Cycle du chlore terrestre : les échanges manteau-océan

The global geodynamical cycle : mantle-ocean exchanges

• Auteur / Autrice : Magali Bonifacie
• Direction : Pierre Agrinier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie fondamentale et appliquée
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Croûte océanique

Chlore

Isotopes stables

Résumé

Contraindre la distribution actuelle et passée du chlore sur Terre et l'origine des océans requiert une bonne connaissance du cycle géodynamique de cet élément. Cette thèse apporte des contraintes sur les échanges entre l'intérieur et la surface de la Terre, et plus spécifiquement sur les échanges manteau-océan. Son objet d'étude est la croûte océanique (création, altération et subduction), car principal vecteur d'échange de chlore entre l'intérieur et la surface de la Terre. Le principal outil utilisé est la composition des isotopes stables du chlore (δ³7C1). L'objectif premier a été la mise en place d'une technique d'extraction du chlore des roches silicatées pour permettre la détermination précise de leur δ³7C1. Nous avons ensuite analysé des MORB, des basaltes altérés, des péridotites serpentinisées océaniques ainsi que des métapéridotites de zones de subduction. Des fluides hydrothermaux (haute et basse températures) ont aussi été caractérisés. L'ensemble de ces données permet de re-caractériser le 8³7C1 du manteau appauvri, de la croûte océanique altérée et du matériel subducté, mais aussi le comportement isotopique du chlore lors des processus d'assimilation, d'interaction eau-roche et de subduction. Pour la première fois, nous dressons une vision globale sur l'histoire du chlore de la croûte océanique et donc sur le cycle isotopique du chlore terrestre. Nous proposons un modèle d'évolution des 8³7C1 des différents réservoirs terrestres au cours des temps géologiques ainsi que l'absence d'état stationnaire pour le cycle du chlore. Compte tenu de la distribution actuelle du chlore dans ces réservoks, l'eau de mer devrait tendre à tamponner le δ³7C1 du manteau.

We need a good knowledge of the chlorine geodynamic in order to better constrain the past and modem distribution of chlorine on Earth and the origin of oceans. This work brings new constraints on exchanges between the surface and the interior of the Earth, and particularly mantle-ocean exchanges by studying the oceanic crust (creation, alteration, subduction), as it is the main vector of exchanges between surface and deep : reservoirs. The main tools used in this study are chlorine isotopes compositions (δ³7C1). The first goal of this work was to develop and improve a technique of chlorine-extraction from silicated rocks in order to allow precise δ³7C1 determination. MORB, altered basalts, oceanic serpentinized peridotites and metaperidotite from subduction zones have been analyzed. Hydrothermal fluids (both high and low temperatures) have also been characterized. The whole data reinitialize our knowledge on Cl-isotopic compositions of the depleted mantle, the oceanic crust and the recycled material, as well as on the behavior of chlorine isotopes during assimilation, water-rock interaction and subduction. For the first time, a global view on the oceanic crust chlorine and therefore on the chlorine isotopic cycle is exposed. We propose a model of δ³7C1 evolution of the Earth's reservoirs during geological times, and that the global chlorine cycle is not at steady state. Considering the current chlorine distribution in those reservoirs, the seawater should tend to buffer the mantle δ³7C1.