Etude petrologique des basaltes oceaniques (ocean indien, mer rouge ocean atlantique) et continentaux (trapps du Deccan, Inde): fonctionnement des reservoirs magmatiques

SIGLEINIST T 75738 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Etude des éléments lithophiles et fortement sidérophiles (Pd, Pt, Ru et Ir) dans les basaltes des dorsales océaniques

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Direct determination of ferrous-ferric concentrations with the electron microprobe

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Pétrogénèse des laves de l'ïle de la Possession (archipel de Crozet) et implications pour les hétérogénéités lithologiques des sources de points chauds

Cette étude présente le premier jeu de données complet en éléments majeurs, traces et en isotopes Sr-Nd-Pb sur les laves du point chaud de Crozet (île de la Possession). La pétrologie et les variations en éléments majeurs de ces laves révèlent une suite magmatique alcaline saturée en silice. Les compositions chimiques des magmas primaires sont estimées à partir d une sélection de laves peu affectées par les processus d accumulation et de mélanges magmatiques et corrigées des effets de la cristallisation fractionnée. Deux estimations extrêmes de magmas primaires sont proposées. La première possède une composition chimique comparable à celles de liquides de fusion partielle expérimentaux d une lherzolite à grenat. La seconde estimation est similaire aux liquides de fusion expérimentaux issus d une éclogite carbonatée. La correction de cristallisation fractionnée est donc une étape critique pour relier la composition en éléments majeurs des laves de points chauds à la présence d hétérogénéités lithologiques dans leur source. A l opposé, les éléments traces terres rares sont moins sensibles à ces incertitudes de correction, et leur inversion révèle dans les deux cas une source péridotitique enrichie en éléments incompatibles par rapport aux chondrites (LaN/SmN=3). Les compositions isotopiques Sr-Nd-Pb ne montrent aucune corrélation avec les éléments majeurs ou terres rares et révèlent une source homogène et enrichie par rapport au réservoir chondritique (_Nd=+4,3). Les isotopes du Pb indiquent la présence de 2 composants mantelliques, l un peu radiogénique de type EM-1 ou DUPAL et l autre plus radiogénique. Leur mélange confère aux laves de Crozet une composition isotopique semblable au type EM-2.We present a new and comprehensive data set of major and trace elements and Sr-Nd-Pb isotopes for Crozet hotspot lavas (Possession island). Major element variations and petrological characteristics define an alkali silica-saturated magmatic suite. I estimate two extreme compositions of primary melts on the basis of selected fractionation-corrected lava compositions unaffected by accumulation and magma mixing processes. The first estimation display a major element composition approaching those of experimental partial melts of a garnet-lherzolite, whereas the second is characterized by a composition resembling to experimental partial melts of a carbonated eclogite. These contrasted results reveal that the fractionation correction is a critical step to interpret major element contents in terms of lithological source heterogeneities in oceanic island lavas. The REE systematic appears to be less sensitive to uncertainties in fractionation corrections compared to major elements. The REE inversion of estimated primary melts reveals in both cases a peridotitic source enriched in incompatible elements relative to chondrites (LaN/SmN=3). The Sr-Nd-Pb isotopic compositions do not display any correlation with major elements nor REE contents or ratios and reveal a homogeneous source with moderate time-integrated enrichment relative to the chondritic reservoir (_Nd=+4,3). The Pb isotope systematic indicates the presence of 2 mantle components in the Crozet mantle source, one relatively unradiogenic compatible with an EM-1 or DUPAL signature, and the other one relatively radiogenic. The mixing of both components gives rise to an isotopic signature akin to EM-2 type.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Archéo-atmosphères terrestres (la mémoire des verres archéologiques, propriétés physico-chimiques, vésicules, gaz majeurs et gaz rares)

La composition chimique des atmosphères anciennes est la plupart du temps étudiée et contrainte par les enregistrements des calottes polaires. Dans cette étude, nous proposons une méthode alternative, basée sur l analyse des gaz atmosphériques piégés dans les bulles de verres archéologiques de l Ouest de l Europe, datés entre le Ier siècle et aujourd hui. En effet, des bulles sont créées lors de la fabrication des verres anciens, soit par dégazage de la pâte de verre dans le four, soit par capture de l air ambiant, lors de la mise en forme des objets. Notre approche géochimique, met en évidence, dans un premier temps, une évolution des paramètres physico-chimiques des verres au cours du temps, pouvant être liée à une évolution des technologies verrières. Dans un second temps, l étude de la VSD montre des distributions de tailles de bulles, bimodales pour les verres plats et unimodales dans les autres cas. Les compositions en gaz majeurs des vésicules montrent une dichotomie compositionnelle entre ces deux populations de bulles : l une étant de type dégazage (100%CO2), l autre étant de nature atmosphérique polluée. L excès de CO2, dans ce dernier cas, peut être expliqué, soit par des mélanges entre des gaz polluants et atmosphériques, soit par des réactions intrabulles avec des suies capturées (observées au MEB). Afin de s affranchir de ces réactions et d identifier des gaz atmosphériques, on propose alors une approche isotopique des gaz rares, espèces inertes chimiquement et présentes dans l atmosphère. Leurs rapports isotopiques mettent en évidence un enregistrement probable d une atmosphère ancienne dans les verres.The atmospheric components of past climatic changes are often constrained from ice records of polar ice sheets. In this study, we propose an alternative method based on analyses of atmospheric gases trapped in bubbles of archaeological glasses from the Western Europe and dated between the Ist century BC and the present. Indeed, during the shaping of ancient glasses, bubbles are created in glass paste (melting and glass-paste degassing), or from the step of glass working in open air, where the surrounding atmosphere could be trapped. In first time, our geochemical approach evidences the evolution in time of physical and chemical properties of archaeological glasses, linked with evolution of glassmaking processes. In second time, the study of VSD of these glasses show a bimodal size bubbles distribution in flat glasses and an unimodal in the other kind of glasses. Geochemical analyses of major gases included in bubbles in flat glasses, show a chemical dichotomy between two groups of bubbles, independent of chemical composition of glass paste. The smallest bubbles are exclusively composed of CO2, whereas the largest are rich in N2 (~80%), poor in CO2 (~15%), contained Ar (~1%), and sometimes O2, like-looking of an modified atmospheric composition. The excess of CO2 could be explained by mixing between atmospheric trapped gases and furnace/combustion gases, and/or chemical reaction with particular soots (observed by SEM). So, a discrimination between the contaminants and ancient atmospheric gases could be proposed using isotopic measurements of insert species like noble gases. The archaeological glasses could appears like a new complex source of archeo-climatic recording.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Cartographie globale des flux de CO2 à l'axe des dorsales océaniques (une approche pétrologique)

