Dissertations / Theses on the topic 'Différenciation magmatique'

La particularité de l’Oldoinyo Lengai à émettre des laves natrocarbonatitiques fait de ce volcan un laboratoire naturel pour l’étude de la genèse de ces magmas. De nouvelles mesures isotopiques en hélium nous ont permis de constater que la signature des fumerolles est constante depuis 1988 malgré le changement morphologique considérable du cratère sommital lors de la dernière éruption subplinienne de 2007-2008. L’alternance des éruptions explosives et effusives n’engendre donc aucune modification majeure dans l’organisation du système hydrothermal qui est par conséquent profondément enraciné. Les xénolites cogénétiques qui ont été émis lors de l’éruption de 2007-2008 permettent d’étudier directement les processus magmatiques qui se déroulent dans la chambre magmatique active. La comparaison des signatures isotopiques des gaz rares (hélium) de la chambre magmatique et des volcans silicatés de la région d’Arusha montre que les deux types de magmatisme ont une source analogue identifiée comme un manteau lithosphérique subcontinental préalablement métasomatisé par des fluides asthénosphériques. De plus, ces signatures isotopiques confirment l’absence de contaminations crustale lors de la remontée du magma entre le manteau source et la surface. Une description pétrographique de détail couplée à une approche thermobarométrique, ainsi qu’à la détermination des modèles de solubilité des volatils dans les liquides phonolitiques, nous a permis d’identifier l’évolution du liquide dans la chambre magmatique et ses paramètres de stockage. Les résultats nous révèlent que le magma injecté en 2007 a une composition phonolitique et des teneurs élevées en volatils (3.2 wt.% de H2O et 1.4 wt.% de CO2) ainsi qu’une température d'environ 1060° C. Ce magma évolue ensuite dans la chambre magmatique crustale se trouvant à 11.5±3.5 km de profondeur jusqu’à atteindre une composition de néphélinite et une température de 880°C. Pendant sa différenciation, le magma silicaté s’enrichit en calcium, sodium, magnésium et fer alors que sa concentration en silice, potassium et aluminium décroit. Ces résultats concordent avec les précédents relatifs à cette éruption, ou aux produits volcaniques plus anciens émis tout au long de la vie du volcan. Cette similarité suggère qu’aucun changement majeur n’ait eu lieu dans l’organisation de la plomberie du volcan Oldoinyo Lengai au cours de son évolution. Les mesures en éléments traces (REE, HFSE et LILE) dans les minéraux cristallisés lors de cette séquence de différenciation, et les inclusions magmatiques associées montrent un enrichissement pouvant atteindre de 100 à 1000 fois la composition du manteau primitif. Une étude expérimentale préliminaire s’appuyant sur la composition du liquide de recharge (phonolite) et les conditions (P, T) identifiées pour la chambre magmatique nous a permis de reproduire l'immiscibilité entre un liquide silicaté et carbonatitique, processus à l’origine de la formation des carbonatites de l’Oldoinyo Lengai. La poursuite de ces travaux expérimentaux permettra de mieux contraindre la genèse des magmas carbonatitiques et ainsi comprendre les processus en jeux dans l’enrichissement en éléments traces des magmas carbonatitiques<br>The uniqueness of Oldoinyo Lengai to emit natrocarbonatite lavas makes this volcano a natural laboratory to study the genesis of these magmas. New helium isotopic data permit to assert that the signature of the fumaroles has been constant since 1988 despite the radical morphological change of the summit crater after the last sub-Plinian eruption in 2007-2008. The alternation of the effusive and explosive eruptions does not cause major modifications in the hydrothermal system architecture, which is inferred to be deeply rooted. Cognate xenoliths that were emitted during the eruption in 2007-2008 represent a unique opportunity to document the igneous processes occurring within the active magma chamber. The comparison between the noble gas (helium) isotopic compositions of the active magma chamber and those of the other silicate volcanoes of the Arusha region indicates that both types of magmatism have similar sources, identified as being a typical sub-continental lithospheric mantle, which was previously metasomatized by asthenospheric fluids. Moreover, these isotopic signatures confirm that no crustal contamination has occurred during the magma ascent from the mantle to the surface. Detailed petrographic descriptions coupled to a thermo-barometric approach, and to the determination of volatile solubility models for a phonolite composition, allow us to identify the melt evolution at magma chamber conditions and the storage parameters. These results indicate that the magma injected in 2007 has a phonolitic composition and contains a high amount of volatiles (3.2 wt.% H2O and 1.4 wt.% CO2) as well as a temperature around 1060° C. This magma subsequently evolved in the crustal magma chamber located at 11.5 ± 3.5 km depth until reaching a nephelinite composition and a temperature of 880°C. During the differentiation in the magma chamber, the silicate magma is enriched in calcium, sodium, magnesium and iron, whereas the content of silicate, potassium and aluminum decreases. Our results support previous studies related to this eruption, and are similar to the historical products emitted during the whole volcano history, permitting the suggestion that no major modification in the plumbing system has occurred during the Oldoinyo Lengai evolution. The trace elements (REE, LILE and HFSE) measured in the minerals and melt inclusions reveal a concentration reaching 100 to 1000 times the primitive mantle composition. A preliminary experimental study based on the recharge melt composition (phonolite) and identified magma chamber conditions (P, T) permits to reproduce the immiscibility between silicate and carbonatite liquids, key processes at the origin of the Oldoinyo Lengai carbonatites. The continuation of this experimental study will lead to a better comprehension of the carbonatite genesis, thus improving our understanding of the processes that are responsible for the enrichment in trace elements

