Développement d'un système analytique pour la datation in situ des roches martiennes par la méthode K-Ar

Sur Mars, la datation par comptage de densité de cratères est actuellement la seule méthode utilisée pour dater les surfaces planétaires. Cependant, sur Mars, elle n a pas encore été corrigé et complété par des datations absolues. Ce travail consiste à développer un prototype démontrant le potentiel d une nouvelle approche expérimentale basée sur la méthode K-Ar pour dater les roches martiennes in situ. L objectif à terme est de proposer une solution instrumentale de datation absolue pour un futur rover d exploration.Un laser Nd :YAG quadruplé pour tirer à 266 nm ablate un échantillon basaltique mis sous vide secondaire. L observation du plasma par Laser Induced Breakdown Spectroscopy apporte des informations sur la concentration en K et sur la nature chimique et minéralogique de la cible. Puisque l ablation est faite par un laser UV et sous vide secondaire, l ablation est reproductible par minéralogie. La reconnaissance stoechiométrique permet donc d estimer la masse vaporisée. Après purification des gaz libérés, un spectromètre de masse quadripolaire détermine la quantité d argon.L ensemble de ces mesures pourvoit un âge avec une incertitude théorique de 13% dans les meilleures conditions.Les calibrations du dispositif expérimental ont apporté de nombreuses informations sur des effets sur les spectres LIBS provoqués par l ablation sous vide secondaire. L augmentation de la pression e tla variation de géométrie du cratère d ablation ont des effets opposés sur les pics des éléments.Nous avons aussi démontré que l instrument était capable de mesurer l âge de la mésostase de roche basaltique et qu il offre des perspectives intéressantes sur certaines phases minérales comme la biotite.Crater counting is the only method used on Mars to give relative geochronological information but it never had been fitted and corrected by absolute geochronology. This work is about the development of a new prototype demonstrating the ability of a protocol using in situ K-Ar dating. The goal is to propose a solution of an absolute geochronology for the next explorations rovers. A quadrupled Nd:YAG laser at 266 nm ablates a basaltic sample under high vacuum. The light collection by a spectrometer (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) gives the rate of potassium and the chemical or the mineralogy of the target. Thanks to the specificities of the ablation in highvacuum and with a UV laser, the ablated mass has a good reproducibility per mineralogy. Thus, theLIBS identification gives an estimation of the ablated mass. After the purification of the released gas,a quadrupole mass spectrometer determines the quantity of argon. All these measures give an age with a theoretical uncertainty of 13% in the best conditions.The calibration of the experiment had given new information about the effects on LIBS spectrarelated to the ablation under high vacuum. The rise of the pressure and the variation of geometry of the pit have opposite effects on the elements peaks. We also demonstrated that the instrument was capable of measuring the age of the groundmass of basalt and has some interesting perspectives on some mineral phases such as biotite.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

El efecto de los ciclos climáticos en las variaciones del nivel del mar

Ejemplar dedicado a: Miscelánea en homenaje a Emiliano Aguirre. GeologíaPeer reviewe

The Cassignol technique for potassium—Argon dating, precision and accuracy: Examples from the Late Pleistocene to Recent volcanics from southern Italy

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Reconstitution de l'évolution morpho-structurale et de la dynamique éruptive du massif du Cantal (relation avec la distribution spatio-temporelle du volcanisme du Massif Central (France))

