Origine et formation des diamants dans le manteau supérieur terrestre : apport d'une systématique multi-isotopique (carbone, azote et soufre)

Origin and formation of diamonds in thé Earth's mantle : contribution of a couple isotopique study (carbon, nitrogen and sulfur)

• Auteur / Autrice : Emilie Thomassot
• Direction : Marc Javoy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie fondamentale et appliquée
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diamants

Carbone

Azote

Soufre

Résumé

Afin de mieux cerner l'origine et le processus de formation des diamants dans le manteau supérieur terrestre, nous avons entrepris une étude couplée de diamants ET de leurs inclusions de sulfure. Les fractionnements indépendants de la masse (MIFs) sont préservés dans les inclusions de sulfure des diamants du craton du Kaapvaal (Botswana et Afrique du Sud). Cette signature géochimique spécifique, hérité de réactions de photolyse UV dans l'atmosphère anoxique archéenne, implique que les inclusions piégées dans les diamants résultent du recyclage, dans le manteau supérieur terrestre, de sulfure sédimentaire. Cependant, les caractéristiques géochimiques de leurs diamants hôtes (δ¹³, δ¹5N, concentration et spéciation de l'azote) sont très homogènes à travers la population et attestent d'une origine purement mantélique. L'absence de signature recyclée dans ces échantillons implique une origine découplée des diamants et de leurs inclusions et remet en cause l'hypothèse de syngénéticité de ces minéraux. De plus, les caractéristiques géochimiques des diamants à inclusions de sulfures diffèrent clairement de celles des diamants à inclusion silicatées. Cette dernière observation est surprenante et suggère que les diamants à inclusions de sulfure appartiennent à une population spécifique. Le travail de thèse présenté ici apporte donc des preuves supplémentaires en faveur de l'implication d'un fluide métasomatique dans la formation des diamants dans les roches du manteau.

In order to better constraint the origin and the crystallization process of diamond in the Earth upper mantle, we have undertaken a coupled isotopic study of diamond and of their sulfide inclusions. Mass-independent sulfur isotope fractionations are preserved in sulfide inclusions in diamonds (SID) from the Kaapvaal craton (Botswana and South Africa). This specific isotopic signature, produced through photochemical reaction during the Archean, implies that sulfide inclusions in diamonds represent an Archean atmospheric sulfur component that was recycled into the Earth's mantle. However, geochemical characteristics of their host diamonds (δ¹³C, δ¹5N, N-content and its speciation) are largely homogeneous through the population, and close to the non-fractionated mantle-related values. This lack of recycled signature in the carbon diamond source allows us to conclude that diamonds and their inclusions are not necessarily syngenetic. Moreover, the specific geochemical characteristics of sulfide-bearing diamonds differs from silicate-bearing diamond signature. This last observation is unforeseen and discloses that sulfide-bearing diamonds belong to a specific diamond population. The present work, brings evidences in favor of the implication of a metasomatic agent (carbon bearing fluid) leading to diamond cristallization in mantle rocks.