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Soutenance de thèse de Yumi Kitayama

Vendredi 16 novembre 2018 à 14h30, amphi du CRPG

Les quatre isotopes du soufre dans les kimberlites de Sibérie, traceurs du recyclage de croûte océanique et de sédiments Archéens dans le manteau terrestre

Résumé

Dans cette thèse, nous évaluons la robustesse des isotopes du soufre à tracer le recyclage précoce de croûte océanique et de sédiments, transférés dans le manteau profond ou stockés dans le manteau lithosphérique depuis la mise en place de la subduction. Le manteau lithosphérique présent sous les portions de croûte continentale Archéennes préserve potentiellement des reliques de subductions anciennes. Il est naturellement échantillonné par les éruptions de kimberlites, des roches volcaniques générées à plus de 150 km dans le manteau terrestre qui ramènent à la surface des diamants et des xénolithes du manteau lithosphérique. La kimberlite d’Udachnaya-Est en Sibérie, offre la possibilité d’utiliser les isotopes du soufre pour tracer le recyclage précoce de croûte océanique et de sédiments car : (1) elle est extrêmement bien préservée et riche en Na, K, Cl et S ; et (2) parmi ses nombreux xénolithes, certaines éclogites interprétées comme de la croûte océanique recyclée sont datées à plus de 2,5 milliards d’années. En effet, les compositions multi-isotopiques du soufre (32S, 33S, 34S et 36S) permettent de détecter des anomalies dans les abondances en 33S et 36S qui identifient de manière non ambigüe la présence de soufre d’origine sédimentaire Archéenne. Plusieurs études récentes utilisent les isotopes du soufre pour montrer la contribution de sédiments Archéens dans la source de certaines laves des îles océaniques. Cependant, les anomalies en soufre détectées dans ces laves sont principalement des mesures in situ dans les minéraux de sulfures, tandis que des mesures par extraction chimique sur roche totale dans les basaltes des dorsales océaniques et d’autres îles océaniques ne présentent pas ces anomalies, posant la question de la cohérence entre les deux méthodes.

Dans cette thèse, nous testons : (1) l’hypothèse du recyclage de matériel supracrustal Archéen dans le manteau lithosphérique et la source des kimberlites d’Udachnaya-Est par les isotopes du soufre ; (2) la robustesse des mesures isotopiques en soufre par méthode in situ dans les minéraux de sulfure par rapport aux analyses par méthodes chimique sur roche totale et spectrométrie de masse à source gazeuse. Une combinaison supplémentaire avec les systèmes isotopiques Rb-Sr et Sm-Nd ainsi que les isotopes du plomb (204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb) nous a permis d’étayer nos résultats car les isotopes radiogéniques sont d’excellents traceurs des processus de différentiation terrestre, utilisés en routine depuis de nombreuses années.

Nous montrons que : (1) les sulfates de la kimberlite d’Udachnaya-Est et des nodules composés de chlorure-carbonate ont une origine magmatique et profonde (δ34S, Δ33S, Δ36S, Rb-Sr, Sm-Nd), non-contaminée par la couverture sédimentaire et suggérant la présence de domaines oxydés et riches en sulfates dans la source des kimberlites ; (2) les mesures isotopiques du soufre (δ34S, Δ33S) par méthode d’extraction des sulfures sur roche totale sont cohérentes avec les différentes populations de sulfures observées in situ ; (3) les sulfures des kimberlites salées sont appauvris en 34S par rapport à la valeur chondritique et enregistrent une faible contribution de soufre sédimentaire Archéen (Δ33S, Δ36S), identifiable par une analyse fine du fractionnement isotopique ; (4) les xénolithes de péridotites les plus déformées contiennent une deuxième population de sulfures appauvris en 34S qui préservent des anomalies en 33S et 36S plus importantes que dans les éclogites, malgré un ré-équilibrage isotopique du chronomètre U-Pb lors de l’emplacement de la kimberlite. Nos résultats permettent donc de distinguer plusieurs contributions de soufre Archéen recyclé, l’une dans les péridotites déformées de la limite asthénosphère-lithosphère et l’autre dans la source profonde du magma kimberlitique.

Membres du jury

Fleurice PARAT (Université Montpellier 2), rapportrice
Claire ROLLION-BARD (Institut de Physique du Globe de Paris), rapportrice
Catherine CHAUVEL (Institut de Physique du Globe de Paris), examinatrice
Béatrice LUAIS (Université de Lorraine), examinatrice
James FARQUHAR (University of Maryland), examinateur
Dmitri IONOV (Université Montpellier 2), examinateur
Albert GALY (Université de Lorraine), directeur
Emilie THOMASSOT (Université de Lorraine), directrice




publié mercredi 31 octobre 2018