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Approche géochimique et pétrologique

Les rapports isotopiques de certains éléments chimiques, en particulier le strontium, l’oxygène et le lithium représentent des marqueurs très sensibles aux échanges chimiques ayant opéré entre des roches et des fluides et, en particulier, entre les roches du Manteau et l’eau de mer [e.g. Bosch & al., 1991]. Ainsi, l’utilisation de ces systèmes isotopiques permet de contraindre les trajets de percolation des solutions dans les réservoirs, ainsi que le degré d’ouverture du système initial en fonction de l’intensité d’altération de la roche.

La détermination du rapport eau-roche, calculé sur la base des rapports isotopiques et concentrations mesurées, constitue un paramètre essentiel qui permet d’estimer la quantité d’eau qui circule dans le réservoir ainsi que le degré de réactivité. Ce paramètre est fonction de plusieurs facteurs, et notamment, la température d’interaction, l’âge du système hydrothermal, la longueur du circuit, le temps de résidence, la nature de l’échantillon traversé. De plus, certains isotopes (en particulier les isotopes de l’oxygène) peuvent être utilisé comme des géothermomètres [Gregory & Taylor, 1981], permettant ainsi d’avoir une indication relativement précise de la température d’équilibre isotopique.

Les travaux récents réalisés sur l’ophiolite d’Oman, analogue fossile d’une dorsale océanique, ont démontré la capacité d’une telle approche méthodologique pour mettre en évidence et caractériser des circuits hydrothermaux actifs à haute ou très haute température (>700°C) [Nicolas & al., 2003 ; Bosch & al., 2004].

Dans le cadre de ce projet, on se propose de caractériser pétrologiquement les échantillons sélectionnés en insistant, en particulier, sur les modifications chimiques induites lors de la circulation de fluides (déstabilisation de phases primaires, zonation secondaire, recristallisation, inclusion fluide et/ou solide…). Cette partie inclura l’analyse des éléments majeurs par microsonde électronique en parallèle à l’analyse ponctuelle des éléments en trace par système d’ablation laser couplé à une ICP-MS.

Ce volet permettra, en outre et en fonction des différentes phases identifiées et des relations génétiques entre elles, de déterminer les échanges chimiques ayant opérés, les trajets préférentiels empruntés par le fluide lors de sa circulation et de déterminer des gammes de température d’équilibre des compositions chimiques des minéraux étudiés.

En parallèle à l’étude pétrologique, sur le même lot d’échantillons, on réalisera une étude géochimique détaillée (isotopes du Sr, O et Li) selon deux approches : par la méthode conventionnelle avec dissolution chimique des échantillons mais également, en particulier, pour l’analyse des isotopes de l’oxygène et du lithium, par analyse « in situ » grâce à l’utilisation de la sonde ionique de Nancy.

La mise en œuvre de méthodes ponctuelles (SIMS, LA-ICPMS) permet de caractériser les échantillons et d’étudier les processus avec une échelle de résolution de l’ordre de quelques microns. Une telle approche a démontré son potentiel afin de déterminer les contributions hydrothermales de haute température dans la croûte océanique au niveau du SWIR par exemple [Decitre & al., 2002].