Influence du contexte géodynamique sur l'état d'oxydoréduction du fer dans les magmas

Influence of geodynamic settings on the iron redox state in magmas

• Auteur / Autrice : Thibault Fougeroux
• Direction : Eric Humler, Christèle Guivel, Antoine Bézos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre, Géochimie-Pétrologie/-Volcanologie
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Lorand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Humler, Christèle Guivel, Antoine Bézos, Jean-Pierre Lorand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déversements de pétrole

Oxydoréduction

Mots clés libres

Verre basaltique

Magma primaire

Cristallisation fractionnée

Fusion partielle

Fluide de subduction

Contexte géodynamique

Résumé

Ce travail de thèse propose d’étudier le rapport Fe3+/ΣFe dans des échantillons vitreux de laves issues des contextes géodynamiques d’expansion océanique, intra-plaque et de zone de subduction. Le rapport Fe3+/ΣFe est obtenu à partir des analyses de FeO et FeO Total par des méthodes chimiques traditionnelles qui sont respectivement la titration et la spectroscopie optique à source ICP. J’ai analysé un total de 83 échantillons dont 23 proviennent de dorsales océaniques, 10 du point chaud de l’Islande et 55 des bassins arrière-arcs d'East Scotia (41) et de Manus (14). Le rapport Fe3+/ΣFe est en moyenne de 0,14±0,06 (1σ) pour les échantillons de bassin arrière-arc, de 0,09±0,02 (1σ) pour les dorsales océaniques et de 0,12±0,03 (1σ) pour le point chaud de l’Islande. Je conclue donc que les laves de bassin arrière-arc sont plus oxydées que les laves de dorsale océanique et de point chaud. De plus, elles montrent une variabilité importante du rapport Fe3+/ΣFe entre 0,05 et 0,37. Dans un premier temps, l’évaluation de l’influence des processus de pétrogenèse sur l’évolution du rapport Fe3+/ΣFe a été faite. Cette évaluation a montré que la cristallisation fractionnée, le dégazage des espèces volatils CO2, H2O et S, ainsi que la fusion partielle ne modifient pas significativement ce rapport. De plus, les rapports Fe3+/ΣFe ne corrèlent pas systématiquement avec les variations de source (La/Sm)N. En revanche, la variabilité observée sur les rapports Fe3+/ΣFe est corrélée à la signature géochimique des fluides de subduction observé dans les laves (teneurs élevées en H2O ou forts rapports Ba/Nb). Cette observation inédite indique que les fluides de subduction sont responsables de l'oxydation des magmas.

These researches propose to study the influence of geodynamic settings on the Fe3+/ΣFe ratio in glasse samples from Mid Ocean Ridge Basalt (MORB), Ocean Island basalt (OIB) and Back-Arc Basin Basalt. We obtain the Fe3+/ΣFe ratio from FeO and total FeO wet chemistry methods, which are respectively the back titration and ICP-AES, on the same powder aliquot. During this thesis, a total of 83 samples were analyzed distributed in 23 MORB, 10 from Iceland hot spot and 55 BABB from the East Scotia (41) and Manus (14) basins. Results show that BABB are, with a mean Fe3+/ΣFe ratio of 0. 14 ±0. 06 (1σ), more oxidizing than Iceland hot spot (0. 12 ±0. 06) and MORB glasses (0. 09 ±0. 03). Moreover, back-arc glasses have a wide range in Fe3+/ΣFe ratio from MORB to arc. In a first time, the influence evaluation of the petrogenesis processes was done. This evaluation suggest that fractional crystallization, degassing of dissolved volatiles CO2, H2O and S, and partial melting do not change significantly the ratio. In addition, the Fe3+/ΣFe ratio do not correlate systematically with the source variation (La/Sm)N. However, the Fe3+/ΣFe strongly correlate with the subduction fluid signature (high H2O contents and high Ba/Nb ratio). This unprecedented observation show that subduction fluids are responsible to the magma oxidation.