Mobilisation des REE et de l'Hf par les fluides lors du métamorphisme HP-BT : Influence sur les datations Sm-Nd et Lu-Hf

REE and Hf mobilization by fluids during HP-LT metamorphism : Impact on Sm-Nd and Lu-Hf dating

• Auteur / Autrice : Céline Martin
• Direction : Etienne Deloule, Stéphanie Duchêne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 06/05/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CRPG
• Jury : Président / Présidente : Pierre Barbey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Deloule, Stéphanie Duchêne, Catherine Chauvel, Wilhelm Heinrich, Pierre Barbey, Loïc Labrousse, Olivier Vidal, Béatrice Luais
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Chauvel, Wilhelm Heinrich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Datation

Métaux des terres rares

Métamorphisme (géologie)

Norvège

Géologie

Mots clés libres

Métamorphisme HP-BT

Mobilité des REE et de l’Hf

Coefficients de partage fluide aqueux/pyrope

Systèmes isotopiques Sm-Nd et Lu-Hf

Résumé

La mobilisation des REE et de l’Hf par un fluide aqueux durant les processus métamorphiques HP-BT peut entraîner des perturbations dans la signature des protolithes et/ou dans les datations obtenues par les systèmes isotopiques Sm-Nd et Lu-Hf. L’étude couplée de la transition éclogite - amphibolite de la localité de Vårdalsneset (WGR, Norvège) et des coefficients de partage des REE et de l’Hf entre un fluide aqueux à NaCl ou à CO2 et le grenat pyrope (P = 3 GPa, T = 800°C) déterminés expérimentalement conduit à deux résultats majeurs. Tout d’abord, une différence d’échelle de mobilité entre les REE (mobiles à l’échelle décimétrique) et l’Hf (mobile à l’échelle du grain) est démontrée. Les signatures des protolithes restent cependant identifiables et les âges modèles Sm-Nd et Lu-Hf des métabasites ne sont pas perturbés, arguant d’une mobilité restreinte des REE. Ensuite; cette étude montre l’influence du CO2 dissous dans le fluide aqueux sur le partage fluide-roche des HREE. L'étude expérimentale indique que les HREE sont incompatibles dans le pyrope en présence d'un fluide à CO2. Ces résultats permettent d’expliquer l’appauvrissement en HREE sous l'effet de fluides à H2O-CO2 ou à CO2 des métabasites de Vårdalsneset.

REE and Hf mobility in aqueous fluids during HP-BT metamorphism can disturb magmatic signatures of protoliths and Sm-Nd and Lu-Hf dating. This study performed on both natural samples from Vårdalsneset (WGR, Norway) and experimental estimates of REE and Hf partition coefficients between aqueous fluid with NaCl or CO2 and pyrope (P = 3 GPa, T = 800°C) highlights two main results. Firstly, REE can be mobilized at the sample scale (tens of centimetres) whereas Hf is only mobilized at the grain scale. Magmatic signatures of protoliths are nevertheless recognizable and Nd and Hf model ages are not disturbed, that suggests slight mobility of REE. Secondly, an aqueous fluid with CO2 induces an incompatible behaviour of HREE in pyrope, which can explain the depletion in HREE of the metabasites of Vårdalsneset in presence of a H2O-CO2 or CO2 fluid.