dans les enveloppes internes (géodynamique chimique) et externes (hydrosphère) terrestres. Dans une autre partie, l’utilisation des isotopes stables comme traceurs des processus dans les enveloppes externes (hydrosphère, atmosphère) est détaillée, notamment les isotopes de l’O, H et du C. Les applications des isotopes stables sont nombreuses en géosciences, des exemples seront donnés dans les domaines de l’hydrogéologie et de la paléoclimatologie par exemple. Des Travaux Dirigés permettront d’illustrer l’utilisation des isotopes radiogéniques et stables

Allègre. Géologie isotopique, ed. Belin, ISBN 2701134935, 495 p.

Un  niveau minimum A2 en anglais

Savoir comment écrire des articles scientifiques en anglais, comment présenter un travail scientifique dans un contexte internationale, comment décrire des données scientifiques, préparation à la certification Linguaskill

2h de cours par semaine les mercredi entre Septembre et fin janvier.Evaluation : 2 oraux, un projet scientifique écrit et un DST, travail autonome sur la plateforme wims en complément des cours

articles scientifiques en relation avec le domaine d'étude de l'étudiant

Bases souhaitées mais non nécessaires dans une ou plusieurs des disciplines suivantes : statistiques, analyse, algèbre, programmation en Python

La présentation, l'analyse et le traitement informatique des données est devenu un savoir-faire indispensable pour le travail professionnel en sciences de la Terre, quels qu’en soient la spécialité (géologie, climatologie, volcanologie, planétologie, etc.) et le secteur (privé comme public). Les étudiants de M1 STePE proviennent de divers cursus et n’ont pas forcément ce bagage de base ou n’en maitrisent que certains aspects ; l’objectif est donc de leur permettre de comprendre et d’utiliser les techniques les plus courantes en analyse statistique et traitement de données avec des applications en géosciences

Les enseignements alternent cours magistraux et travaux pratiques de programmation en Python. Le programme couvre des notions allant des statistiques à l’analyse du signal : les variables statistiques, les paramètres d’une distribution, les estimations d’incertitude, les régressions à plusieurs paramètres, les corrélations et cohérence, la transformée de Fourier et l’analyse spectrale.  La première séance d’introduction permet à tous de bien débuter en abordant non seulement l’intérêt de l’analyse de données en géosciences mais aussi une initiation (ou rappel) du langage python en commençant par des manipulations simples de données avec des exemples en représentation graphique et statistique élémentaire. Chaque séance de CM présente des notions théoriques du programme avec des exemples de script python servant de modèles en préparation de la séance suivante de TP. Chaque étudiant a accès à un espace de programmation en ligne lui permettant de travailler pendant les séances de TP mais aussi au-delà pour travailler sur le script donné comme correction ou pour se préparer entre le CM et les TP (édition des programmes en langage python via jupyter notebook).

- Devore, Jay. L., Probability and Statistics for Engineering and the Sciences, Third Edition, Duxbury Press, Belmont Califormia 1982.

- Hammer, Ø, and D. A.T. Harper, Paleontological data analysis, Univ. Of Oslo 2024 John Wiley & Son Ltd.

- Mari, J.-L., F. Glangeaud, and F. Coppens, Traitement du signal pour géologues et géophysiciens, 3 tomes, Editions Technip, Paris, 2001.

- James, J.F., A student's guide to Fourier transforms, 135 pp.

Savoir mener des calculs simples : 

• Dériver et intégrer une fonction (niveau terminale)
• Restituer le sens et la forme de l’opérateur gradient, d’un vecteur
• Utiliser les vecteurs et l’opérateur gradient
• Projeter une équation vectorielle dans un repère cartésien

• Séance 1 : Cours introductif : Panorama du système Terre
• Séance 2 : Cours autour de l’équation d’advection-diffusion 
• Séance 3 : TD autour de l’équation d’advection-diffusion 
• Séance 4 : Cours autour de la conservation de la quantité de mouvement 
• Séance 5 : TD autour de la conservation de la quantité de mouvement 
• Séance 6 : Cours Introduction à la modélisation du système Terre. 
• Séance 7 : Cours/TD Modèles en boites et applications
• Séance 8 : TD : Séance de révision

• Nommer les composantes du système Terre et restituer leurs principales caractéristiques : circulations atmosphériques océaniques, leur rôle dans la redistribution de l’énergie du système Terre, cycles biogéochimiques
• Restituer des connaissances de base sur la modélisation du système climatique
• Expliquer le sens physique des différents termes de ces deux équations.
• Savoir simplifier et utiliser les équations de conservation (masse, quantité de mouvement) dans des applications simples
• Utiliser un modèle en boite pour résoudre un problème simple
• Faire les applications numériques nécessaires aux points ci-dessus avec calculatrice et sans calculatrice (ordres de grandeur)
• Critiquer les hypothèses choisies et les résultats obtenus : phénomène manquant / négligé indûment / pris en compte indûment

L’UE est composée à part environ égales de cours et de travaux dirigés pour appliquer les notions vues en cours. Les diapositives de cours et les sujets de TD sont disponibles sous format numérique pour les étudiants avant le cours. En TD, le travail se fait en petits groupes de 3-5 étudiants. Les corrigés des exercices sont donnés à la demande par mail aux étudiants pouvant montrer qu’ils ont cherché l’exercice. Les séances (3h) se répartissent en une séance de cours introductive sur le système Terre, un cours/TD sur les modèles en boite et trois paquets de deux séances (un cours et un TD) construits autour de la conservation de la masse (advection-diffusion), de la conservation de la quantité de mouvement (Navier Stokes).

• Géochimie océanique, M. Roy-Barman, C. Jeandel, Collec. Sc. de la Terre et de l’Univers, Vuibert eds. 978-2311003543, 2011
• Fondamentaux de météorologie, S. Malardel, Cépaduès ed., 2005, 726p. ISBN : 2854286316
• Physique et chimie de l’atmosphère, R. Delmas, G. Mégie , V. Peuch, Belin ed., 2005, 640p. ISBN : 2-7011-3700-4
• Introduction à la climatologie, André Hufty De Boeck Université, 2001, 576pp
• Atmospheric chemistry and physics, From air pollution to climate change, J.H. Seinfeld et S.N. Pandis, Wiley-Interscience ed., 1998, 1326pp. 
• Shearer, P.M. (1999): Introduction to seismology, 260 pp., Cambridge University Press, Cambridge, UK, ISBN: 0-521-66953-7.
• Dahlen, F.A., and J. Tromp (1998): Theoretical global Seismology, 1025 pp., Princeton University Press, Princeton (N.J.), ISBN: 0-691-00124-3.
• Henry, G. (1997): La sismique réflexion: principes et développements. Paris, Editions Technip. ISBN: 2-7108-0725-4
• Aristaghes, C and Aristaghes, P. (1985): Théories de la houle. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales, Notice PM N° 85.1.
• Lott, F. and B. Legras: Dynamique de l’atmosphère et météorologie, http://www.lmd.jussieu.fr/~flott/M2/2012/cours5.pdf

Bases de sciences des sols (équivalent d’un module de 30h) : constituants minéraux et organiques des sols, réactions biogéochimiques, rétention et transfert d’eau.

Les sujets d’approfondissement pourront être choisis à partir d’une liste de projets proposés par les différents partenaires de l’équipe pédagogique ou proposés par les étudiants eux-mêmes pour validation par l’équipe pédagogique. Les sujets seront principalement traités à partir d’une approche bibliographique mais pourront, lorsque le sujet le justifie et que les moyens techniques et humains sont disponibles, être traités à partir d’une approche expérimentale sur le terrain et/ou en laboratoire. Les résultats de l’analyse bibliographique ou les résultats expérimentaux feront l’objet d’une synthèse suivie d’une restitution et d’une discussion collective à la base de l’évaluation du module.

