Origine et évolution du manteau cratonique de Sibérie

par Luc-Serge Doucet

Thèse de doctorat en Sciences de la terre

Sous la direction de Dmitri Ionov.

Le président du jury était Jean-François Moyen.

Le jury était composé de Olivier Alard, Jean-Pierre Lorand, Ambre Luguet, Laurie Reisberg.


  • Résumé

    . 21 ont des teneurs en Os > 1 ppb et des rapports 187Re/188Os < 3. Leurs TRD ERUPT varient de 0.7 à 2.3 Ga (moyenne 1.7 Ga). Les analyses isotopiques du Re/Os de 9 péridotites résiduelles (0.1-1.2% Al2O3) donnent des âges TRD ERUPT variant de 1.4 à 2.3 Ga (maximum de probabilité 2.1 Ga) Les cratons sont de vastes portions de lithosphère continentale formés d’une croûte continentale type TTG et d’un manteau lithosphérique épaissi (>200km), froid (40 mW/m²) et composé majoritairement par des péridotites fortement réfractaires (Mg#WR>0.92, Al2O3-CaO <1%), échantillonnées sous forme de xénolites lors des éruptions kimberlitiques. Il est admis que les péridotites cratoniques ont été formées par de hauts degrés de fusion partielle, cependant, les fortes teneurs en SiO2 de certaines xénolites impliquent des mécanismes de fusion très particuliers. De plus, les fortes teneurs en FeO, TiO2, REE, en cpx et en grenats d’un grand nombre d’échantillons ne sont pas cohérentes avec une origine résiduelle. En effet la majorité des péridotites cratoniques a subi des transformations qui masquent actuellement leur composition initiale. C’est pourquoi les conditions de la fusion et les processus post-formation qui affectent le manteau cratonique demeurent très mal contraints. Udachnaya est la seule kimberlite du craton Sibérien qui fournit des xénolites de péridotite de tailles suffisantes pour les études géochimiques et isotopiques (>>100g). Cette thèse se base sur une grande collection de xénolites de péridotites (>50) particulièrement fraîches i.e. les olivines et les autres minéraux sont préservés de l’altération et les pertes au feu des roches totales (LOI) sont <2%. Les péridotites sont des harzburgites et des lherzolites, généralement pauvres en cpx (<6%) du faciès à spinelle et à grenat, avec des microstructures aussi bien grenues que déformées. Cette collection est représentative de l’ensemble du profil lithosphérique (du Moho jusqu’à 220km). La majorité des péridotites à spinelle est pauvre en opx (<20%). Les péridotites riches en silice sont moins courantes dans le manteau cratonique sibérien que ce que l’étude de Boyd et al. (1997) a montré. Seul ¼ des péridotites à spinelle de notre collection a des compositions en opx >30%. Les péridotites à spinelle, pauvres en opx ont des compositions en éléments majeurs proches d’un résidu de fusion. Contrairement aux autres études, leurs compositions en Al2O3, FeO et Mg#WR définissent des trends qui, comparés aux études expérimentales, indiquent une origine par 38% d’une fusion fractionnée par décompression entre 7-4 GPa et ≤1–2 GPa ; ce qui est en accord avec les modélisations des éléments en trace. L’origine des péridotites riches en silice est incertaine, et l’hypothèse d’une interaction avec des liquides de subduction est peu probable : leurs compositions en SiO2 et FeO diffèrent des péridotites d’arc, et leur δ18OWR ~5.3 ± 0.2‰ est proche de la valeur référence pour le manteau (5.5‰). 1/3 des péridotites à grenat grenues a des compositions similaires aux péridotites à spinelle et indiquent donc des conditions de formation similaires. Le grenat, dans la majorité de ces péridotites, est d’origine résiduelle, contrairement au cpx qui lui est clairement d’origine métasomatique. La majorité des péridotites à grenat forme des séquences d’enrichissement en FeO, TiO2 et REE par rapport aux péridotites résiduelles. Cela traduit un métasomatisme modal (précipitation de cpx et de grenat), et ce par interaction entre le protolite des péridotites avec un magma riche en Si, Al, Fe (Ti, REE). Les cpx sont en équilibre avec un liquide de composition kimberlitique. Les kimberlites sont des magmas pauvres en Si, Al, Fe et ne peuvent pas être responsables du métasomatisme modal, mais un magma parent peut avoir interagi avec la roche peu de temps avant l’éruption. 28 péridotites ont été analysées pour obtenir leur composition isotopique Re/Os et leur composition en PGE

  • Titre traduit

    Origin and evolution of Siberia's cratonic mantle


  • Résumé

    English abstract not supplied by the author. Résumé en anglais non fourni par l'auteur.


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