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Lithosphère océanique

Evolution de la croûte océanique avec la déformation et l’altération hydrothermale

Dès sa formation, les caractéristiques pétrologiques, chimiques et pétrophysiques de la croûte océanique évoluent, en résultat de l’interaction entre déformation et infiltration de l’eau de mer.

Participants : O. Alard, D. Bosch, F. Boudier, M. Godard, B. Ildefonse, Y. Lagabrielle, D. Mainprice, A. Nicolas, P. Pezard.

La lithosphère océanique nouvellement formée aux dorsales évolue rapidement par interaction avec l’océan via la circulation hydrothermale. Une partie de notre activité traite des mécanismes de l’altération hydrothermale et de la mesure des effets de cette altération, fondamentaux pour comprendre l’évolution des signatures géochimique et géophysique de la lithosphère océanique.
Des mécanismes originaux d’hydratation de la croûte à très haute température (>500°C), jusqu’au Moho, ont été proposés sur la base d’études très détaillées réalisées dans l’ophiolite d’Oman, dans le puits ODP 1256D, et au laboratoire. Les relations avec le magmatisme sont complexes, tant à l’axe de la dorsale au niveau de la racine du complexe filonien que dans des contextes tectoniques spécifiques comme les extrémités de propagateurs.

Nous étudions aussi en détails la déformation de la croûte océanique, vue en particulier par les fabriques cristallographiques du plagioclase, principal constituant des roches gabbroiques océaniques, et le contrôle qu’exerce ces structures sur les propriétés sismiques de la croûte océanique.

Gabbro mylonitique, puits ODP 735B, dorsale sud-ouest indienne (photo de lame mince)

Gabbro mylonitique, puits ODP 735B, dorsale sud-ouest indienne (photo de lame mince)

Racine du complexe filonien en Oman

La présence des serpentinites , principal produit d’altération des péridotites, dans la lithosphère océanique, contrôle au premier ordre les propriétés physiques et rhéologiques de cette dernière. Les serpentinites sont particulièrement importantes aux dorsales lentes, où elles jouent un rôle fondamental dans les relations entre tectonique et magmatisme aux extrémités de segments. Nous poursuivons ici notre travail d’investigation pluridisciplinaire des propriétés physiques et chimiques des péridotites serpentinisées océaniques. Les relations cristallographiques entre serpentine et olivine sont étudiées en détail. La mesure conjointe d’un certain nombre de propriétés physiques et des caractéristiques géochimiques des serpentinites permettra de mieux contraindre l’interprétation des données géophysiques acquises en mer et à terre, ainsi que de mieux comprendre les processus d’altération de la croûte océanique à proximité des dorsales. Les réactions chimiques d’altération des péridotites sont analogues à celles étudiées aujourd’hui pour la séquestration du CO2 atmosphérique. Nous reproduisons en laboratoire les réactions de minéralisation des fluides riches en CO2 dans des conditions de pression et de température analogues à celles des systèmes hydrothermaux océaniques de basse température (voir aussi "Séquestration du CO2").

Publications récentes :

- Deschamps, F., Guillot, S., Godard, M., Andreani, M. and Hattori, K., (2011). Serpentinites act as sponges for fluid-mobile elements in abyssal and subduction zone environments. Terra Nova , 23, 171–178, : doi : 10.1111/j.1365-3121.2011.00995.x.
- Lartaud, F., Little, C.T.S., de Rafelis, M., Bayon, G., Dyment, J., Ildefonse, B., Gressier, V., Fouquet, Y., Gaill, F., Le Bris, N., 2011. Fossil evidence for serpentinization fluids fueling chemosynthetic assemblages. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108, 7698-7703. doi:10.1073/pnas.1009383108.
- Boudier F., Baronnet A., and Mainprice D. (2009) Oriented Serpentine Minerals Replacements of Natural Olivine and their seismic implications : Oceanic Lizardite versus Subduction-Related Antigorite. J. Petrol. 51, 495-512. doi:10.1093/petrology/egp049
- France L., Ildefonse B., Koepke J., Bech F. (2010). A New Method to Estimate the Oxidation State of Basaltic Series from Microprobe Analyses. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 189, 340-346. doi:10.1016/j.jvolgeores.2009.11.023
- France, L., Koepke, J., Ildefonse, B., Cichy, S.B., Deschamps, F. (2010). Hydrous partial melting in the sheeted dike complex at fast spreading ridges : Experiments and nature. Contributions to Mineralogy and Petrology, 160, 683-704. doi:10.1007/s00410-010-0502-6
- Lartaud, F., de Rafelis, M., Oliver, G., Krylova, E., Dyment, J., Ildefonse, B., Thibaud, R., Gente, P., Hoise, E., Meistertzheim, A.L., Fouquet, Y., Gaill, F., Le Bris, N., 2010. Fossil clams from a serpentinite-hosted sedimented vent field near the active smoker complex Rainbow, MAR, 36 degrees 13 ’ N : Insight into the biogeography of vent fauna. Geochemistry Geophysics Geosystems 11, Q0AE01. doi:10.1029/2010GC003079
- Violay, M., Pezard, P.A., Ildefonse, B., Belghoul, A., Laverne, C., (2010) Petrophysical properties of the root zone of sheeted dikes in the ocean crust : a case study from Hole ODP/IODP 1256D, Eastern Equatorial Pacific. Tectonophysics, 493, 139–152. doi:10.1016/j.tecto.2010.07.013
- Andreani M., Luquot L., Gouze P., Godard M., Hoise E., and Gibert B. (2009) Experimental study of carbon sequestration reactions controlled by the percolation of CO2 -rich brine through peridotites. Environ. Sci. Technol. 43, 1226-1231. doi:10.1021/es8018429
- Beard J.S., Frost B.R., Fryer P., McCaig A., Searle R., Ildefonse B., Zinin P., and Sharma S.K. (2009) Onset and progression of two-stage serpentinization and magnetite formation in olivine-rich troctolite from IODP Hole U1309D. J. Petrol. 50, 387-403. doi:10.1093/petrology/egp004
- Dyment, J., Bissessur, Bucas, K., Cueff-Gauchard, V., Durand, L., Fouquet, Y., Gaill, F., Gente, P., Hoisé, E., Ildefonse, B., Konn, C., Lartaud, F., LeBris, N., Musset, G., Nunes, A., Renard, J., Riou, V., Tasiemski, A., Thibaud, R., Torres, P., Yatheesh, V., Vodjdani, I., and Zbinden, M. (2009). Detailed investigation of hydrothermal site Rainbow, Mid-Atantic Ridge, 36°13’N : Cruise MoMARDream. InterRidge News, 18, 22-24.
- France, L., Ildefonse, B., and Koepke, J. (2009). Interactions between magma and hydrothermal system in Oman ophiolite and in IODP Hole 1256D : fossilization of a dynamic melt lens at fast spreading ridges. Geochem. Geophys. Geosyst., 10, Q10O19, doi:10.1029/2009GC002652
- Ildefonse B., Drouin M., Violay M., and Pezard P. (2009). Data report : Electrical properties of gabbroic and troctolitic rocks from IODP Hole U1309D, Atlantis Massif. In : Blackman, D.K., Ildefonse, B., John, B.E., Ohara, Y., Miller, D.J., MacLeod, C.J., and the Expedition 304/305 Scientists, 2006. Proc. IODP, 304/305 : College Station TX (Integrated Ocean Drilling Program Management International, Inc.). doi:10.2204/iodp.proc.304305.204.2009
- Koepke J., Schoenborn S., Oelze M., Wittmann H., Feig S.T., Hellebrand E., Boudier F., and Schoenberg R. (2009) Petrogenesis of crustal wehrlites in the Oman ophiolite : Experiments and natural rocks, Geochem. Geophys. Geosyst., 10, Q10002, doi:10.1029/2009GC002488
- Nicolas A, Boudier F, Koepke J, France L, Ildefonse B, Mével C (2008) Root zone of the sheeted dike complex in the Oman ophiolite. Geochemistry, Geophysics and Geosystems 9, Q05001, doi:10.1029/2007GC001918
- Gaill F., Ballu V., Cannat M., Crawford W., Dyment J., Escartín J., Fouquet Y., Goslin J., Reverdin G., Sarradin P.M., Tarits P., Andréani M., Bonnivard E., Bucas K., Burgaud G., Cambon M.A., Cueff V., Durand C., Gros O., Hamel G., Henriques M., Hoisé E., Ildefonse B., Konn C., Le Bris N., Le Guyader H., Ravaux J., Shillito B., Toullec J.Y., and Zbinden M. (2007). Cruise MoMARDREAM-Naut and other MoMAR experiments at Rainbow and lucky Strike in summer 2007. InterRidge News 16, 15-16.
- Bach W, Paulick H, Garrido CJ, Ildefonse B, Meurer WP, Humphris SE (2006) Unraveling the sequence of serpentinization reactions : petrography, mineral chemistry, and petrophysics of serpentinites from MAR 15°N (ODP Leg 209, Site 1274). Geophysical Research Letters 33, L13306, doi:10.1029/2006GL025681
- Paulick H., Bach W., Godard M., Hoog C.J., Suhr G., and Harvey J. (2006) Geochemistry of abyssal peridotites (Mid-Atlantic Ridge, 15°20’N, ODP Leg 209) : implications for fluid/rock interaction in slow spreading environments. Chemical Geology 234, 179-210. doi:10.1016/j.chemgeo.2006.04.011
- Einaudi, F., Pezard, P., Ildefonse, B., and Glover, P., 2005. Electrical properties of gabbros from Hole 1105A, SW Indian Ridge. In "Petrophysics of Crystalline Rocks" (P.K. Harvey, T.S. Brewer, P.A. Pezard, and V.A. Petrov, eds), Geological Society Spec. Pub., 240, 179-193. doi:10.1144/GSL.SP.2005.240.01.14
- Bosch, D., Jamais, M., Boudier, F., Nicolas, A., Dautria, J.-M., Agrinier, P., 2004. Deep and high temperature hydrothermal circulation in the Oman ophiolite-Petrological and isotopic evidence. J. Petrol. 45, 1181-1208. doi:10.1093/petrology/egh010