Les volatiles dans le manteau terrestre etude experimentale a haute pression et haute temperature l'exemple de l'argon et du carbone

par EVA MARIA CHAMORRO PEREZ

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Philippe Gillet.

Soutenue en 1997

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

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  • Résumé

    La cellule a enclumes de diamant a chauffage laser co#2 a permis l'etude de la solubilite de l'ar dans les liquides silicates sous pression (p). L'evolution de la solubilite d'ar avec p dans sio#2 et mg#2sio#4 fondues presente un comportement jamais observe auparavant : une augmentation a peu pres lineaire a basse p, mais au dela de 5 gpa, elle chute soudainement d'un ordre de grandeur. Celle-ci est interpretee comme le resultat d'une competition entre deux phenomenes ayant lieu simultanement avec l'augmentation de p : l'elevation de la fugacite d'ar qui provoque une augmentation de la solubilite (loi de henry) et la densification du liquide qui entraine une diminution de la place disponible pour les atomes d'ar. L'adaptation du modele de la porosite ionique et de la distribution log-lineaire nous a permis de prevoir la chute de la solubilite pour le xe vers 2 gpa et pour l'he vers 8-10 gpa. Ce resultat implique une evolution de l'incompatible des gaz rares avec la profondeur. La presse multienclumes a permis l'etude du systeme silicate (et oxyde)- carbonate dans des conditions mantelliques. Le carbonate stable sous pression est la magnesite. Le carbone reste un element tres incompatible : les liquides formes lors des fusions partielles ont une composition 60% en moles de carbonate. Ces experiences ont mis en evidence l'existence d'une solution solide partielle enstatite-magnesite, dont le minimum de magnesite dissoute est de 0. 6% en poids. L'olivine, la wadsleyite et (fe,mg)o, semblent egalement presenter une solution solide avec la magnesite tout aussi importante, meme lors des fusions partielles. Cette faible solution des carbonates dans les silicates et oxydes porte des consequences importantes dans le cycle interne du carbone, car la totalite du carbone estime etre contenu dans le manteau peut se trouver sous la forme de solution solide. La magnesite ne se trouverait sous la forme d'une phase separee que quand la concentration est superieure a 6%.


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  • Détails : 182 P.
  • Annexes : 142 REF.

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