Comportement d'éléments formateurs et modificateurs de réseau dans des magmas hydratés

par Manuel Muñoz

Thèse de doctorat en Géomatériaux

Sous la direction de François Farges et de Valérie Malavergne.

Soutenue en 2003

à l'Université de Marne-la-Vallée .


  • Résumé

    Cette étude vise à mieux caractériser les propriétés physico-chimiques de systèmes magmatiques hydratés en contexte subductif. Nous nous intéressons en particulier au comportement d’éléments « traces » modificateurs de réseau (Ni et Zr), ainsi que d’éléments majeurs formateurs de réseau (Ga et Ge) dans ce type de géomatériaux. Le principe de l’étude repose essentiellement sur une approche expérimentale, visant à utiliser des systèmes de haute température et haute pression (cellule à enclumes diamant, presse Paris-Edinburgh) couplés à une méthode d’analyse par spectroscopie d’absorption des rayons X. Pour les différents systèmes chimiques abordés, les résultats obtenus à haute température et/ou haute pression mettent en évidence des comportements très différents pour nickel et pour le zirconium en fonction de la teneur en eau. L’environnement structural local autour du nickel apparaît fortement affecté par la présence d’eau, suggérant une interaction significative du nickel avec la phase aqueuse. En revanche, la structure locale autour du zirconium est reste pratiquement constante. De plus pour les éléments majeurs analogues (Ga et Ge), aucune modification structurale significative n’est mise en évidence en fonction de la température, de la pression ou encore de la teneur en eau ; ce qui tend à suggérer un effet « non-dépolymérisateur » de l’eau sur le réseau silicaté. Des expériences complémentaires nous ont permis de mettre en évidence l’utilité des spectres d’absorption des rayons X pour la détermination in situ des concentrations en nickel, ainsi que de la densité des magmas silicatés hydratés. Les résultats mettent en évidence un coefficient de partage « eau/silicate » très inférieur à 1, suggérant une mobilisation faible, mais néanmoins significative, du nickel par la phase aqueuse lors de la remontée magmatique. Par ailleurs, des mesures de densité apparente de magmas hydratés, à environ 780 °C / 520 MPa, mettent en évidence une valeur proche de 1 g/cm3, suggérant un aspect structural de type « émulsion » particulièrement riche en eau, ainsi qu’une dynamique d’ascension magmatique en écoulement homogène très importante

  • Titre traduit

    Behaviour of network formers and modifiers in hydrated magmas


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    This study consists of a better understanding of physical and chemical properties of hydrated magmatic systems associated to subduction zones. We are particularly interested in determining the behavior of network modifiers “trace” elements (Ni and Zr), as well as network formers major elements (Ga and Ge) in this kind of geomaterials. The study is essentially based on an experimental approach, using high-pressure systems (diamond-anvil cell, Paris-Edingurgh press) coupled to X-ray Absorption Fine Structure (XAFS) spectroscopy. For the different chemical systems studied, the results collected under high temperature and/or high pressure show well different behavior for nickel and zirconium as a function of water content. The local structural environment of nickel is highly affected by the presence of water, suggesting a significant interaction between nickel and the aqueous phase. In contrast, the local structure around zirconium is practically unchanged. Moreover, for major analog elements (Ga and Ge), no significant structural modification is observed as a function of temperature, pressure or water content; suggesting possibly that water does not depolymerize the silicate network. Additional experiments shown the usefulness of XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) spectra for determining, in situ, nickel contents as well as densities of hydrous silicate magmas. Results show a “water/silicate” partitioning coefficient near 0. 2; suggesting a low but significant mobilization of nickel by the aqueous phase during the magmatic ascension. Also at around 780 °C / 520 MPa, the apparent-density of hydrated magmas near 1 g/cm3, suggests a structural aspect of “emulsion” type including particularly high water content, as well as a very important dynamic of magmatic ascension in its homogeneous flow regime

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Informations

  • Détails : 1 vol. (259-[30] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 233-249 (201 réf.)

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  • Bibliothèque : Université Paris-Est Marne-la-Vallée. Bibliothèque.
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  • Cote : 2003 MUN 0168
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