Les processus de métasomatisme des formations volcano-sédimentaires paléoarchéennes des cratons du Kaapvaal (Afrique du Sud) et de Pilbara (Australie) : implications pour l'évolution chimique de l'océan et le cycle géochimique de l'azote

par Virgile Rouchon

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace. Sciences de la terre

Sous la direction de Beate Orberger et de Daniele Pinti.


  • Résumé

    L’altération des roches supracrustales archéennes implique des conditions environnementales encore mal contraintes qu’il est nécessaire de définir afin de mieux comprendre l’évolution des enveloppes externes au Précambrien, ainsi que les conditions d’émergence et de diversification de la vie. Le premier objectif de cette thèse est l’étude des métasomatismes des formations volcano-sédimentaires du Paléoarchéen, la caractérisation des mécanismes à leur origine, ainsi que la quantification des bilans géochimiques associés. Le deuxième objectif est l’étude de la composition isotopique de l’azote dans ces mêmes formations, et sa signification pour le cycle de l’azote au Paléoarchéen. Pour cela, une étude géochimique et isotopique des systèmes volcanosédimentaires Paléoarchéens de Pilbara et de Barberton a été entreprise. Le métasomatisme potassique est issu de l’altération par l’eau de mer du matériel volcanique en un assemblage séricite - feldspath-K - quartz à des pH de 5,5-6,5 en conditions réductrices et à des températures supérieures à 70 °C. Le bilan de masse de cette altération implique un enrichissement de l’eau de mer de l’ordre de 1 mole de Fe2+, Na+, Ca2+, et de 3 moles de Mg par kg de komatiite. Trois moles de H+ et 1 mole de K+ sont incorporées dans la roche en échange. Quatre moles d’oxygène sont ainsi libérées dans l’eau de mer, impliquant au total la neutralisation de 10 moles de H+ par kg de komatiite. La silicification est un processus diagénétique précoce contrôlé par la granulométrie des particules sédimentaires, les plus fines engendrant les plus fort taux de silicification. Les particules volcano-détritiques déposées dans les bassins sédimentaires paléoarchéens adsorbent jusqu’à 5 fois leur volume de silice dissoute, produisant un flux de silice depuis l’eau de mer vers la croûte de l’ordre de plusieurs dizaines de kilomoles par kilogramme de matériel détritique. Les sédiments grossiers ne subissant qu’une silicification partielle sont carbonatisés pendant la diagenèse profonde par la précipitation de dolomite riche en Fe à partir de l’eau de mer piégée dans la porosité résiduelle durant la silicification. La carbonatisation des formations sédimentaires archéennes permet le stockage de 1,8 moles de CO2 par kg de matériel détritique. Les bilans de masse proposés montrent un profond déséquilibre entre l’eau de mer et la croûte au Paléoarchéen, résultant certainement d’une forte pression partielle de CO2 dans l’atmosphère, et de conditions globalement réductrices. Les compositions isotopiques (δ15NATM) de l’azote dans les roches sédimentaires étudiées sont comprises entre 7,1 ± 0,6 et 9,4 ± 0,4 ‰ avec des teneurs en N entre 0,8 et 5 ppm, sous forme d’ions ammonium dans les silicates potassiques. Ces compositions correspondent à des valeurs maximales de l’ammonium incorporé dans les sédiments au paléoarchéen, et témoignent d’un réservoir d’azote enrichi en 15N potentiellement représentatif de la composition de l’océan, il y a 3. 45 Ga.

  • Titre traduit

    Metasomatic processes in paleoarchean volcano-sedimentary successions of the Kaapvaal (South Africa) and Pilbara (Autralia) cratons : implications for the chemical evolution of the ocean and for the geochemical cycle of nitrogen


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Informations

  • Détails : 1 vol. (261 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)46
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