Academic literature on the topic 'Roches basiques et ultrabasiques'

The upper unit gneisses represent most of the Bas - Limousin. It is characterized by the intercalation of basic igneous rocks (metagabbro- and metadolerite). These are affected by regional metamorphism but primary textures are preserved. The aim of this work is to present new geochemical data, which allow characterizing the geochemical nature of these rocks and discussing their geodynamic meaning. Chemical analyzes of the major and traces elements were carried out at “Service commun des sciences de la terre de l’ Université de Nancy I”, rare earths elements were analyzed at CRPG of Nancy. The results of this geochemical study show that these basic rocks are comparable to continental tholeiitic rocks.

RÉSUMÉ Entre Montréal et Granby, dans une véritable plaine à inselbergs, ces derniers correspondent à des intrusions tantôt syénitiques, tantôt basiques : ils sont plus résistants que les calcaro-schistes cambro-ordoviciens. L'intrusion la plus orientale est celle du mont Mégantic, qui comporte un croissant syénitique enveloppant une bosse de granite. Les intrusions de granite dévonien de l'Estrie et du nord du Vermont sont souvent en creux, ce qui peut s'expliquer soit par leur composition granodioritique (alvéole d'Island Pond), soit par une intense microfissuration (alvéole de Scotstown). La position culminante des White Mountains paraît due (en grande partie) à l'érosion différentielle. Les séries de Littleton, où les unités schisteuses sont aussi résistantes que les éléments quartzitiques et gneissiques. dominent, au nord, les gneiss olivériens, dont la position déprimée est attribuable à leur fracturation, non suivie de recristallisation, et ailleurs, les granites de Bickford, pourtant relativement acides. En position culminante se placent également les syenites et les granites à hastingsite mésozoïques. Quant aux granites dits de Conway, tantôt ils sont troués par d'amples cuvettes, tantôt ils constituent des fiers monolithes limités par des diaclases espacées. C'est que ces roches sont très hétérogènes, tantôt blanches et acides, tantôt grises et riches en biotite et en hornblende, ainsi qu'en plagioclases. Au total, les roches occupant le sommet de l'échelle de dureté sont celles où les perthites et les microperthites constituent une trame continue. Pour les autres variétés de roches, le degré de microfissuration et la composition minéralogique jouent alternativement le rôle principal.

Les simulations thermodynamiques (modele dissol) differencient les alterations hydrothermales et supergenes par la nature et la quantite des mineraux neoformes. En conditions lateritiques les parageneses naturelles: goethite, gibbsite, kaolinites et argiles 2/1 sont rencontrees. L'alteration hydrothermale des pyroxenes est liee a l'importance du systeme fissural. Les modelisations reproduisent ces transformations dependantes de la temperature qui se font plutot en systemes fermes. Les transferts de matiere se font a echelles tres reduites

L'objet de ce travail, qui se veut resolument un essai de geomorphologie structurale, est original a un double titre: il l'est par sa thematique dans un pays ou le facteur petrographique est tenu pour negligeable dans l'explication des formes de relief; il l'est egalement, dans un courant de recherches collectives sur l'erosion differentielle dans les domaines cristallins, par le traitement d'une famille de roches plutoniques meconnues en raison de l'habituelle modestie de leurs affleurements. Couvrant quelque 12 000 km2, la sequence stratoide, qui est structuree en couches affectees de pendages centripetes, possede une expression topographique tres variable qui ne laisse pas d'intriguer: alors que le bushveld oriental presente un relief insolite de formes monoclinales contrastees, l'exploitation de la structure dans le bushveld occidental est restee trop timide pour imprimer sa marque au paysage en depit d'un potentiel lithologique tout aussi favorable. Il est apparu a l' echelle regionale que les mouvements epirogeniques sont indispensables au degagement des formes d'echelle moyenne: cette condition morphotectonique a ete effectiment remplie a l'est a la faveur de rajeunissements tectoniques associes au fonctionnement du bourrelet marginal, rajeunissements qui se materialisent par l'emboitement, en contrebas de la surface culminante du highveld d'age fini-cretace et eocene, de deux niveaux d'aplanissement partiel sous le controle de la structure et respectivement dates de l'oligocene et du mio-pliocene; elle ne l'a pas ete a l' ouest ou, en raison d'un affaissement persistant, le volume expose aux cycles successifs a toujours ete insignifiant, le relief d'erosion selective restant de ce fait virtuel. C'est donc dans le bushveld oriental qu'ont pu etre degages les principes gouvernant l'alteration differentielle des roches basiques et ultrabasiques: en raison de la forte alterabilite potentielle de leurs constituants mineraux (plagioclases, pyroxenes et peridots), le role essentiel revient non pas a la composition mais a la texture des sediments magmatiques; toutefois, ce facteur, s'il constitue une cle efficace, ne peut justifier toute la diversite de leur comportement morphologique, et les experiences d'alteration appellent l'attention sur l'importance de l'ambiance geochimique. Le dernier theme aborde est l'evolution paleoclimatique quaternaire a laquelle les reliefs structuraux doivent leur ultime faconnement.