Le module vise à permettre à de petits groupes d’étudiants (2 à 3) d’approfondir un sujet de leur choix en lien avec le fonctionnement physique, chimique ou biologique des sols et son pilotage dans une perspective agronomique et/ou environnementale.

Le module est construit comme un travail de groupe encadré. Une première séance collective (3h) a pour objectif de présenter l’exercice, ses modalités d’évaluation et de choisir/définir les sujets. Chaque groupe d’étudiant dispose ensuite de 21h pour traiter son sujet ce qui inclus la collecte, l’analyse, l’interprétation et la valorisation sous forme de présentation orale ou de poster des données bibliographiques et/ou expérimentales. Chaque groupe aura à organiser au moins deux rendez-vous avec son encadrement (qui pourra être assuré par l’équipe pédagogique ou par tout autre porteur de sujets) pour 1) valider la collecte d’informations bibliographiques et/ou la construction du protocole expérimental et 2) échanger sur la synthèse des données et la préparation de la restitution collective. Les deux dernières séances du module (6h, présence obligatoire) seront consacrées à la restitution collective des différents sujets (20 min de présentation et 10 min de discussion) à la base à l’évaluation du module.

Girard M.-C., Walter C., Remy J.-C., Berthelin J., Morel J.-L. (Ed.), 2011. Sols et Environnement – 2ème édition. Dunod, paris, France, 881 pp. Gobat, J.-M., Aragno, M., Matthey, W., 2010. le sol vivant. Base de pédologie - Biologie des sols. 3e édition revue et augmentée. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, Suisse, 819 pp.

-Le cycle sédimentaire 

-Description macroscopique et microscopique des roches sédimentaires 

-Principes fondamentaux de stratigraphie et Loi de Walther, permettant de transcrire un environnement passé en paysage dynamique actuel.

• Déterminer avec précision les faciès des roches sédimentaires clés, et les interpréter en termes de cycles biogéochimiques. Les compétences acquises lors des Cours Magistraux seront couplées à l’analyse et l’interprétation de données sédimentologiques, minéralogiques et géochimiques obtenues sur des roches sédimentaires ou des sédiments (Travaux Dirigés).
• Comprendre le fonctionnement des enveloppes superficielles de la Terre. L’étudiant.e concevra les modèles d’interactions entre les principaux réservoirs terrestres (hydrosphère, biosphère, lithosphère, cryosphère) à différentes échelles spatio-temporelles, en les replaçant dans un système climatique actuel ou passé dynamique.
• Formuler à l’écrit et à l’oral, l’ensemble des concepts abordés lors de ce modules afin de commencer à développer un esprit critique.

L'UE se déroule en période 2 (novembre-janvier) et est organisée en séances de 3h réparties entre des Cours Magistraux et/ou des Travaux Dirigés. Les séances s'effectuent sur le Campus Orsay Vallée de l'Université Paris Saclay.

-Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2021. Élément de géologie 

– 17ème édition du « Pomerol ». 

- Cojan,I. et Renard., M, 2021. Sédimentologie, 3ème Edition, Dunod 

-Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre.

connaissance de base en géologie : grandes structures tectoniques, connaissance en géologie structurale et sédimentaire

L’objectif de cette unité d’enseignement est de donner des clefs de lecture physique et géologique permettant de comprendre les systèmes géothermiques exploitant la chaleur pour un usage direct pour le chauffage, indirect pour produire de l’électricité ou pour la coproduction des métaux stratégiques (e.g. Li). L’apprentissage sera basé sur des connaissances théoriques en géologie et physique et sur un panel de travaux pratiques permettant une reconnaissance et description des structures tectoniques, des faciès, microfaciès, processus diagénétiques et propriétés pétrophysique des réservoirs géothermiques. Les objectifs seront de développer de fortes compétences et connaissances permettant de comprendre les systèmes géothermiques et d’utiliser les données de bases à disposition du géologue explorant ou exploitant cette ressource (données de terrain, forage ou géophysique). L’utilisation de microscopes et le maniement d’outils pétrophysiques sur des échantillons de carottes (macro-échantillons ou lame minces) ainsi que des profils sismiques seront au cœur de l’apprentissage, en prenant des exemples travaillés en recherche au sein de l’Université Paris-Saclay. Un apprentissage réalisé sur des échantillons, diagraphies ou données sismiques de réservoirs dans le Bassin de Paris et le Fossé Rhénan sera proposé. 
En termes de compétences, l’étudiant.e sera capable d’effectuer une reconnaissance géologique, structurale, sédimentologique, pétrographique et pétrophysique fine des gisements géothermiques ainsi que de quantifier les flux à l’aide d’équations. Il.elle utilisera les données à sa disposition afin de reconnaître et proposer des zones cibles à fort potentiel géothermique.

Huit séances de 3h: quatre cours magistraux et quatre travaux pratiques:
- Cours Magistraux
CM1 : Introduction à la géothermie et ses applications (3h)
CM2 : Production d’énergie géothermique : chiffres clés, Équation du transport de chaleur, couplage avec le flux d’eau en milieu poreux et fracturé (3h)
CM3: Contrôle géologiques et structuraux des systèmes géothermiques (3h)
CM4: Architecture géologique et pétrophysique du réservoir (3h)
Travaux pratiques – Exemples d’application (cas d’étude)
TP1: Géologie structurale d’un champ géothermique (interprétation de données de terrain et de géophysique) (3h)
TP2: Observation et description de carottes, mesures pétrophysiques (3h)
TP3: Observation et description de microfaciès en lames minces, reconnaissance des processus diagénétiques, liens avec les propriétés pétrophysiques (3h)
TP4: Utilisation des diagraphies en géothermie - Application au réservoir géothermique de Bobigny Drancy (3h)

Ismail, B. (2016): Advances in Geothermal Energy, ISBN: 978-953-51-2241-8, 174pp. http://www.intechopen.com/books/advances-in-geothermal-energy (open access) https://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2017/03/WEResources_Geothermal_2016.pdf https://www.worldenergy.org

Des connaissances en physique des fluides seront un atout et en particulier sur la conservation de la masse, l’équation de Navier Stokes, les caractéristiques d’un fluide.

Le module de Dynamique de l’atmosphère et de l’océan vise à amener l’étudiant à comprendre la circulation de l’eau et de l’air (océans et atmosphère) sur Terre, ainsi que des phénomènes naturels observés dans l’atmosphère ou dans les océans.

A la fin de cette unité d’enseignement, les étudiants qui ont travaillé seront capables de :

1. Décrire et justifier la circulation de l’eau et de l’air (océans et atmosphère) sur Terre

2. Analyser des échelles spatiales et temporelles d’intérêt pour un phénomène observé, et plus précisément :

• Identifier des échelles spatiales et temporelles adaptées
• Trouver les ordres de gardeurs caractéristiques

3. Utiliser les outils mathématiques pertinents qui permettent d’expliquer la répartition spatiale des variables géophysiques sur Terre (salinité, température, …)

Le cours est organisé en 8 séances de 3h : 1 séance introductive, 3 séances dédiées à la dynamique de l’atmosphère, 3 séances dédiées à la dynamique océanique et une dernière séance dédiée à la soutenance de mini-projets. 

Les enseignements ont lieu à l'OVSQ.

• Physique-Chimie de l’atmosphère, Delmas Robert, Mégie Gérard, & Peuch Vincent-Henri, Belin. 2005
• An introduction to dynamic meteorology, James R Holton, Elsevier

Connaître les différentes roches sédimentaires et leurs propriétés

L'utilisation et l'interprétation des données de forages provenant des sondes enregistrant différents paramètres physico-chimiques (diagraphies) sont un prérequis indispensable dans beaucoup d'études géologiques et hydrogéologiques, aussi bien dans le monde universitaire qu'industriel. Ces outils permettent de reconstruire l'architecture des bassins sédimentaires, leurs propriétés physico-chimiques, leur qualité réservoir (porosité et perméabilité) ou hydrogéologiques. D'un point de vue application, ces techniques sont indispensables à l'exploration pétrolière, à la prospection minière, aux thématiques de stockage géologique des déchets radioactifs ou du CO2, à la géotechnique ou encore à la géothermie et à la gestion des ressources en eau. Il est donc nécessaire de connaître les bases de cette méthodologie de reconnaissance du sous-sol. Cette UE se veut donc intégratrice entre des disciplines variées, et montre les connexions possibles en géosciences entre sédimentologues, hydrogéologues, géophysiciens et géologues, au travers d'une même technique et outils : le forage et les diagraphies.

CM (12h)
- Les principales méthodes et mesures diagraphiques - Utilisation de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) en diagraphie - Application sur des forages du Bassin de Paris - La tomographie géophysique (sismique, résistivité) entre forages - Forages géotechniques

TD (15h)

Initiation au Well-Logging avec un focus sur l'utilisation de l'outil RMN - Reconstruction de logs lithologiques et pétrophysiques. Reconstitution de l'architecture du sous-sol à partir de diagraphies. Exemples de tomographies.

Diagraphies : Acquisition & Applications - O.&L. Serra - Diagraphies différées : bases de l'interprétation (O. Serra).

Connaissances de base en hydrogéologie
Connaissances de base en mathématiques

Les différentes parties du module sont les suivantes :

• Loi de la diffusivité en nappe libre (suite de la Loi de Darcy)
• Pompages d’essai pour quantifier les paramètres hydrodynamiques en aquifère libre et captif
  • Régime permanent (solution de Dupuit, essais par paliers, principe des images)
  • Régime transitoire (solutions de Theis, Jacob, chocs hydrauliques)
• Modélisation quantitative des écoulements en 2D (code MODFLOW)
  • Construction d’un maillage associé à un cas d’étude
  • Définition des conditions limites
  • Calage de la piézométrie par essai-erreur sur la perméabilité
  • Analyse de sensibilité des différents paramètres
  • Retombées pour la protection de la ressource

L’objectif de cette UE est de donner aux étudiants des méthodes, autant théoriques que pratiques, pour optimiser l’exploitation et protéger la ressource en eau souterraine.

Les compétences visées sont les suivantes :

• Savoir utiliser l’équation de la diffusivité et les solutions en situation de pompage à bon escient
• Comprendre les processus qui contrôlent les écoulements en milieu poreux, impliquant les paramètres hydrodynamiques en jeu
• Construire et caler un modèle d'écoulement pour un cas en nappe libre
• Présenter un raisonnement de manière intelligible à l’écrit

Le module alterne entre cours magistraux, exercices d’application associés, et pratique de la modélisation sur ordinateur. Des supports sont fournis, autant pour la partie théorique que pratique. Les étudiants sont évalués sur un projet de modélisation et sur un examen final.

Fetter, C.N. (1994) Applied hydrogeology. Prentice Hall, New Jersey

Freeze, R.A., Cherry, J.C. (1979) Groundwater. Prentice Hall, New Jersey

Hiscock, K. (2005) Hydrogeology. Principle and Practice. Blackwell Sciences, Oxford, UK

Kruseman G. P. et de Ridder N. A. (1974) Interprétation et discussion des pompages d’essai, International Institute for land reclamation and improvement, Wagenigen, the Netherlands

Lallemand-Barrès, A., Roux, J.C. (1997) Périmètres de protection des captages d’eau souterraine destinée à la consommation humaine. Manuels et Méthodes, Editions BRGM

Winston, R.B. (2009) ModelMuse—A graphical user interface for MODFLOW–2005 and PHAST: U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6–A29, 52 p., http://pubs.usgs.gov/tm/tm6A29

L3 en Géosciences ou Physique ou Chimie. Bases d'informatique et de mathématique de Licence.

La caractérisation des surfaces par télédétection est largement utilisée en géosciences et dans les disciplines connexes (environnement, urbanisme, géographie…) aussi bien dans les secteurs professionnels que en recherche fondamentale. Ce module a pour objectif d’initier les étudiants à la télédétection spatiale et aéroportée appliquée à différences domaines des Sciences de la Terre, de l’Univers et de l’Environnement (images visible/proche infrarouge mono- et multi-spectrales, images RADAR, données LIDAR altimétriques, données thermographiques...). Divers exemples d’interprétations géomorphologique, hydrologique, géologique et planétaire sont introduits au cours des différents TP, basés sur des outils informatiques (python).

L’ensemble du cours et des TPs s’appuie sur des données aériennes et satellitaires couvrant les bandes spectrales du visible, du proche infrarouge, de l’infrarouge thermique et du radar (photographie aérienne, SPOT, Landsat, Pléïades, Airsar, Radarsat,…).
Différents points seront abordés :
- Rappels de physique du rayonnement et de transfert radiatif
- Introduction au traitement du signal
- Acquisition des données de télédétection (spectroscopie, imagerie, topographie, radar...)
- Analyse de données numériques (amélioration d'image, classification, détection, quantification)

Les séances de cours sont entrecoupées par de nombreux TP durant lesquels les étudiants réaliseront des programmes informatiques en python pour le traitement et l'interprétation des données de télédétection. Un exercice de traitement de donnée sera réalisé par les étudiants en autonomie. En fonction du nombre d'étudiant, les TPs pourraient être dédoublés.

Précis de télédétection.Volume 1, Principes et méthodes / Ferdinand Bonn, Guy Rochon, Sillery : Presses de l'Université du Québec, 1992 (ISBN : 2-7605-0613-4)
Remote Sensing - Models and Methods for Image Processing / Robert A. Schowengerdt, 2007, (ISBN : 978-0-12-369407-2)

Les étudiants devront maîtriser les connaissances des modules de Licence Sciences de la Terre traitant de la Terre solide (tectonique, cartographie, pétrologie, minéralogie, géophysique, sédimentologie).

L'objectif du module est de présenter les grands contextes géodynamiques (extensifs, compressifs, décrochants), leurs caractéristiques et leur évolution dans le temps. Une ouverture sur la "géodynamique" des autres corps solides du système solaire est proposée.

Le module comporte des séances de cours magistraux mais également un important volume de TPs dédiés à la géodynamique d'un domaine polyphasée (le Languedoc). Ces Tps amènent à la découverte de cette région en utilisant les outils de la réalité virtuelle, de la cartographie numérique, de la tectonique traditionnelle. A l'issue des séances de TP, un rapport de synthèse est produit et évalué pour 50% de l'évaluation globale du module. Un examen écrit classique cloture le module (coefficient 50%).

Eléments de Géologie, DUNOD ed.

Thèmes abordés : 

Géomorphologie martienne
Géomorphologie des milieux volcaniques
Géomorphologie des milieux froids
Crises géomorphologiques et transitions climatiques
Risques naturels (cartographie, récurrence, processus)                            Glissement de terrain: stabilité et dynamique
Erosion fluviatile, érosion côtière

De nombreuses disciplines en science de la Terre et de l'Univers font appel à des approches géomorphologiques (hydrologie, étude des risques naturels, paléo-environnements, étude des reliefs et des bassins, planétologie, volcanologie,...).
Ce module vise à présenter les apports de la géomorphologie à la compréhension de notre environnement sur différents exemples d'étude. Les principales méthodes qualitatives et quantitatives seront ainsi abordées de façon concrète.

•Notions de base en géochimie (isotopes …)

Pour suivre cette UE, les étudiants doivent avoir des connaissances de base en chimie ainsi qu'en minéralogie. Ils auront une licence de sciences de la Terre ou de chimie, ou équivalent.

