Behavior of iron, and other ions capable for electron exchange in subduction settings

Résumé : Les zones de subduction sont les plus grands systèmes de recyclage de notre planète. Elles permettent le recyclage de l'eau contenue dans la croûte océanique hydratée et de la lithosphère du manteau supérieur. L'eau joue un rôle clé dans de nombreux processus associés aux zones de subduction, comme la tectonique des plaques, la production de magma, le transport élémentaire et la génération de tremblement de terre. La composition chimique, le contenu H2O de la lithosphère océanique, l'âge et la géométrie de la plaque océanique sont les principaux facteurs contrôlant les processus de subduction, y compris la déshydratation.L'objectif principal de cette thèse est d'étudier le régime de la libération de l'eau depuis la plaque océanique subductante et le comportement du Fe et du S en contenus dans les serpentinites, qui représentent la principale lithologie de roche hydratées océaniques. L'approche expérimentale de ce travail permet d’étudier les changements chimiques et minéralogiques associés lors la déshydratation des serpentinites de différentes compositions. Un certain nombre de techniques d'analyse ont été utilisées pour étudier l’influence de la composition de la roche totale sur la composition des assemblages produits. Les intervalles de pression de température expérimentalement étudiés, à savoir 2 GPa et 450-900C, représentent des zones de subduction chaudes. L'extrapolation à d'autres gradients géothermiques communs a été faite par thermodynamique. Les compositions de serpentinite étudiées correspondent aux péridotites serpentinisées naturelles décrites pour la lithosphère océanique.Mon travail indique que la teneur en Fer contrôle a stabilité thermique d’antigorite. Déshydratation de serpentinites avec Fe, par conséquent, pasee à des températures plus basses par rapport aux assemblages Fe-libres. La déshydratation observée dans les systèmes sans Fer se fait le long d'une réaction univariante, alors que dans les systèmes contenant du Fer, la déshydratation se fait sur un domaine de température (réactions de déshydratation divariantes). De plus, la présence de Al dans serpentinite stabilise clinochlore, qui conserve 15% de l'eau initiale jusqu'à ~ 120 km (820°C/2 GPa) dans subduction chaud. Cette dépendance sur Fe et Al apporte importance de considérer non seulement la géométrie et l'âge de la plaque océanique, mais aussi une composition de lithologies lors de la modélisation et d’interprétation de subduction. Une comparaison entre la profondeur des séismes et la profondeur de déshydratation des serpentinites indique une possible contribution de la libération de l'eau à la sismicité dans les zones de subduction chaudes et à pente faible.La spectroscopie d'absorption des rayons X montre une réduction progressive de Fe et de S dans des serpentinites. Le rapport Fe3+/ Fetotal, de la roche totale, élevé dans la serpentinite, diminue dans les assemblages anhydres de haute température par décomposition de la magnétite (< 550°C) et de l’antigorite (700°C). La pyrite des serpentinites se transforme en pyrrhotite en-dessous de 450°C et induit une libération de ¼ de soufre initial, probablement sous forme de H2S. La magnétite et la pyrite présentes dans des serpentinites, sont des phases cruciales pour la production de fluides très oxydés et d’espèces volatiles soufrées qui peuvent être transportés depuis la plaque subductée vers le coin mantellique. Application des résultats montre que les fluides s’élevant de la plaque océanique sont responsables de l'oxydation du manteau; et décomposition de la magnétite et l’antigorite avec au moins 100°C différence peut provoquer une libération de fluides chimiquement différents à peu profond (basse-T) et profondes (T-élevé) parties de subduction.
Mots-clés : Fer Serpentinite
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Thèse
Earth Sciences. Université Grenoble Alpes, 2016. English. 〈NNT : 2016GREAU030〉
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Soumis le : jeudi 13 juillet 2017 - 11:55:18
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Margarita Merkulova. Behavior of iron, and other ions capable for electron exchange in subduction settings. Earth Sciences. Université Grenoble Alpes, 2016. English. 〈NNT : 2016GREAU030〉. 〈tel-01561762〉

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