Une des voies envisagées pour limiter la teneur atmosphérique en CO2 est son stockage minéral sous forme de carbonates stables sur des périodes géologiques. Le but de cette thèse était d'étudier les réactions de piégeage de CO2 sous forme de carbonates dans les roches basiques et ultrabasiques. Une première étude, relative à la dissolution de la sidérite (FeCO3) par spectroscopie d'absorption des rayons X sous pression et température, a été réalisée dans le but d'étudier l'une des réactions limitantes du piégeage minéral. Une loi de dissolution, une énergie d'activation et des données de spéciation du fer en solution ont été obtenues. Ces expériences ont permis de tester le potentiel de micro- réacteurs sur ligne synchrotron pour ce type d'études. Un modèle analogique de la réaction de carbonatation de roches basiques et ultrabasiques à 90°C et 280 bar de CO2 a permis d'identifier que des mécanismes de dissolution nucléation précipitation de sidérites/ankérites/ magnésites zonées contrôlent la carbonatation. Le taux de piégeage minéral dans ces conditions est de quelques pourcents par an. Pour étudier des situations à taux de carbonatation plus élevés, une étude sur minéraux triés a été réalisée entre 400 et 500°C et 1,0 et 1,7kbar. Dans ces conditions le taux de piégeage minéral atteint plusieurs dizaines de pourcents en quelques heures. Les effets de la fugacité d'eau et de la salinité ont été étudiés. L'analyse minéralogique et chimique des produits de réaction a permis de mettre en évidence un couplage stoechiométrique entre la serpentinisation et la carbonatation de l'olivine. Une méthodologie permettant de réaliser des bilans de masse à partir des données isotopiques du carbone a été mise au point, suggérant l'importance de la formation de quantités faibles mais significatives d'espèces de carbone réduit
Mineral storage of carbon dioxide in the form of geologically stable carbonates is an option for mitigating the atmospheric CO2 increase. The purpose of this thesis has been to study carbonate formation in basic and ultrabasic rocks under high pressure high temperature possible CO2 injection conditions. First, data on siderite dissolution, a reaction limiting CO2 mineral storage, have been acquired by x-ray absorption spectroscopy under high pressures and high temperatures. A dissolution rate law, an activation energy and solution speciation data are given. These experiments have allowed to test the potential for these kinds of studies of batch microreactors mounted on synchrotron beamlines. Then, a laboratory experiment aimed at mimicking CO2 injection in basic and ultrabasic rocks at 90°C and 280 bar CO2 pressure is shown. Carbonatation by dissolution/precipitation of peridotites, basalts and serpentinites yields zoned siderites/ankerites/magnesites with mineral storage rates, depending on the substrate rock, of few percents per year. Finally, in order to study cases with high carbonatation rates, an experimental study on olivines, pyroxenes and serpentines has been relalized at 400-500°C and 1-1. 7 kbar. Mineral storage rates of several percents per hour have been measured. The importances of water fugacities and salinities have been evidenced and a stoichiometric coupling between carbonate production and olivine serpentinization has been shown. A methodology based on carbon isotopic analyses has been developed for establishing mass balances. It suggests that small but significant quantities of reduced carbon are formed in these experiments