Le massif du Cantal, localisé dans la province volcanique Cénozoïque du Massif Central (France), est le plus grand complexe volcanique Miocène d Europe. Il est majoritairement constitué de brèches volcanoclastiques qui lui confèrent des dimensions impressionnantes et une morphologie surbaissée. Des observations de terrain, couplées à des datations K-Ar, nous ont permis de reconstituer l évolution morpho-structurale, la dynamique éruptive et l histoire volcanique du massif. Après avoir contraint dans l espace et dans le temps une séquence stratigraphique identique tout autour du massif, nous montrons qu il existe des évidences chrono-stratigraphiques, structurales et géomorphologiques en faveur de la formation d une caldeira centrale de 8 x 10 km il y a environ 8 Ma occupée par un lac. L étude morphologique et sédimentologique de la principale unité bréchique du massif, le Grand Écoulement Bréchique, nous a conduit à le définir comme l un des plus importants debris flow syn-éruptifs connus au monde dont nous estimons un volume de l ordre de 100 km3. Nous proposons que cet écoulement résulte d une éruption sous-lacustre intracaldeira majeure. L interaction entre un magma juvénile et l eau du lac de caldeira, selon un dynamisme surtseyen, a initié la formation du debris flow qui s est propagé sur les pentes externes du volcan à 360 jusqu à plus de 25 km de sa source. Cette étude ouvre des perspectives d une part quant aux risques volcaniques liés aux éruptions sous-lacustres intracaldériques majeures, et d autre part quant à la possibilité de reconstituer la morphologie passée de la source d un écoulement bréchique volcanoclastique âgé de plusieurs Ma, par l étude de son dépôt selon des critères sédimentologiques et morphologiques.Dans un deuxième temps, la combinaison de nouvelles datations K-Ar et d observations de terrain nous ont permis de reconstituer l histoire volcanique du plateau du Cézallier, siège de la plus jeune activité volcanique de France métropolitaine, du plateau de l Aubrac, et également la chronologie du volcanisme le long du Sillon Houiller. Nous avons pu ainsi établir les relations spatio-temporelles entre le massif du Cantal et les provinces volcaniques adjacentes révélant le rôle important des fractures héritées de l Hercynien pour la remontée des magmas. Nous confirmons ainsi une migration spatio-temporelle vers le nord du volcanisme en Auvergne. Finalement, l acquisition au cours de ce travail de 47 nouveaux âges K-Ar de 12,8 Ma à 9 ka complète la chronologie du volcanisme du Massif Central en précisant sa distribution spatio-temporelle.The Cantal massif, located in the French Cenozoic volcanic province, is the largest Miocene volcano in Europe. It is mainly composed of volcaniclastic breccias giving impressive dimensions and a shield-like morphology. Field observations, coupled with K-Ar datings, allowed us to reconstruct the morpho-structural evolution, the eruptive dynamics and the volcanic history of the massif. We first constrained a stratigraphic sequence which is identical all around the massif. Then, we show that it exists from chrono-stratigraphic, structural and geomorphologic evidences a 8 x 10 km central caldera ca. 8 Myrs ago occupied by a lake. The sedimentological and morphological study of the main breccia unit, the Large Breccia Flow, led us to define it as one of the largest syn-eruptive debris flow in the world. We estimate its volume at ca. 100 km3. We propose that this debris flow resulted from a major intracaldera lake eruption. The interaction between a juvenile magma and the water of the caldera lake, with a surteyan dynamics, initiated the debris flow that propagated on the external slopes of the volcano at 360 until 25 km from its source. This study opens outlets on one hand to volcanic hazards related to major intracaldera lake eruptions ; on the other hand, we show that it is possible to reconstruct the former source morphology of a several Myrs-old volcaniclastic breccia flow by studying the sedimentological and morphological criterion of its deposit.Furthermore, the combination of new K-Ar datings with field observations allowed us to reconstruct the volcanic history of the Cézallier plateau (site of the youngest volcanic activity in the continental France), of the Aubrac plateau, and also the volcanism along the Sillon Houiller. Consequently, we established the spatio-temporal relationships between the Cantal massif and the adjacent volcanic provinces, highlighting the important role of the Hercynian inherited fractures in the magmas ascent. We thus confirm the spatio-temporal migration toward the north in Auvergne. Finally, the acquisition of 47 new K-Ar ages ranging from 12.8 Ma to 9 ka conveys new time constraints on the chronology of Massif Central volcanism by precising its spatio-temporal distribution.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Nouveaux éléments de chronologie du volcanisme Pléistocène du bas Vivarais (Ardèche, France) par thermoluminescence

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Datation potassium-argon de roches volcaniques du Pléistocène supérieur et de l'Holocène : exemple de l'Italie du sud ; application à l'archéologie

