Dynamique du globe et éléments volatils

Geodynamics and volatile elements

• Auteur / Autrice : Nicolas Coltice
• Direction : Philippe Gillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de la Terre
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure (sciences)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Terre -- Noyau

Gaz rares

Croûte continentale

Croûte océanique

Géodynamique

Résumé

La distribution actuelle des éléments chimiques volatils et de leurs isotopes reflète l'histoire complexe du globe depuis sa formation. La convection du manteau réintroduit en subduction des roches partiellement dégazées par la fusion partielle. Des bilans chimiques globaux d'argon-40 permettent de montrer que le potassium-40 associé à la croûte continentale est très faiblement recyclé, contrairement au carbone qui semble rester stable dans la croûte océanique altérée. Les mesures isotopiques des gaz rares dans les basaltes de points chauds et de rides océaniques soulignent la complexité de la structure du manteau. La modélisation numérique des transferts chimiques permet néanmoins de tester l'hypothèse de la formation d'un réservoir de croûte océanique par ségrégation gravitationnelle. Ce processus semble pouvoir expliquer une large part des observations géochimiques et géophysiques (nature possible de D). Le noyau comporte environ 10% d'éléments légers, parmi lesquels peut se trouver le potassium, dont la désintégration de son isotope-40 forme de l'argon-40 et est accompagnée d'une production de chaleur. Des compressions et chauffages (jusqu'à 40 GPa et 3000K) en cellule à enclumes de diamant, de mélanges de fer et de composés de potassium indiquent que le potassium peut changer peut éventuellement former un alliage avec le fer et le carbone. La présence de potassium dans le noyau liquide reste donc une éventualité à prendre en compte dans les bilans terrestres d'argon-40 et de chaleur.