Trois massifs basiques et ultrabasiques (apa, todasana et tinaquillo) situes dans la chaine tertiaire caraibe du venezuela ont ete etudies d'un point de vue geochimique (compositions isotopiques (nd,sr), compositions en elements majeurs et en traces), avec les objectifs suivants: 1) preciser les conditions geodynamiques de developpement de cette chaine; 2) preciser les conditions de genese des magmas et d'interactions de ces magmas avec la croute. Le massif d'apa, montre des caracteres representatifs de cumulats differenties dans une chambre magmatique developpee dans un systeme d'arc. Le massif de todasana correspond a un corps magmatique forme par la differentiation de magmas de type alcalin. Les caracteres de ces magmas sont en accord avec des produits de fusion a faible pourcentage de corps de peridotites orogeniques type tinaquillo. Le massif de tinaquillo est un corps de peridotites orogenique typique forme a 85% par une association des peridotites et des lits de pyroxenites et 15% de niveaux gabbroiques. L'etude geochimique menee sur les differents types lithologiques rencontres dans le massif et les niveaux acides du socle a permis de montrer: i) le caractere residuel representatifs d'anciens lits de pyroxenites; ii) la variete de composition des gabbros granulitiques. Ceux-ci sont representatifs de magmas ou de cumulats derives, et iii) l'origine mantellique de certains niveaux basiques du socle qui presentent les spectres fortement enrichis en tr legeres. Un modele de fusion dynamique du massif de peridotites lors de sa montee a la surface est propose, rendant compte de l'ensemble de ces caracteres. Ce massif initialement compose de peridotites et pyroxenites associees aurait subi une fusion a faible pourcentage a grand profondeur. Les magmas formes viennent s'injecter sous forme des dikes dans la croute continentale sus-jacent et formant les niveaux basiques du socle, ou encore sous forme de sills (type massif de todasana). Les magmas produits par la suite forment dans des conditions de pression decroissantes sous facies peridotites et pyroxenites a spinelle et donnent lieu aux niveaux gabbroiques. Au total, on rencontre dans ces trois massifs, les conditions de formations distinctes de magmas a partir du manteau: formation en contexte de subduction (apa), d'ouverture de ride avortee (tinaquillo, todasana)

Ce mémoire de thèse comporte deux parties: l'une sur les ophiolites et l'autre sur les minéralisations de divers complexes basiques-ultrabasiques, dont les ophiolites, les komatiites et les sills archéens et protérozoïques. Les travaux sur les ophiolites ont abouti à deux résultats majeurs : 1) la reconstitution du puzzle ophiolitique corse ; 2) la diversité des ophiolites avec une classification en deux grands types, dont le magmatisme de l'un s'apparente à celui des rides médio-océaniques, tandis que le magmatisme de l'autre ressemble à celui des arcs immatures. Des études sur la minéralisation des corps basiques-ultrabasiques, il ressort que la nature des magmas parentaux est importante pour juger de leur potentialité métallogénique (Cr, Ni, éléments du groupe du platine EGP). Le caractère saturé à sursaturé des magmas basiques a été noté dans les ophiolites porteuses de gisements de chrome, dans les lopolites stratifiés enrichis en Cr, EGP. Des magmas de type boninitiques seraient à l'origine de certains de ces complexes. En conclusion de la thèse est présentée une classification des complexes basiques-ultrabasiques basées sur l'ordre de cristallisation des minéraux qui permet de discuter de l'origine des gisements des EGP par rapport à celle des autres minéralisations (chromite, concentration sulfurées).

