Diffusion de l'hydrogène dans les grenats (pyropes)

par Marc Blanchard

Thèse de doctorat en Minéralogie expérimentale

Sous la direction de Jannick Ingrin.

Soutenue en 2003

à Toulouse 3 .

mots clés

• Grenat
• Hydrogène
• Défaut
• Pyrope
• Diffusion
• Hydrogène
• Grenats
• Diffusion (physique)

Résumé

La diffusion de l'hydrogène est explorée en mesurant et en comparant les cinétiques d'échange H-D et d'extraction dans deux types de pyrope : un pyrope métamorphique provenant de Dora Maira et deux pyropes extraits de xénolithes mantelliques. L'évolution de l'hydrogène au cours des recuits successifs est suivie par spectroscopie infrarouge. La cinétique d'échange H-D, avec une énergie d'activation de 140 kJ/mol, est proche de celle de l'olivine et du diopside. Le mécanisme d'autodiffusion de l'hydrogène doit être le même pour ces trois phases mantelliques majeures. La cinétique d'extraction possède une plus forte énergie d'activation que pour ces derniers minéraux (~ 300 kJ/mol). Son extrapolation aux conditions mantelliques implique un rééquilibrage avec le milieu environnant aussi rapide que pour l'olivine et le diopside. L'extraction permet également de distinguer deux types de défauts H avec chacun leur cinétique, le second découlant de la déshydrogénation partielle du premier

Titre traduit

Hydrogen mobility in pyropes

Résumé

The hydrogen mobility has been studied by measuring and comparing the kinetics of hydrogen-deuterium exchange and hydrogen extraction in two kinds of pyropes: a metamorphic pyrope from Dora Maira and two pyropes extracted from mantle xenoliths. The H or D content was analysed using transmission infrared spectroscopy. In Dora Maira pyrope, H-D exchange shows an activation energy of 140 kJ/mol. This activation energy and the values of diffusion coefficients for both kinds of pyrope are very close to those of olivine and diopside. Thus, the mechanism of isotopic reequilibration is expected to be the same for all these mantle phases. During the H extraction in Dora Maira pyrope, the two principal OH absorption bands behave independently. This highlights the presence of two types of H-defects, each with its own extraction kinetics. The second type may be related to the first one by a partial dehydrogenation. Both kinetics are slower than the previous data in xenolith pyropes (Wang et al. , 1996) but activation energies are similar (~ 300 kJ/mol). . .