La province stannifère de Goiás, dans la partie centrale du Brésil, comporte quatre zones (distinctions d'origine structurale, essentiellement), dénommées sous-provinces Tocantins, Paraná, Pirenopolis-Goianesia et Ipameri, et regroupent une vingtaine de massifs granitiques et plusieurs champs filoniens de pegmatites qui sont supposés les responsables d'importantes minéralisations stannifères (avec Nb, Ta, W, F et Be). Chacun de ces massifs a une identité géochimique bien spécifique et c'est donc davantage la convergence métallique (l'étain) plutôt qu'une réelle unité génétique qui caractérise la province stannifère de Goiás et ses massifs granitiques. Le massif granitique de Serra Branca est constitué d'un ensemble de faciès diversifiés, allant d'un granite à biotite, granite à deux micas, jusqu'à un granite à muscovite ; le faciès le plus évolué est représenté par un granite à topaze accessoire, rencontré dans la partie E du massif. L’intense différentiation du massif se fait de façon asymétrique en raison des processus d'altération tardi/post-magmatiques qui ont abouti à la formation d'une intense greisenisation de coupole qui atteint son sommet dans la partie orientale du massif, avec la formation de greisens massifs. L’importance relative des altérations tardi/post-magmatiques développées dans les différents faciès du massif, et d'ailleurs déjà bien présentes dans le granite è biotite, peut se traduire de façon chronologique par une albitisation, une greisenisation S. L. Et puis par une microclinisation. Les principaux minéraux d'intérêt économique liés à l'épisode de greisenisation: sont cassitérite, topaze et béryl. Les phases micacées des différents faciès granitiques et des greisens ont été également perturbées par l'action des phénomènes d'altération tardive. Les biotites, hétérogènes à l'intérieur d'un type granitique donné, sont néanmoins homogènes au niveau du cristal (pas de zonage cur-bordure) ; Al est en position octaédrique et sont donc alumineuses. Les micas blancs présentent un caractère phengitique marqué ; ils sont ferrifères, faiblement magnésiens et titanifères, moyennement fluorés et non lithinifères. Les alterations tardi/post-magmatiques subies par les termes granitiques du massif de Serra Branca ont modifié leur signature purement magmatique originelle. Les variations chimiques enregistrées sont davantage l'expression de ces modifications surimposées

La naissance de la Lune, il y a environ 4.35-4.55 Ga, fut le résultat d'une collision majeure entre la proto-Terre et un embryon planétaire de la taille de Mars. L'énergie cinétique libérée lors de cet impact "géant" a sans doute été suffisante pour engendrer la fusion totale du manteau terrestre sur une profondeur de plusieurs milliers de kilomètres. La première croûte et réservoirs mantelliques différenciés furent ainsi produits par cristallisation de cet océan magmatique, avant d'être en grande partie réhomogénéisés par le recyclage crustal et le mélange convectif. Ce projet vise à apporter de nouvelles contraintes sur la chronologie et les mécanismes précoces (&gt;4 Ga) de différenciation du manteau et de la croûte terrestres. A cet effet, une approche multi-isotopique combinant les systèmes 146,147Sm-142,143Nd et 176Lu-176Hf a été appliquée aux roches mafiques et ultramafiques de l'assemblage de Nulliak (3.78 Ga, Bloc de Saglek, Labrador) et de la ceinture supracrustale d'Ukaliq (3.75 Ga, Craton du Supérieur, Québec). L'application du système couplé 146,147Sm-142,143Nd aux échantillons de cette étude a permis de déterminer précisément l'âge de différenciation de la Terre silicatée, à 4.40±0.03 Ga. Cet âge est similaire à celui des plus anciennes roches lunaires, et légèrement antérieur à l'âge de cristallisation de l'océan magmatique lunaire (4.36±0.03 Ga). Les signatures 142,143Nd observées dans les roches Eoarchéennes de Nulliak et les laves Néoarchéennes de Theo's Flow (2.7 Ga, Abitibi) sont remarquablement similaires, et suggèrent une source mantellique commune, différenciée il y a ~4.4 Ga et préservée du mélange convectif sur une échelle de temps de plusieurs milliards d'années. L'application de la systématique 176Lu-176Hf aux metakomatiites de Nulliak indique que leur manteau source était caractérisé par des rapports Lu/Hf et Sm/Nd superchondritiques, impliquant un épisode antérieur de différenciation dans le champ de stabilité du grenat (P=3-25 GPa). De manière plus générale, il apparaît que l'ensemble des komatiites Eo- et Mesoarchéennes définissent une corrélation εHf-εNd de pente distincte (~4) à celle de la corrélation εHf-εNd du manteau moderne (~1.5). Cette signature est caractéristique d'une différenciation mantellique en présence de grenat et ne peut être attribuée à la cristallisation de pérovskite aux pressions du manteau inférieur. L'ensemble de ces observations est interprété comme reflétant une différenciation du manteau supérieur lors de la phase finale de cristallisation de l'océan magmatique, suivi du recyclage de ces cumulats superficiels dans le manteau profond par un mécanisme d'overturn. L'enregistrement isotopique Archéen en 142Nd pourrait ainsi refléter un échantillonnage ponctuel de ces hétérogénéités primordiales dans des contextes de points chauds au cours des deux premiers milliards d'années de l'histoire de la Terre<br>The Earth is a telluric planet that formed by collision with and accretion of multiple differentiated proto-planetary bodies. The latest of these collisions, the Moon-forming impact, occurred between the proto-Earth and a Mars-sized impactor ~4.35-4.55 Ga ago. Kinetic energy released during impact likely induced global melting of the silicate Earth over depths of thousands of kilometers. Crystallization of this magma ocean then resulted in the differentiation of primordial crustal and mantle reservoirs that were subsequently rehomogenized by convective stirring. The aim of this project is constrain the timing and differentiation mechanisms of the early silicate Earth (&gt;4 Ga ago), using a multi-isotopic approach combining coupled 146,147Sm-142,143Nd chronometry and 176Lu-176Hf systematics. These isotopic tools were used to study well-preserved mafic to ultramafic rocks from the Nulliak assemblage (3.78 Ga, Saglek block, Labrador) and from the Ukaliq Supracrustal Belt (3.75 Ga, Superior Province, Quebec). Application of coupled 147Sm-143Nd and 146Sm-142Nd systematics to Archean rocks from this study provides a precise differentiation age of 4.40±0.03 Ga for the early silicate Earth. This event predates the final stage of magma ocean solidification on the Moon by &lt;50 Ma, consistent with near synchronous cooling of terrestrial and lunar mantles in the aftermath of the giant impact. Furthermore, the similarity of 142,143Nd signatures between the Eoarchean Nulliak metakomatiites and Neoarchean lavas from Theo's flow (2.7 Ga, Abitibi) suggests that their parent magmas were derived from a common mantle source. This depleted mantle reservoir differentiated 4.4 Ga ago and remained isolated from mantle mixing on a billion year timescale. Application of 176Lu-176Hf systematics to Nulliak metakomatiites indicates extraction from a source with both suprachondritic ratios of Lu/Hf and Sm/Nd, consistent with prior depletion at shallow depth in the garnet stability field (P=3-25 GPa). Collectively, Eo- and Meso-Archean komatiites define an ε176Nd-ε143Nd array with a slope of ~4, significantly distinct from that of the modern mantle array (~1.5). This signature requires differentiation in the presence of garnet and cannot be attributed to crystallization of a perovskitic assemblage in a deep magma ocean (P&gt;25 GPa). We interpret our observations to reflect differentiation of shallow cumulates during the final stage of magma ocean crystallization, followed by overturn and foundering of these dense cumulates in the deep mantle. The Archean 142Nd record may thus primarily reflect episodic sampling of these primordial heterogeneities by hot mantle plumes rather than progressive mixing of highly depleted Hadean reservoirs

Les études présentées dans ce mémoire ont permis de cerner, à partir des caractéristiques géochimiques et pétrographiques des laves émises en contexte d'accrétion océanique, l'évolution temporelle du fonctionnement des réservoirs magmatiques et de la fusion partielle du manteau supérieur à l'axe des dorsales océaniques. En l'absence de datations absolues fiables sur les laves étudiées, la chronologie relative entre les échantillons a été approchée par des méthodes complémentaires, basées sur les relations géographiques et stratigraphiques des échantillons.<br /><br /> Dans un premier temps, un modèle géomathématique a été élaboré afin de retracer l'évolution d'une chambre magmatique soumise à une réalimentation fluctuant de manière sinusoïdale au cours du temps. L'application de ce modèle à un site naturel nécessite de contraindre l'amplitude des variations chimiques des laves par un échantillonnage de qualité ainsi que d'autres paramètres géologiques, impliquant quant à eux de nombreuses hypothèses sur la géométrie et l'état physico-thermique du réservoir magmatique. L'approche géochimique de ce modèle a été appliquée à trois sites naturels, la dorsale Est Pacifique (EPR), le propagateur du Bassin Nord Fidjien et la dorsale Juan de Fuca (JdF). Par deux fois, les compositions en éléments en trace incompatibles des liquides de réalimentation déduites du modèle géomathématique ont reproduit celles calculées sur des bases expérimentales. Pour deux des sites (EPR et JdF), les périodes des cycles de fonctionnement du réservoir magmatique ont également pu être déterminées (750 et 1000 ans pour l'EPR et la dorsale JdF, respectivement). Ce modèle géomathématique permet ainsi de caractériser les flux instantanés de magma au sein des réservoirs et complète les études géomorphologiques et géophysiques estimant quant à elles la périodicité de l'apport magmatique moyen, du manteau vers la croûte.<br /><br /> La seconde partie du mémoire porte sur les dykes et les coulées volcaniques affleurant à l'extrémité sud de la dorsale JdF, le long des flancs de la Dépression Ouest Blanco. Les compositions isotopiques Sr-Nd des échantillons ont permis de caractériser un manteau hétérogène sous la zone de fracture Blanco, constitué de péridotites très appauvries, proches d'un pôle mantellique pur, veinées de matériel plus enrichi. Le régime cinématique de cette zone, évoluant de la propagation à l'accrétion, semble avoir permis la refusion à l'axe de la dorsale JdF d'un manteau résiduel, ayant préalablement fondu sous un segment en propagation. Parallèlement, l'analyse des zonations des phénocristaux et xénocristaux de plagioclase a mis en évidence des phénomènes de mélange entre des magmas dacitiques riches en eau et des magmas basaltiques. Les fluctuations de l'indice de différenciation Mg# en fonction de la position stratigraphique de laves cogénétiques ont permis d'expliquer ces mélanges en terme de réalimentation épisodique du réservoir magmatique. L'application du modèle géomathématique suggère que le magma réalimentant le réservoir correspondrait à un MORB-N basaltique (Mg#~68,5).<br /><br /> Dans le troisième volet, les laves étudiées ont été prélevées transversalement à l'axe de la dorsale Centrale Indienne vers 19°S, une zone cinématiquement complexe de part la possible contamination du manteau supérieur indien par le point chaud de la Réunion à ces latitudes. Les compositions isotopiques Sr-Nd des laves ont mis en évidence une fluctuation significative de la nature de la source mantellique au cours du temps. Certaines compositions convergent vers celles des basaltes de la ride volcanique hors-axe Gasitao et reflèteraient ainsi une interaction entre le point chaud de la Réunion et la dorsale. Néanmoins, une telle interaction ne pourra être confirmée qu'après l'acquisition des compositions isotopiques en plomb de ces échantillons. La majorité des rapports isotopiques Sr-Nd des laves du profil nécessite cependant de considérer un composant mantellique enrichi additionnel, dont la nature reste à contraindre mais qui s'exprimerait également au niveau de l'île volcanique Rodrigues. Par ailleurs, afin de reproduire l'enrichissement en éléments incompatibles de certains de ces échantillons il est nécessaire d'envisager une covariation du degré de fusion et de la nature de la source. La distribution des laves enrichies le long du profil suggère alors une fluctuation du degré de fusion au cours du temps, à première vue périodique (période de 200-250 Ka).

Les abondances en éléments sidérophiles du manteau terrestre indiquent une ségrégation du noyau dans un océan magmatique profond. Il est néanmoins difficile de contraindre les conditions d’oxydation prévalant lors de l’accrétion planétaire, en se basant sur les traceurs géochimiques, en raison du nombre important de paramètres qui affectent leurs partages entre métal et silicate. D’autre part, l’état d’oxydation des planètes peut évoluer au cours de l’accrétion. Par conséquent, la nature des matériaux accrétés lors de la formation des planètes reste incertaine. Afin d’apporter de nouveaux éléments de réponses à cette problématique, nous avons modélisé les équilibres chimiques ayant lieu dans la Terre primitive. Ces équilibres peuvent évoluer (i) en augmentant les conditions de pression et de température de la ségrégation du noyau lors de la croissance de la planète, (ii) en raison de la cristallisation de l’océan magmatique et (iii) à travers l’accrétion de matériaux hétérogènes de compositions et états redox différents. Nous avons exploré le rôle potentiel de l’érosion collisionnelle dans le contexte de l’accrétion de la Terre à partir de chondrites à enstatite. Pour cela, nous avons déterminé expérimentalement les compositions chimiques des liquides pseudo-eutectiques en fonction de la pression jusqu’à 25 GPa. Nous avons montré que ces premiers liquides sont très enrichis en SiO2 (jusqu’à 75 wt% SiO2) et en éléments alcalins (Na et K). Par conséquent, l’érosion collisionnelle de proto-croutes de planétésimaux formés de chondrites EH peut de manière efficace augmenter le rapport final Mg/Si du manteau terrestre et réduire ses concentrations en éléments alcalins volatils. Ce mécanisme peut donc concilier les différences compositionnelles entre la Terre et les chondrites à enstatite. Nous avons également déterminé expérimentalement le partage du soufre entre métal riche en fer et silicate. La concentration en soufre du manteau terrestre peut être expliquée par un équilibre entre manteau et noyau dans un océan magmatique profond. L’hypothèse de l’ajout de soufre dans un vernis tardif (Rose-Weston et al., 2009) n’est pas à exclure, mais il n’est pas indispensable pour atteindre la concentration en soufre du manteau. Ces résultats sont en accord avec les compositions isotopiques non chondritiques du soufre dans le manteau (Labidi et al., 2013). Le partage des éléments légers (S, Si, O) entre manteau et noyau a été modélisé à hautes pressions et températures en prenant compte de leurs interactions chimiques mutuelles et celles avec le carbone. En considérant 2 wt% S et jusqu’à 1.2 wt% C (comme il est suggéré par les études cosmochimiques), nous trouvons une solubilité de l’O comprise entre 1 et 2.4 wt%. Cette insertion de l’O dans le noyau n’est pas suffisante pour permettre à la Terre d’être à la fois accrétée de matériaux météoritiques oxydés et de posséder un noyau métallique d’une masse équivalente au tiers de la planète ainsi que 8 wt% FeO dans le manteau. Des conditions relativement réduites lors de la ségrégation du noyau sont également requises pour augmenter le taux de Si dans le noyau et expliquer le rapport Mg/Si super-chondritique de la Terre silicatée (Allègre et al., 1995; O’Neill et al. 1998). Ainsi, la Terre s’est plus probablement accrétée à partir de matériaux réduits comme les chondrites à enstatites, conduisant à un noyau constitué de 2 wt% S, 0 à 1.2 wt% C, 1 wt% O et 5.5 à 7 wt% Si. Nous avons également exploré le comportement du Fe lors de la cristallisation de la pérovskite magnésienne (le minéral le plus abondant du manteau terrestre) et son rôle sur l’état redox du manteau terrestre lors du refroidissement de l’océan magmatique. Nous avons montré que sa cristallisation induit une diminution du FeO dans le manteau solide, lors d’un équilibre avec un alliage de fer liquide à une fO2 de IW-2 en raison du caractère incompatible du Fe dans la pérovskite. (...)<br>Abundances of siderophile elements in the mantle indicate that the Earth’s core segregated in a deep magma ocean. Yet, it is unfortunately difficult to constrain the oxidation conditions prevailing during planetary accretion based on geochemical tracers due to the number of parameters playing a role in metalsilicate partitioning. In addition, the oxidation state of terrestrial planets can evolve during accretion. The nature of the accreted material during the formation of the terrestrial planets remains then still uncertain. Our strategy to improve our knowledge in this domain is to model the chemical equilibria taking place in the primitive Earth. The equilibria can evolve (i) as P-T conditions of core-mantle segregation increase with the size of the planet, (ii) due to crystallization of the magma ocean and (iii) with accretion of heterogeneous material of different composition and oxidation state. We explored the potential role of collisional erosion in the context of Earth’s accretion from Enstatite Chondrites. For this, we refined experimentally the chemical composition of pseudo-eutectic melts as a function of pressure up to 25 GPa. We show that the first melts are highly enriched in SiO2 (up to 75 wt% SiO2) and alkali elements (Na and K). Therefore, collisional erosion of proto-crusts on EH-planetesimals can efficiently increase their final Mg/Si ratio and decrease their alkali elements budget. It can help to reconcile compositional differences between bulk silicate Earth and Enstatite Chondrites. We performed new experiments on metal-silicate partitioning of sulphur. We show that the present-day sulphur concentration of the Earth’s mantle can be explained by core-mantle equilibration in a deep magma ocean. S-addition in a late veneer (Rose-Weston et al., 2009) cannot be excluded; however, it is not required in order to reach the S-mantel abundance. Our results are consistent with the non-chondritic S-isotopic nature of the mantle (Labidi et al., 2013). We modeled the core-mantle partitioning of the light elements (S, Si, O) at high pressures and temperatures, by taking into account of their mutual chemical interactions and that with C. With 2 wt% S in the core and a C concentration ranging 0 to 1.2 wt% (as evidenced with cosmochemical studies), we found the O solubility from 1 to 2.4 wt%. This O incorporation to the core is insufficient to both allow an Earth accretion from an oxidized meteoritic material and result in a planet composed of a core with a mass equivalent to the third of its mass and a mantle with 8 wt% FeO content. Reduced conditions during coremantle segregation are also required to enhance the Si content in the core, possibly up to 5 wt% Si, to explain the super chondritic Mg/Si of the bulk silicated Earth (Allègre et al., 1995; O’Neill et al. 1998). Altogether, we find that the Earth was most likely accreted from a reduced material, such as enstatite chondrites, leading to a core composed of 2 wt% S, 0 to 1.1 wt% C, 1 wt% O and 5.5 to 7 wt% Si. We investigated the role of Mg-perovskite (the most abundant mineral of the mantle) crystallization on the oxidation state of Earth’s mantle during cooling of the magma ocean. We show that its crystallization induces a decrease of FeO content of the solid mantle as Fe is incompatible in perovskite, when it is in equilibrium with a liquid Fe-alloy at an fO2 of IW-2. At these conditions, the Fe3+ insertion is also low and constant (Fe3+/ Fetot of 21 ±4 %). Hence, the Mg-Pv crystallization cannot be responsible for a substantial increase of the Earth’s mantle oxygen fugacity during core segregation. (...)

Cette étude a pour but de contraindre les mécanismes d'enrichissement en métaux rares dans les magmas peralumineux. Elle est menée dans des dykes de la région de Blond, choisis pour disposer d'une gamme importante de degré d'enrichissement en ces métaux. Un échantillonnage en coupe transversale permet de suivre l'évolution métrologique entre centre et épontes des dykes. Les résultats (1) montrent une augmentation du caractère lithinifère des micas du centre vers les épontes des dykes, sous contrainte du contraste thermique et de l'augmentation de l'activité du fluor et du lithium au cours de la cristallisation. (2) cinq processus de différenciation sont retenus: (a) le fractionnement mécanique des phénocristaux par effet Bagnold, (b) la diffusion chimique par effet Soret, (c) le gradient de la pression fluide du centre vers les épontes des dykes, (d) la progression de la solidification des épontes vers le centre des dykes, (e) le fluage continu du magma au centre des dykes après solidification des épontes. (3) la comparaison de l'évolution des magmas des dykes à celle des massifs granitiques à métaux rares met en évidence une anomalie négative en fluor et lithium au cours de la différenciation. Son interprétation permet de proposer un modèle de genèse des magmas peralumineux a métaux rares base sur (a) la géochimie des micas, (b) le rôle du fluor dans la différenciation magmatique et la concentration des métaux rares, (c) le modèle de différenciation magmatique par cristallisation fractionnée, (d) la composition du magma initial. Ce modèle peut servir de guide de prospection des granites peralumineux à métaux rares

Les compositions isotopiques du fer et du silicium au sein des différents réservoirs géologiques de haute température montrent des variations isotopiques significatives. Cependant, les mécanismes à l'origine de ces fractionnements ne sont pas clairement identifiés. La connaissance de ces mécanismes et des coefficients de fractionnement à l'équilibre est essentielle à l'interprétation des mesures faites sur les roches magmatiques naturelles. Cette étude multidimensionnelle est basée sur le calcul théorique des propriétés isotopiques du fer et du silicium dans les minéraux et les liquides silicatés, l'analyse des isotopes du fer dans les laves des Iles Kerguelen ainsi que le développement d'une méthode d'analyse in situ des isotopes du fer dans les verres silicatés et les olivines grâce à un laser femtoseconde couplé à un spectromètre de masse MC-ICP-MS. Nous présentons les propriétés isotopiques du fer et du silicium d'une variété de minéraux présents dans la croûte et le manteau, ainsi que pour la première fois, de liquides silicatés de diverses compositions. Nos résultats montrent que le fractionnement du fer et du silicium entre les minéraux contenant du Fe2+ est significatif même à haute température. Nous suggérons ici qu'après la température et le redox, les seconds voisins du silicium et du fer influent grandement le fractionnement isotopique. A partir des coefficients de fractionnement entre minéraux et liquides silicatés, nous proposons que la cristallisation fractionnée puisse être le processus majeur impliqué dans l'évolution isotopique du fer et du silicium lors de la différentiation magmatique. L'étude de la composition isotopique en fer des laves de Kerguelen souligne la complexité de l'évolution du point chaud au cours du temps, impliquant potentiellement une hétérogénéité du manteau. Enfin, le développement d'une méthode d'analyse couplant un MC-ICP-MS à un laser femtoseconde, a permis d'effectuer des mesures isotopiques du fer in situ d'olivines et de verres silicatés avec des incertitudes inférieures à 0.2 ‰<br>Iron and silicon isotope measurements in high-temperature geological reservoirs display significant isotopic fractionations, especially within the Earth's crust. However, the mechanisms involved in these fractionations are not fully understood. Their knowledge and that of the fractionation factors in equilibrium conditions is central to interpret the measurements carried on natural rocks. To address this issue, this work is a multidimensional approach based on first principles calculation of Fe and Si isotope fractionations in minerals and silicate melts, on Fe isotope measurements of lavas from Kerguelen Archipelago and on analytical developments of in situ Fe isotope measurements of glasses and olivines using a femtosecond laser coupled to MC-ICP-MS. We provide the theoretical Fe and Si isotope properties of various minerals relevant to Earth crust formation and, for the first time, of silicate melts. Results suggest that significant Fe and Si isotope fractionations are expected between Fe2+-bearing minerals at high temperature. We also show that, besides temperature and redox changes, iron and silicon second neighbors have a major impact on isotopic fractionations. From our set of equilibrium fractionation factors between minerals and melts, we suggest that fractional crystallization could be the main process involved in Fe and Si isotope evolution during magmatic differentiation. In addition, iron isotope composition of Kerguelen oceanic basalts underlines the complexity of the hotspot evolution, with potential source heterogeneity. Finally, the analytical developments performed on MC-ICP-MS with femtosecond laser, allow in situ Fe isotope measurements of silicate glasses and minerals with an uncertainty better than 0.2‰

Les produits des magmatismes permo-stéphaniens s'organisent soit en séries différenciées d'origine mantellique soit en séries acides d'origine crustale, ils sont d'affinité calco-calcaire à sub-alcaline potassique, ils sont associés généralement aux bassins intracrustaux tardi-varisque et ont certainement joué un rôle important dans la génèse et la mise en place des volcanismes étudiés. Des processus interactifs entre la croûte et le manteau sont responsables de l'enrichissement de la source magmatique en élèments incompatibles

L'archipel volcanique actif du Vanuatu s'édifie au coeur du pacifique sud-ouest au niveau de la frontière convergente des plaques australienne et pacifique. Je présente ici une nouvelle étude géochimique des laves du Vanuatu à partir de la détermination des compositions en éléments majeurs et traces, et des compositions isotopiques (Sr-Nd-Hf-Pb) d'une centaine d'échantillons de laves (< 2 Ma).L'étude des magmas les plus primitifs a permis de mettre en évidence la variation de composition des sources mantelliques le long de l'arc et d'individualiser 3 segments : "central", dans la zone de collision de la ride D'Entrecasteaux, "sud" en face du bassin Nord Fidjien, et "extrême sud" en face du bassin Sud Fidjien. La composition des roches des différentes structures subductées influence celles des laves des volcans adjacents via le composant de subduction, sous forme de fluides et de produits de fusion. Les laves des îles situées en face de la ride D'Entrecasteaux sont issues d'un manteau enrichi ("type-MORB indien"), différent de celui échantillonné par les autres laves ("type-MORB pacifique"). Cette ride apporte probablement en subduction un composant ancien, pouvant être assimilé à un fragment de croûte inférieure.L'étude locale de certaines îles a permis de caractériser la différenciation des laves par cristallisation fractionnée, d'identifier des processus d'assimilation crustale, et de révéler la présence de magma provenant de portions de manteau distinctes, ayant subi un métasomatisme différent.Ces travaux révèlent une extrême hétérogénéité du manteau sous l'arc du Vanuatu, témoignant de la complexité des processus géologiques impliqués au niveau de cette zone de subduction.

Étude des caractères pétrographiques et géochimiques des différents facies. Les résultats permettent de distinguer 3 lignées évolutives : des roches basiques à caractère tholéïtique, des roches intermédiaires acides à caractère calcoalcalin et un groupe de keratophyres et de pyroclastites peut être d'origine crustale. Étude des transformations liées aux épisodes tardimagmatiques, au métamorphisme régional, et au métamorphisme de contact. Le magmatisme dévono-dinantien du Massif du Rabodeau est ensuite replacé dans le cadre des Vosges et de la chaîne Varisque de l'Europe moyenne

Le massif ultramafique de Kukës appartient à la chaine orientale de la ceinture ophiolitique de la zone de Mirdita en Albanie. Il est subdivisé en cinq zones pétrographiques allongées nord-sud, les harzburgites forment la base du massif et les dunites la partie supérieure. Ces dernières sont séparées des gabbros. Aux échelles cartographique et mésoscopique, la foliation est subparallèle à légèrement sécante sur les contacts lithologiques (zones pétrographiques, lentilles de dunites dans les harzburgites). La composition chimique des minéraux étudies (olivine, pyroxènes et spinelle) montre une rupture a la base de la zone intermédiaire pour les éléments Fe, Mg, Ni et Cr. L'ensemble des données structurales et géochimiques suggèrent une origine résiduelle pour les dunites, et une origine d'imprégnation et/ou de rééquilibrage du manteau avec un magma pour la zone intermédiaire qui pourrait représenter la limite croute-manteau. Si la base des gabbros est considérée comme représentant la paléo-horizontale océanique et lorsque les rotations nécessaires sont effectuées, alors les fions de gabbro et de pyroxénite deviennent subverticaux et pourraient représenter la direction de la dorsale. Le massif de Kukës donne donc une image cohérente de la cinématique de la déformation asthénosphérique à l'aplomb de cette dorsale, à savoir un fluage subperpendiculaire à l'axe de la dorsale et donne par la linéation, et un sens d'écoulement vers l'ENE. Le massif ultramafique de Kukës constituerait donc le flanc oriental de la paléo-dorsale

Au jurassique, le Haut Atlas a été le siège d'une grande manifestation magmatique de nature alcaline. Elle a eu lieu en régime intraplaque contemporain à l'ouverture de l'Atlantique. Parmi ce cortège, les intrusions de Tirrhist et d'Anefgou s'organisent en une association de roches magmatiques basiques mises en place sous forme de plutons, dykes et de filons dans une série de sédiments marno-calcaires du Jurassique Moyen (bajocien et bathonien). L'étude pétrographique, minéralogique et géochimique des deux intrusions a mis en évidence trois groupes de roches: des facies gabbroïques, avec une faible variation minéralogique, représentés par des melatroctolites, des gabbros à olivine, des gabbros à biotite, des leucogabbros et des gabbros différenciés. Des facies dioritiques. Des facies synetiques albitisés, ou la phase minérale ferromagnésienne est presque inexistante. La caractérisation géochimique a permis de conclure que: la différenciation des roches étudiées est contrôlée par le phénomène de la cristallisation fractionnée. L'olivine, le plagioclase, le clinopyroxène, l'ammphibole et la biotite ont probablement joue le rôle le plus important. Les gabbros et les diorites constituent une évolution continue, alors que les syénites sont issues de la différenciation de magmas moins évolués qui ont donne les cumulats gabbroïques. Les roches basiques des deux intrusions résulteraient de la fusion faible d'un manteau appauvri en éléments immobiles, enrichi en éléments mobiles par des fluides d'origine profonde. Les deux intrusions se sont mises en place à la faveur d'anciennes fractures profondes réactivées

Étude des manifestations volcaniques successives entre 1,5 et 0,6 MA des zones de fractures de Dakar, de la pétrographie et géochimie des laves émises et de leurs enclaves. La série peu différenciée et alcaline a tendance sodique appartient au groupe des basaltes continentaux des zones en distension. Ces manifestations sont liées à l'activité d'un point chaud

Le complexe intrusif de Bono (association calco-alcaline corso-sarde, Sardaigne septentrionale) se caractérise par la mise en place successive de 3 intrusions de nature pétrographique différente faisant apparaitre une structure de type apparemment concentrique. De la périphérie vers le centre du complexe, on distingue l'intrusion tonalitique différenciée de Burgos, l'intrusion granodioritique à amphibole de Bottida puis l'intrusion granodioritique à biotite d'Emauru. Les enclaves microgrenues sombres constituent par leur abondance un trait caractéristique des granitoïdes du complexe de Bono, chaque population d'enclaves se caractérisant par un rapport FEOT/MGO constant. Cette association composite acide-basique (roche hôte-enclave) est interprétée en terme de mingling (mélange incomplet par opposition au mixing lorsque l'homogénéisation est complète). Les travaux antérieurs sur les granitoïdes de l'association calco-alcaline du batholite montrent que le mélange magmatique y constitue un processus largement répandu. Les enclaves de chaque intrusion, se caractérisent par 2 populations de cristaux : l'une relique ante-mélange, appartenant au magma basique : CPX+OPX+PLAP dans les enclaves de Burgos, CPX+PL dans les enclaves de Bottida, PL+HB brune dans les enclaves d'Emauru, est interprétée en terme de différenciation ante-mélange du liquide basique. La seconde population, volumétriquement prédominante et similaire à celle de la roche hôte correspondante, est synchroné à post-mélange. Dans le liquide basique générateur des enclaves de Burgos, les couples CPX-OPX sont cristallisés à 900-950 oc dans des conditions de PH2O relativement élevées. Dans les enclaves d'Emauru, les conditions de cristallisation de la HB sont de 850-920 oc pour 6-7 Kbar, soit environ 21 à 25 km de profondeur. De plus, la présence de reliques de cumulats dans certaines enclaves de Burgos en particulier, permet d'invoquer la différenciation par cristallisation fractionnée d'un basalte alumineux (HAB) en position basi-crustale. Ce processus se marque par un très net enrichissement en eau du HAB indépendamment du processus de mélange : de 1 à 4% d'eau dans Burgos, jusqu'à 5% dans Emauru. Nous observons ainsi un contraste très net entre la paragénèse ante-mélange du liquide basique de Burgos où elle est anhydré et celle des enclaves d'Emauru où elle est hydratée. Cet enrichissement en fluide qui se traduit par l'apparition de la HB brune, induit de nombreuses répercutions pétrologiques, en particulier l'arrêt de l'enrichissement en fer du liquide basique

Étude de la lithostratigraphie et des déformations de la région situé au nord-ouest du quadrilatère ferrifère de Minas Gerais. Elle présente deux séries supracrustales d'âge archeen et protérozoïque inférieur. Ce socle a été affecté par la mise en place de granitoïdes. Deux évènements de déformation majeurs sont relevés. Une étude isotopique permet de dater la différenciation crustale et l'orogénèse minas, les conditions pression-température du métamorphisme sont déterminées. Deux hypothèses sont envisagées pour expliquer une altération métasomatique remarquable dans le supergroupe de Rio Das Velhas

La chaîne du Mayombe (Afrique Centrale) est constituée de diverses formations métamorphisées (température comprise entre 475 et 550C et la pression voisine de 5 KB) parmi lesquelles on trouve le Massif de Les Saras qui revet une importance particulière. L'analyse de la déformation finie indique une déformation plastique ductile, post-magmatique, d'âge Pan Africain. Celle-ci se serait réalisée en deux phases successives et continues dans le temps, et correspondrait à une poussée du substratum mayombien vers le Nord-Est. Le Massif de Les Saras présente : deux principaux facies granodioritiques orthogneissigiés, des enclaves magmatiques de composition monzodioritique et tonalitique et des dykes basiques recoupant parfois la granodiorité. Si ces derniers sont l'expression d'un épisode distensif ayant affecté le Massif avant 600 MA, le reste des magmatites montre une affinité calco-alcaline potassique, compatible avec un environnement de marge active, et témoigne d'une différenciation in situ. La compilation de l'ensemble des données de la chaîne du Mayombe, notamment les métabasites de la série de la Bikossi dans l'axe du Mayombe, nous a permis de proposer un modèle d'évolution géodynamique

L'étude pétrographique et géochimique du volcanisme sub-aérien de la partie supérieure de la série de Redding (Klamath orientales) qui appartient à un système d'arc insulaire intra-océanique permien moyen-permien sup, montre que l'évolution de l'arc permien par rapport à l'arc siluro-dévonien copley-Balaklada se marque principalement par un approfondissement des sources magmatiques et une plus grande contribution sédimentaire à la source

Les basaltes en pillows lavas d'Anou n'Izme appartenant au précambrien II affleurent en un petit massif bien intercalé dans les bancs greso-pelitiques avec lesquels il est concordant. La paragénèse de ces roches correspond à celle de schistes verts. Ces basaltes, à caractère tholeiitique seraient issus d'une péridotite par fusion partielle. La série volcanique d'Ouarzazate, attribuée au précambrien III, constitue une suite continue allant des andésites basiques aux rhyolites et ignimbrites, et présente une affinité magmatique calcoalcaline comparable à celle des marges continentales actives de type andin. La génèse de ces roches est complexe et sans doute en relation avec une subduction en compartiments d'une lithosphère océanique au niveau de l'accident sud atlasique

L'architecture, la mise en place et la pétrogénèse du Massif du Kogue (Poli, Nord Cameroun) s'intègrent dans l'évolution tectonique et plutonique de la zone mobile panafricaine du Nord Cameroun. Intrusion dans les formations métamorphiques de Poli, le complexe plutonique de Kogue est formé de deux unités constituées par deux lignées de différenciation magmatique, d'affinité calco-alcaline. L'agencement et l'analyse des trajectoires des fluidalités planaires soulignent une mise en place syntectonique sous forme de dome diapir dans un couloir de cisaillement. L'état rhéologique des magmas granitique et dioritique, dans les zones de brèches magmatiques montre que ceux-ci sont contemporains et ont une mise en place synchrone

Les régions caraïbes et nordandines comportent, au crétacé, des séries magmatiques basiques, volcaniques ou ophiolitiques. L'étude petrologique analytique (majeurs, traces, terres rares, microsonde) de quelques séries du Costa Rica, de Colombie et d'Équateur, a permis leur identification magmatique et dynamique. La comparaison des laves à certaines séries volcaniques océaniques actuelles a conduit à une réinterprétation magmatique et géodynamique globale. Au Costa Rica, la péninsule de Santa Elena est formée d'une large nappe ophiolitique tholeiitique avec péridotites, cumulats gabbroiques et dolerites diverses (n-morb). Les iles Murcielago sont couvertes de ferrobasaltes t-morb. Santa Elena représente un témoin de croute océanique crétacée mis en place vers 70 ma et Murcielago un lambeau de plateau océanique soudé à l'Amérique centrale. La Colombie offre, au crétacé, et du nord au sud de la cordillère occidentale, un large éventail de formations océaniques: la série du Boqueron de Toyo, à volcanisme basaltique et intrusions diorito-tonalitiques (92 ma) témoigne du fonctionnement d'un arc insulaire immature. La série d'Altamira, a cumulats gabbroiques et basaltes primitifs illustre l'ouverture vers 80 ma d'un bassin en arrière de l'arc précédent. Le massif de Bolivar, correspond, avec ses cumulats tholeiitiques (i ou iia), a la croute océanique. La coupe de Buenaventura a Buga, avec ses nappes empilées riches en sédiments océaniques et en basaltes de type t-morb évoque des terrains constitués en plateau océanique et accrétés à la marge sud-américaine. En Équateur, le crétacé supérieur de la cordillère occidentale offre une situation analogue: des lambeaux de croute océanique sont dispersés le long d'une grande suture ophiolitique oblitérée par l'arc volcanique de Macuchi. La série de la Quebrada San Juan est l'équivalent de celle de Bolivar. Les basaltes (t-morb) du Grupo Pinon de la cote correspondent aussi à du matériel de plateau océanique accrété au bâti sud-américain

Les zones de subduction représentent des zones d'évolution clés dans la compréhension des processus géologiques majeurs actifs sur notre planète. En particulier, la caractérisation et l'évolution des magmas générés dans les zones d'arcs océaniques et la relation entre leur genèse et les processus de croissance crustale sont des axes primordiaux. Cette étude est focalisée sur la portion d'arc océanique exhumée du Kohistan (Nord Pakistan) qui constitue un laboratoire exceptionnel pour appréhender cette problématique. Basée sur une approche géochimique multi-méthodes (éléments majeurs et en trace, isotopes), cette étude a permis d'établir : 1/ l'absence de relation génétique directe entre les roches ultrabasiques de la racine de l'arc et la section crustale sus-jacente. La formation de la séquence ultrabasique de Jijal se produit à ~117 Ma via une réaction de type magma-roche entre des liquides de type boninitique (appauvris en terres rares), et le manteau lithosphérique de type MORB-Indien ; 2/ un modèle géodynamique en trois stades majeurs résumant l'évolution de l'arc océanique et de la subduction sur une période d'environ 30 Ma. Ce modèle débute par l'initiation de la subduction et la formation de l'arc volcanique s.s. (1er stade) ; le 2ème stade correspond à un évènement thermique majeur. Il est représenté par un sous-placage important de magmas et une granulitisation intense de la base de l'arc. Le recyclage de la croûte inférieure cumulative et résiduelle, dans le manteau sous-jacent, se produit durant cette étape vraisemblablement suite à des processus d'érosion thermo-mécanique. Le dernier stade, entre 95 Ma et 85 Ma, scelle la fin du fonctionnement de la zone de subduction et correspond à une période amagmatique suivie par une brève reprise du magmatisme avant la collision de l'arc après 85 Ma. Enfin, une modélisation numérique comparative avec la croûte continentale globale met en évidence la composition significativement plus basique de la croûte de l'arc insulaire du Kohistan. De fortes similitudes sont en revanche observées entre la section d'arc étudiée et la croûte continentale inférieure.