Contraintes apportees par la systematique des gaz rares a la structure du manteau et a son mode de convection

par Manuel Moreira

Thèse de doctorat en ?

Sous la direction de Claude Allègre.

Soutenue en 1997

à Paris 7 .

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Résumé

Les gaz rares sont des traceurs geochimiques par excellence. Elements en trace, inertes chimiquement, ils refletent parfaitement le transfert des gaz du manteau vers l'atmosphere. Depuis plus de trente ans, ils sont les principaux outils pour comprendre l'origine de l'atmosphere. L'idee fondamentale de l'etude de la geochimie des gaz rares est la necessite d'existence d'un reservoir peu degaze, situe en profondeur, probablement le manteau inferieur. La caracteristique de ce reservoir est la presence d'isotopes primordiaux des gaz rares ( 3he, 2 0ne, 3 6ar). C'est ce reservoir que nous avons voulu essentiellement caracteriser par l'etude de trois points chauds riches en 3he, situes sur ou pres d'une dorsale (shona, discovery et afars). Nous avons confirme et montre plusieurs choses importantes pour connaitre l'histoire des grands reservoirs terrestres : 1. Le rapport 2 0ne/ 2 2ne est de type solaire dans le manteau inferieur (13. 8), different du rapport atmospherique (9. 8). 2. Le rapport 2 1ne/ 2 2ne est moins nucleogenique dans le reservoir source des iles que dans le reservoir source des morb, correlant ainsi avec l'helium. 3. Le rapport 4 0ar/ 3 6ar est inferieur a 5000. 4. Les rapports 1 2 9xe/ 1 3 0xe et 1 3 6xe/ 1 3 0xe sont atmospheriques dans le manteau inferieur. Nous avons montre que dans le cas des acores, la systematique he ne n'etait pas aussi simple que dans le cas des autres points chauds. En effet, la presence d'un composant riche en 3he aux acores n'est pas accompagnee d'un neon de type solaire, mais atmospherique, peut etre du a la reinjection d'un composant atmospherique (sediments ou croute) dans la source de terceira. A partir de ces etudes precises, nous avons detaille un modele deja existant pour les isotopes du strontium et du plomb, appele blob cluster model. Il propose que les heterogeneites isotopiques introduites dans le manteau superieur sont disperses plus ou moins selon la vigueur de la convection. Nous avons etendu ce modele a celui de manteau superieur a l'etat stationnaire pour tous les gaz rares, qui dit que tous les isotopes stables du manteau superieur sont issus du manteau inferieur et degazes aux dorsales apres un temps de residence de 1 ga. Nous avons montre que ce modele n'etait pas valable pour les gaz rares lourds, mais qu'il donnait des resultats coherents pour l'helium et le neon.

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