Les mesures de la vésicularité dans les basaltes sont importantes car elles sont directement liées au dégazage des magmas, qui est le paramètre clé pour comprendre les transferts de gaz de l intérieur de la Terre vers l hydrosphère et l atmosphère. Mais de telles données sont rares empêchant toute approche globale. Pour pallier ce problème, nous avons déterminé très précisément les caractéristiques de la vésicularité de 64 verres basaltiques de ride médio-océanique. Les distributions de taille des bulles (VSD) montrent que les MORBs de l Océan Pacifique ont des vésicularités en moyenne 14 fois plus faibles, des diamètres moyens de bulles 5 fois plus faibles et des densités de bulles 3 fois plus importantes que ceux provenant des océans Atlantique et Indien. La comparaison des vésicularités avec une large gamme de paramètres chimiques et physiques ont mis en évidence l influence de 3 paramètres sur la vésicularité des MORBs. Le paramètre principal contrôlant la vésicularité des basaltes est le taux d accrétion (50%) et dans une moindre mesure la profondeur d éruption et l enrichissement en éléments incompatibles du manteau (25% chacun). La relation empirique, reliant le logarithme de la vésicularité en fonction du taux d accrétion, de la profondeur de l axe de la dorsale et du rapport K2O/TiO2, a permis de calculer pour la première fois le flux de CO2 émis par chaque segment de dorsale. Le flux de CO2 total est de 5,8+-1,6.1011 mol/an et la teneur moyenne en CO2 dans le manteau de ppm, avec des valeurs plus élevées à proximité des points chauds. Le flux de CO2 provenant du volcanisme le plus important de la Terre ne représente donc que 0,1% du flux anthropogéniqueVesicularity measurements in basalts are important because they are directly linked to magma degassing, the key parameter to understand gas transfer from the Earth interior to the hydrosphere and atmosphere. But such data are limited, preventing any global approach. In order to circumvent this problem, vesicularity characteristics have been precisely determined on 64 mid-ocean ridge basalts. Vesicle size distribution (VSD) shows that Pacific MORBs have vesicularities and mean diameter respectively 14 times and 5 times lower and bubble density 3 times greater than the ones from the Atlantic and Indian oceans. The comparisons of the vesicularities with a large range of geochemical and geophysical parameters suggest that 3 parameters control MORB vesicularity. We show that the main parameter is the spreading rate (50%), and to a lesser extent eruption depth and mantle compositional variations (25% each). The empirical equation defining the logarithm of vesicularity as a function of spreading rate, depth axis ridge and the K2O/TiO2 ratio, allows the calculation for the first time of the CO2 flux released at each ridge segment. CO2 total flux is 5.8+-1.6.1011 mol/yr and the mean CO2 content of the mantle is ppm, with higher values near hot spots. CO2 flux from the most important volcanic activity on Earth is only 0.1% of the anthropogenic fluxNANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Occurrence of high-Al N-MORB along the Easternmost Southwest Indian Ridge

One of the deepest and slowest part of the mid-ocean-ridge system lies within the easternmost part of the Southwest Indian Ridge between 61\ub0E and 69\ub0 E. In this region, a distinctive sea-floor terrain characterized by high-relief segments separated by long, deep tectonized sections shows a predominance of tectonic over magmatic extensional processes, suggesting an unstable and weak, but locally focalized magma supply. Other features of this section include the absence of long-lived transforms, thick lithosphere, high upper mantle seismic wave velocities and thin oceanic crust (4-5 km). When compared to other ridge segments, most MORB erupted along this section distinguish themselves by their higher Na2O, Sr and Al2O3 compositions, very low CaO/Al2O3 ratios relative to TiO2 and depleted heavy rare-earth element (REE) distributions. Another peculiar feature is their subparallel LREE enriched patterns. The high-Al-MgO magma type erupted periodically around the ridge system is also found in this region at 61.93\ub0E. These lavas are characterized by high Al2O3 (> 17 wt. %), MgO (> 8.8 wt. %) and FeO contents, low SiO2 (< 49 wt. %) and Na2O and very low TiO2 (< 1 wt. %), and a LREE depleted pattern compared to the main population. At slightly lower MgO, sporadically, two other dredges located at 63.36-63.66\ub0E share some of these distinct compositional characteristics. As a whole, these lavas are the most depleted in highly incompatible elements, but are also characterized by an offset toward lower MREE/HREE ratios relative to the main population. These peculiar basalts are not parental to the more common lower MgO compositions and cannot be related to them by fractional crystallization alone. Instead, their major element features, and the occasional presence of positive Eu and Sr anomalies might indicate assimilation of plagioclase cumulates, while their offset in MREE/HREE might require a multistage melting evolution with an earlier event in the garnet stability field