ABSTRACT Very recent volcanic events may be dated by using a new technology of the K/Ar dating method. Measurements on samples collected in the South of Italy gave approximate dates in agreement with historical data. Therefore such a method may be used either to characterize tephras in connection with archaeological stratigraphies or to find the geological origin of artefacts.RÉSUMÉ En utilisant une nouvelle technologie pour la méthode du Potassium-Argon il est possible de dater certains événements volcaniques récents. Ainsi des dates encore peu précises mais compatibles avec les données historiques ont été obtenues sur des volcans du Sud de l'Italie. Ces résultats montrent que la méthode peut être employée pour caractériser certains tephra repérés dans des stratigraphies archéologiques ou pour situer la provenance du matériel de certains artefacts.Lefèvre Jean-Claude, Gillot Pierre-Yves. Datation potassium-argon de roches volcaniques du Pléistocène supérieur et de l'Holocène : exemple de l'Italie du sud ; application à l'archéologie. In: Bulletin de la Société préhistorique française, tome 91, n°2, 1994. pp. 145-148

Une phase éruptive exceptionnelle dans l'histoire récente du Piton des Neiges (île de la Réunion) : l'éruption de "la dalle soudée"

International audienceUne séquence de produits, superposant coulées pyroclastiques, coulées de lave et projections soudées ("dalle soudée"), affleure sur les versants nord, ouest et sud du Piton des Neiges, où leur volume est estimé à 20km3. De nature mugéaritique, ils ont été émis lors d'une phase éruptive majeure, terminée par la formation de la caldeira II. Datés de 223000 ans (K/Ar) et grâce à leurs relations chronostratigraphiques, ils permettent de préciser le schéma d'évolution morphostructurale du massif lors de sa période à laves différenciées alcaline

Histoire éruptive des volcans du secteur occidental des Iles Eoliennes (sud de la mer Tyrrhénienne, Italie) et évolution temporelle du magmatisme

Les Iles Eoliennes se construisent sur la marge nord du socle calabro-péloritain dans un contexte de convergence entre les plaques africaine et européenne. Nous nous sommes intéressés aux volcans du secteur occidental des Iles Eoliennes. Ils contiennent une large gamme de magmas typiques des zones de convergence, allant des séries calco-alcalines (CA) aux séries potassiques (KS) en passant par les séries CA riches en potassium (HKCA) et les séries shoshonitiques (SHO). Ces magmas sont émis en moins de 300 ka, ce qui atteste de la complexité de l'évolution volcano tectonique de la province. Trente sept nouvelles données géochronologiques, combinées à une analyse géochimique de soixante treize échantillons et une étude géomorphologique nous ont permis de contraindre l'évolution temporelle du magmatisme et des structures morphologiques. Avant 180 ka, les volcans de Filicudi, Salina et Lipari ont une activité émergée et les magmas émis appartiennent principalement aux séries CA, avec quelques magmas HKCA à Lipari. Après 120-130 ka, les volcans d'Alicudi et Vulcano se construisent aux extrémités Ouest et Sud de l'archipel. Les magmas d'Alicudi sont les plus primitifs de l'archipel. Vulcano et Lipari émettent des magmas HKCA et SHO, alors que des magmas CA sont produits à Filicudi et Salina. Apres 40 ka, Filicudi émet des magmas mafiques HKCA ; Alicudi et Salina des magmas CA ; et Lipari et Vulcano des produits SHO. A l'échelle de l'arc, des variations majeures du chimisme des magmas ont lieu vers 120 et 40 ka et seraient liées à des changements régionaux. A l'échelle locale, l'évolution des magmas est plus complexe et reflète différents processus spécifiques à chaque volcan.The Aeolian Islands arc is a complex volcanic province located on the continental margin of the Calabro-Peloritan basement. It emplaced in a geodynamic setting linked to the convergence of African and European plates. In this study, we focused on the western volcanoes of Aeolian Archipelago. They contain the range of geochemical compositions typical of convergence settings, from calc-alkaline (CA) to shoshonitic series (SHO) through high-K CA (HKCA). These magmas were emitted in a short span time of less than 300 ka that attests to the complexity of the volcano-tectonic evolution of this province. We report on thirty seven new geochronological data, on seventy three new geochemical data and on geomorphological analysis to study the temporal evolution of magmatism and of morphological structures. Before 180 ka, only Filicudi, Salina and Lipari volcanoes had emerged activity and emitted CA magmas, with minor HKCA products at Lipari. After 120-130 ka, Alicudi and Vulcano volcanoes emerged simultaneously to the western and southern extremities of the archipelago. Alicudi magmas have the more primitive composition. SHO and HKCA products were emitted on Lipari and Vulcano, while only CA magmas were emplaced on Filicudi and Salina. After 40 ka, Filicudi emitted mafic HKCA magmas while Alicudi and Salina emitted mainly CA magmas. Products of SHO affinity were emplaced at Lipari and Vulcano. At the scale of the archipelago, two main magma composition changes occurred around 120 and 40 ka that would have been caused by regional changes. At the scale of a single volcano, the magmatic evolution is more complex reflecting different processes specific to each volcano.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Comments on “Epiclastic deposits and “horseshoe-shaped” caldeiras in Tahiti (Society Islands) and Ua Huka (Marquesas Archipelago), French Polynesia” by Clément et al. (2003)