Le module permet l'acquisition d'une compréhension approfondie des principes géochimiques s'appliquant aux systèmes aquatiques continentaux (interactions minéral/solution/gaz), à basse température, et applicables aux problèmes environnementaux (acquisition de la minéralisation des eaux, contamination des eaux, …). Pour cela, les cours sur la chimie des solutions se focaliseront sur les réactions acido-basiques et d'oxydo-réduction dans les eaux, ainsi que sur les interactions eau-minéraux (précipitation/dissolution des carbonates et hydrolyse des silicates). Le système carbonate/eau/CO2 qui contrôle le cycle du carbone à la surface de la Terre sera détaillé (équilibre avec le CO2 atmosphérique ou du sol, diagrammes de Sillen). Les étudiants apprendront aussi à réaliser des modélisations géochimiques de différents types d'eau, à l'aide de logiciels couramment utilisés comme PHREEQCi. Les processus et problèmes étudiés seront choisis dans des environnements continentaux (par exemple : origine de la minéralisation des eaux, drainage minier acide, évolution de la chimie d’une rivière, altération d’une roche).
À l'issue de cette UE, les étudiants comprendront les équilibres chimiques dans les eaux naturelles, sauront réaliser une modélisation chimique de l'eau et sauront appliquer leurs connaissances à différents environnements continentaux.

Des cours théoriques ont pour but de présenter les notions fondamentales nécessaires à la compréhension de la minéralisation des eaux continentales. Ces notions seront utilisées au cours de travaux dirigés basés sur des données de la littérature scientifique. Trois séances seront dédiées à l'initialisation à la modélisation géochimique sur PC (logiciel Visual Minteq). Les enseignements théoriques et dirigés ont lieu sur le campus d'Orsay. En première session, l'évaluation comporte une part de contrôle continu (40%) et un examen final (60%). En seconde session, l'évaluation porte uniquement sur un examen final.

Les cours de Paul Arnaud - Chimie générale - 8e édition, 2016. Dunod. 
Appelo, C. and Postma, D. (2005) Geochemistry, Groundwater and Pollution. 2nd Edition, Balkema, Rotterdam. http://dx.doi.org/10.1201/9781439833544 
Sigg, Behra et Stumm, (2014) Chimie des milieux aquatiques - 5e édition (Cours et exercices corrigés), Dunod.

« Ecologie du système plante-sol »

« Ecophysiologie des Plantes Alpines »

« Ecologie trophique et réseaux (études de cas et changement globaux) »

« Cycle du carbone (échelle globale et écosystème) » et « écologie fonctionnelle humaine »

« Bilan de carbone global : tendance et anomalies récentes » et « Trajectoire du système Terre en Anthropocène »

« Effets de l’homme sur les cycles biogéochimiques (cycles N et P) »

« Introduction à l'ingénierie écologique »

L’écologie fonctionnelle est une branche de l’écologie centrée sur l’étude des échanges de matière et d’énergie entre les organismes et leur environnement. 

Dans cette UE, nous nous intéresserons aux mécanismes écologiques fondamentaux régissant le fonctionnement des écosystèmes, en considérant une diversité d’échelles et d’organismes. 

Nous aborderons le fonctionnement du système plante-sol, l’écophysiologie des plantes alpines, ainsi que les dynamiques trophiques et les réseaux écologiques dans le contexte des changements globaux. 

Nous approfondirons les grands cycles biogéochimiques (carbone, azote, phosphore), en mettant l’accent sur leur perturbation par les activités humaines et les anomalies récentes du bilan carbone global ; et réfléchirons aux trajectoires possibles du « système Terre » à l’heure de l’Anthropocène. 

Nous réfléchirons enfin à la place de l’humain en tant que composante des systèmes écologiques en nous demandant :

• Pourquoi dégradons-nous les écosystèmes? (Introduction à « l’écologie fonctionnelle humaine »)
• Comment pouvons-nous les restaurer? (Introduction à « l’ingénierie écologique »)

Cette UE a lieu tous les mercredi entre septembre et mi novembre.

• Bases de géochimie élémentaire et isotopique (niveau licence)
  - Bases de minéralogie (niveau licence)
  - Bases de sédimentologie (niveau licence)

Les objectifs d'apprentissage de ce module sont les suivants : 
- comprendre la grande diversité des bio-minéralisations, à la fois sur les aspects chimiques, minéralogiques et morphologiques (silice, carbonates, phosphates de calcium…) à l'échelle macroscopique et microscopique.
- comprendre comment la chimie du milieu (pH, redox, température...) va influencer les biominéralisations passées et actuelles
- étudier l'effet du changement climatique et de la pression anthropique sur les organismes actuels
- comprendre comment utiliser ces informations pour étudier les environnements passés et les changements climatiques actuels
- étudier la sédimentation des organismes à biominéralisation et les processus diagénétiques associés
- étudier les biominéralisations d’origine bactérienne
- comprendre comment les bactéries et leur métabolisme peuvent impacter les minéralisations présentes dans un milieu en association avec l’activité anthropique

Le module associe des CM pour la partie théorique à des applications directes du cours sous forme d'exercices. Deux séances de TP de 3h sont prévues en laboratoire (MEB, DRX, loupe binoculaire...). Les cours ainsi que les TP ont lieu sur le campus de l'Université Paris-Saclay.

• Paléontologie et évolution des invertébrés (Dunod)
  - Sédimentologie (Dunod)

• Travail sur le terrain, utilisation d’outils d’acquisition et de traitement de données.
• Synthèse, rédaction de rapport.

Les étudiants passent un total de deux semaines sur le terrain. Six stages d'une semaine sont offerts dont les étudiants en choisissent deux :
Hydrologie-Hydrogéologie (Basse vallée de la Somme)
Imagerie géophysique (France, Allemagne ou Angleterre) - stage en anglais
Sédimentologie-Tectonique (Corbières-Cévennes)
Dynamique littorale (Baie de Somme)
Évolutions géomorphologiques du relief (Auvergne)
Physique et chimie de l'atmosphère.

Durant 2 stages aux choix, l'étudiant s'initie à : -Construire un modèle conceptuel à l'échelle d'un objet hydro(géo)logique en milieu agricole (Hydrologie-hydrogéologie) -A reconstituer les milieux de sédimentation marine et continentale et à observer les déformations cassantes à l'échelle de l'échantillon jusqu'au bassin sédimentaire (sédimentologie et tectonique) -la dynamique littorale pour observer des processus sédimentaires actuels à récents pour se rendre compte de la vitesse des phénomènes ( Baie de Somme ). -à la cartographie et à la reconstitution structurale des appareils volcaniques et à l'analyse géomorphologique (géomorphologie volcanique) -un panel d'expériences sur les gaz liés à la pollution des basses couches de l'atmosphère et au réchauffement climatique (observation de la physique et chimie de l'atmosphère).

Deux semaines de terrain, suivant les choix de l'étudiant.

Connaissance du monde professionnel et de recherche
Apprentissage de l'autonomie, prise de décision, rédaction et synthèse.

En laboratoire : apprentissage de la démarche scientifique - savoir s'approprier un problème, apprendre à établir une bibliographie scientifique, suivre la mise en place d'un protocole, participer à l'expérimentation jusqu'à la production de la donnée scientifique et son interprétation. 

En entreprise : découvrir le monde de l'entreprise, comprendre la structure et le mode de fonctionnement, mettre en pratique les connaissances théoriques, développer des compétences transversales, contribuer à une mission concrète.

Les étudiants doivent chercher un sujet ou une place dans une entreprise ou un laboratoire pendant le premier semestre et le début du deuxième semestre. La deuxième moitié du second semestre sera consacrée à temps plein au travail sur ce projet pendant 6 semaines au minimum. Un rapport écrit est à rendre à la fin du second semestre, suivi d’une présentation.

Un stage en entreprise peut durer plus de temps et peut se prolonger sur tout l'été, mais la rédaction d'un rapport et/ou la soutenance orale se font quand même après les six initialement définies sur les résultats obtenus jusque-là. Le sujet doit donc être posé de façon à pouvoir espérer un résultat préliminaire ou partiel après six semaines de travail.