Géochimie du Niobium et du Tantale : distribution et fractionnement de ces deux éléments dans les différents réservoirs terrestres

The first part of this study deals with the distribution of Nb and Ta at microscopic scale in mantle rocks. Their concentration was measured by EPMA in titanium-oxides to constrain the role of these microphases in the Nb-Ta fractionation. The second part adresses the distribution of Nb and Ta at the scale of whole Earth. ICP-MS analyses were performed in representative samples to constrain the variations of Nb/Ta, Nb/Th and Ta/La ratios in the main geochemical reservoirs. These data indicate that most of the Silicate Earth is characterized by sub-chondritic Nb/Ta ratios ( Our data do not support the idea that the subchondritic Nb/Ta ratio of the Silicate Earth would be balanced by a super-chondritic, subduction-related material, recycled and « hidden » in deep-seated mantle. Evidence against this hypothesis include : (1) the observation that the Nb/Ta value of arc volcanism is not significantly lower than the oceanic basalt value, on average, (2) the fact that the low Nb/Ta signature of the continental crust is not inherited from subduction, but merely the reflection of within-crust differenciation processes, and (3) our data on oceanic basalts do not reveal the existence of a high Nb/Ta component in their source. Finally, whole Earth inversion of Nb, Ta, Th and La data indicates that the sub-chondritic Nb/Ta signature of the Silicate Earth may be accounted for by incomplete segregation of Nb from the core in the early evolutionnary stages of the Earth. The distribution coefficient of Nb between core and primitive mantle would be 0.25 ± 0.08, a value which is well consistent with recent metal/silicate experimental data.La première partie de cette étude concerne la distribution de Nb et Ta à l'échelle microscopique dans les roches mantelliques. On a mesuré à la microsonde électronique leurs concentrations dans des microphases titanifères (rutile), afin d'étudier le rôle de ces phases dans le fractionnement des deux éléments.La seconde partie concerne la distribution de Nb et Ta dans les différentes enveloppes terrestres. A partir d'analyses en roche totale par ICP-MS, on a étudié les variations des rapports Nb/Ta, Nb/Th et Ta/La dans les grands réservoirs géochimiques représentant la Terre Silicatée. La plupart ont un rapport Nb/Ta moyen infrachondritique (Trois raisons nous conduisent à réfuter l'hypothèse d'un réservoir à Nb/Ta élevé « caché » dans le manteau convectif et alimenté par les zones de subduction, proposée pour contrebalancer ces valeurs infrachondritiques: (1) la valeur moyenne de Nb/Ta dans les arcs n'est pas significativement inférieure à celle des basaltes océaniques, (2) les valeurs faibles de Nb/Ta dans la croûte continentale ne sont pas un héritage de la subduction mais l'aboutissement de la différenciation intracrustale et (3) l'étude des basaltes océaniques n'a pas révélé de composant mantellique à Nb/Ta élevé dans leur source.Finalement, l'inversion des données de Nb, Ta, Th et La à l'échelle de la planète montre qu'une incorporation de Nb dans le noyau peut expliquer le rapport infrachondritique de la Terre Silicatée. Les résultats fournissent une estimation du coefficient de partage de Nb entre noyau et manteau primitif de 0,25 ± 0.08, en accord avec les données expérimentales récentes

Determination of Nb, Ta, Zr and Hf in micro-phases at low concentrations by EPMA

Depletion of high field strength elements (HFSE: Nb, Ta, Zr, Hf) relative to other lithophile trace elements in arc magmas and variations of Nb/Ta and Zr/Hf ratios in mantle-derived rocks can be addressed through studies of minerals, which concentrate and fractionate these elements. The presence of rutile, a common accessory Ti-oxide phase in various mantle rocks, has often been invoked to explain the Nb and Ta depletion in arc lavas because it has the highest HFSE abundances among the known mantle minerals. In this study, we measure the concentrations of Nb, Ta, Zr and Hf (at > 200 ppm) in rutile of two metasomatized mantle lherzolites using a Cameca SX-100 electron microprobe and obtain Nb/Ta ratios with an accuracy of about ±5%. Mass balance calculations indicate that ≤1-5% of Nb and Ta in the rocks reside in major minerals and that the balance is hosted by accessory Tioxides. The Nb/Ta ratios vary signiicantly in nearby rutile grains in both peridotites (17-33, average 23; 12-37, average 21). Therefore, individual rutile grains may not be representative of the total grain population. However, Nb/Ta ratios measured in the bulk rock lherzolites by solution ICP-MS (21 ± 0.3) are within the analytical error of the average Nb/Ta values calculated for 5-7 rutile grains in both samples. These results emphasise that a representative grain selection must be analysed in order to determine trace elements contents of bulk rocks from data on accessory phases. © Springer-Verlag 2002.SCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Géochimie du niobium et du tantale (distribution et fractionnement de ces deux éléments dans les différents réservoirs terrestres)

MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF