La subduction des Petites Antilles : apports de la géochimie isotopique du chlore

par Arnaud Godon

Thèse de doctorat en Géochimie fondamentale et appliquée

Sous la direction de Françoise Pineau.

Soutenue en 2000

à Paris 7 .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail fut d'installer la technique d'analyse de la composition isotopique du chlore ( 3 7cl) par spectrometrie de masse a source gazeuse, pour etudier la geodynamique du chlore en zone de subduction. Diverses eaux de mer mesurees confirment l'homogeneite isotopique des oceans et valident leur utilisation comme standard international. Une calibration inter-laboratoires montre des resultats en tres bon accord avec ceux obtenus par irms et tims entre 6 et +6&. Au niveau de la zone de subduction des petites antilles, nous avons mesure les 3 7cl des fluides chauds expulses par des volcans de boue sous-marins (manon) et aeriens (la trinite), correspondant geodynamiquement aux fronts de deformation externe et interne du prisme d'accretion de la barbade. Des echantillons de gaz volcaniques condenses, de sources chaudes, d'un lac de cratere, d'eaux de pluie et d'une andesite, provenant des iles de monserrat, guadeloupe, dominique et martinique, ont ete mesures. On observe pour chaque site des melanges entre des fluides superficiels et des fluides d'origine profonde. Le 3 7cl de la croute oceanique alteree et serpentinisee, avec ses sediments et ses fluides interstitiels n'est pas connue, mais on peut le considerer positif ou nul lorsque la plaque debute sa subduction. L'expulsion de fluides de 3 7cl tres negatifs (5&) necessite alors l'action de processus physico-chimiques (compaction, deshydratation, migration du fluide et interactions fluide-roche), associes a des fractionnements isotopiques. Leurs actions conjuguees sur la distance de migration du fluide entrainent un fractionnement isotopique global important. Les subductions au large du perou et du japon montrent aussi des fluides de 3 7cl negatif. Sur l'ensemble de la subduction antillaise, on observe une croissance du 3 7cl minimum des fluides expulses, d'abord tres negatifs (jusqu'a 5& a manon), puis moins negatifs (3& a la trinite), et positifs au niveau de l'arc volcanique (0& pour l'andesite a +2& pour les condensats). Cette observation peut refleter par exemple soit une diminution des fractionnements isotopiques liee a l'evolution des contraintes physico-chimiques, soit un enrichissement en 3 7cl du reservoir residuel subduit. Dans tous les cas, ceci implique le recyclage d'un materiel de 3 7cl positif ou nul dans le manteau.


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