Depuis le milieu des années 90, la minéralisation in situ du CO2 est envisagée comme une solution durable et efficace pour limiter ses émissions anthropiques vers l'atmosphère. Il s'agit de récupérer le CO2 émis par certaines industries pour le piéger en profondeur sous forme minérale (carbonates) dans les aquifères mafiques et ultramafiques naturels (de type basaltes et péridotites). La carbonatation du CO2 a été largement décrite dans les systèmes naturels où elle apparait à travers une série de réactions chimiques couplées au transport des espèces réactives dans le fluide. Plusieurs expériences en réacteurs fermés ont été menées depuis une quinzaine d'années afin de mieux comprendre les paramètres physico-chimiques contrôlant ces réactions. Mais très peu d'études n'ont encore caractérisé les processus de transport-réactif au cours de l'injection et de la minéralisation in situ du CO2 dans ces roches.Ces travaux visent à répondre à 3 principaux objectifs : (i) caractériser l'évolution des chemins réactifs lors de l'injection de CO2 dans des roches (ultra-)mafiques, (ii) mesurer les effets en retour des réactions sur les propriétés hydrodynamiques du milieu et (iii) quantifier le rendement et la pérennité des processus sur le long terme. Ils s'appuient sur le développement de protocoles expérimentaux pour (i) reproduire l'injection de CO2 dans les roches (ultra-)mafiques et (ii) caractériser les réactions à l'aide d'une série d'outils géochimiques et analytiques de l'échelle atomique à centimétrique. Trois séries d'expériences de percolation réactive ont été réalisé sur des agrégats (ultra-)mafiques relativement simples (olivines de San Carlos et d'Hawaii) et plus complexes (basaltes de Stapafell) dans des conditions de P-T-confinement in situ (Ptot=10-25 MPa ; T=180-185°C;Pconf=15-28 MPa).Les résultats obtenus ont permis de différencier plusieurs chemins réactifs dans ces systèmes en fonction du transport du fluide, de la porosité du milieu, des hétérogénéités locales de la roche, de la minéralogie et/ou des variations locales de la composition chimique du fluide. Les calculs du bilan de masse ont révélé une minéralisation efficace du CO2 contrôlée par les propriétés chimiques et hydrodynamiques du milieu. Mais certaines réactions associées à l'altération des roches (ultra-)mafiques (hydratation) ont des effets en retour négatifs sur les propriétés réservoirs de la roche (porosité, perméabilité) pouvant compromettre la pérennité du stockage du CO2 dans les aquifères naturels sur le long terme.Ces nouvelles données permettront aux modèles numériques de mieux simuler la carbonatation des roches (ultra-)mafiques en connaissant les propriétés hydrodynamiques du milieu et les hétérogénéités structurales du réservoir. Elles suggèrent aussi qu'un meilleur contrôle de certains paramètres d'injection, comme le débit ou la composition du fluide injecté (ex: pCO2), permettrait d'améliorer le taux et le rendement de la carbonatation
Since the mid-90s, in situ mineralization of CO2 has been considered as a safe and efficient solution to mitigate its anthropogenic emissions to the atmosphere. It is to recover the CO2 emitted by some industries and trap it in the mineral form (carbonates) in mafic and ultramafic aquifers (e.g. basalts and peridotites). The carbonation of CO2 has been widely described in natural systems where it occurs through a series of complex chemical reactions coupled to the transport of reactive species in the fluid. Numerous experiments have been conducted in batch reactors over the past fifteen years to better understand the physico-chemical parameters controlling the carbonation of (ultra-)mafic rocks. But few studies have further characterized the coupling reactive-transport processes during the injection and in situ mineralization of CO2 in these rocks.This work aims to meet 3 main objectives: (i) characterize changes in reaction paths during the injection of CO2 in (ultra-)mafic systems, (ii) measure the feedbacks effects of chemical reactions on the hydrodynamic rock properties and (iii) quantify the efficiency and sustainability of such processes over long time periods. It is based on the development of experimental protocols to (i) reproduce the injection of CO2 into (ultra-)mafic rocks and (ii) characterize the reactions using a series of geochemical and analytical tools from the atomic to the centimetric scale. Three series of reactive percolation experiments have been performed on (ultra-)mafic aggregates from relatively simple (olivines from San Carlos and Hawaii) to more complex samples (basalts from Stapafell) under in situ P-T-containment conditions (Ptot=10-25 MPa; T=180-185°C; Pcont=15-28 MPa).The results allowed us to differentiate several reactions paths in these systems depending on the fluid transport, rock porosity, local hydrodynamic properties, mineralogy and/or local changes in the fluid composition. Mass balance calculations have revealed an efficient mineralization of CO2 in the samples. It is controlled by the chemical and the hydrodynamic properties of the rock at the pore scale. But some reactions associated with the alteration of (ultra-)mafic rocks (e.g. hydration) have negative feedbacks effects on the reservoir rock properties (porosity and permeability) that may compromise the sustainability of CO2 storage in natural aquifers in the long term.These new supporting data will allow numerical models to better simulate the carbonation of (ultra-)mafic rocks knowing the hydrodynamic properties and the structural heterogeneities of the reservoir. They also suggest that a better control of some injection parameters, such as the flow injection rate and the injected fluid composition (e.g. pCO2), would improve the rate and yield of CO2 mineralization in these systems

Le présent travail est consacré aux problèmes de l'altération de roches basiques et ultrabasiques sous des conditions climatiques différentes et à l'influence de ces processus sur la stabilité à long terme des talus de mines à ciel ouvert. Les roches font partie d'anciens profils d'altération et, mises à jour par l'exploitation, subissent des altérations météoriques modernes qui changent les paramètres pétrographiques et géotechniques les caractérisant, ceci au niveau de la matrice rocheuse et du massif rocheux. Deux objets ont été étudiés au cours de ce travail : la mine de chromite de Bemanevika (Madagascar) où les métabasites et méta-ultrabasites sont très intensivement altérées sous conditions climatiques tropicales et la mine d'amiante de Bagenovskoe (Oural Central, Russie), où des roches de même type sont exposées à l'altération sous conditions tempérées continentales. La prévision de la stabilité des talus à long terme, en tenant compte du développement de l'altération dans les massifs, y a été analysée. Nous avons également procédé à des simulations en laboratoire de l'altération et de l'évolution de l'altérabilité de diverses roches. Deux types de simulation ont été réalisés : l'altération physique par cycles de gel-dégel intensif et l'altération chimique par cycles de lessivage en eau chaude en extracteur Soxhlet. L'analyse et la comparaison des résultats en laboratoire et in situ permettent de quantifier les processus d'altération et, enfin, d'établir les schémas de développement à long terme d'instabilités dans différents massifs rocheux sous diverses conditions climatiques.