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Chronologie 40Ar/39Ar et K/Ar de la dislocation du plateau éthiopien et de la déchirure continentale à la corne de l'Afrique depuis 30 Ma

Ce travail de thèse présente le développement et la mise au point d'un procédé original pour la datation par la technique 40_Ar/39_Ar. Le cœur de ce système, un spectromètre de masse utilisant la collection simultanée des cinq isotopes de l'argon, est aujourd'hui unique à l'échelle internationale. Tout d'abord testé et validé sur des échantillons géologiques standard, ce système a permis de réaliser, dans sa configuration actuelle, des analyses de grande qualité sur les roches volcaniques de l'Ethiopie, avec une reproductibilité analytique de l'ordre de 0.2%. Il est maintenant communément admis que les grands traps basaltiques sont en étroite relation avec les grandes déchirures continentales. C'est notamment le cas du point chaud Afar localisé dans un contexte extensif de point triple. Un des objectifs de cette thèse est d'apporter, à la lumière de 28 et 68 nouvelles données acquises, respectivement, en 40_Ar/39_Ar et K/Ar, des contraintes temporelles sur l'épanchement du point chaud et sur les prémices de l'ouverture continentale. Pour cela, des laves et des granites d'ouverture ont été échantillonnées sur les trois zones géographiques aujourd'hui désunies, c'est-à-dire sur les hauts plateaux éthiopiens, yéménites et somaliens, ainsi que le long de leurs escarpements aux marges de la dépression Afar. Nos résultats attestent de l'édification rapide des grands traps (en moins de 1 Ma, pour l'essentiel de la pile volcanique) et d'une initiation du volcanisme autour de 30.2 Ma. Les prémices de l'ouverture apparaissent en conséquence totalement synchrones de cette phase, comme l'indique la mise en place de granites, dès 30 Ma. Les résultats de cette étude sont repris et discutés de manière plus générale, afin de préciser et de proposer un schéma global d'évolution depuis 30 Ma.We present here a new analytical system for 4O_Ar/39_Ar dating that relies onto an original 180ʿ sector multiple collection mass spectrometer with five faraday cups. Results of preliminarily experiments undertaken on geological standard minerals highlight the good behavior of this new instrument for step heating analyses. The age reproducibility of successive steps lead to analytical errors lower than 0.2 %. Such a system appears today unique on the international plan for 40_Ar/39_Ar routine dating. This new penta-collector MS enabled us to perform highly reproducible 40_Ar/39_Ar dating of Ethiopian volcanics. It is now admitted that continental flood basalt volcanism has a strong relationship with continental break-up. The Ethiopian-Afar plume has been linked to the early opening of the Afar depression, where the propagation of Red Sea and Gulf of Aden within the depression is still an ongoing process. The purposes of this study are to constrain the emplacement and duration of the trap series, and to reconstruct the eruptive chronology of the earlier opening stages, since the initiation of the fracturation. Twenty-eight 40_Ar/39_Ar and 68 K/Ar new ages data have been performed on volcanic series and granitic bodies, sampled on the plateaus (Ethiopian, Yemenite, Somalian) and along their boundaries on the Afar margin. Our results support that the onset of traps volcanism took place around 30 Ma, with a duration lower than 1 Myr. The emplacement of granitic bodies as early as 30 Ma argues for a synchronous initiation of the opening. Finally, all results obtained in this study on both plateau and rifted margin areas helped us to propose a global scheme for the evolution of the Afar depression since 30 Ma.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF