L' azote, le néon et le xénon dans le manteau : sources, processus et hétérogénéités

Nitrogen, neon and xenon in the mantle : sources, processes and heterogeneities

• Auteur / Autrice : Reika Yokochi
• Direction : Bernard Marty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Xénon

Néon

Azote

Terre -- Manteau

Résumé

Des avances significatives dans notre compréhension de l'origine et du cycle des volatils terrestres nécessitent de ; (i) préciser le mode d'acquisition du néon solaire dans le manteau, (ii) déterminer les chronologies du dégazage des différents réservoirs mantéliques et (iii) comprendre le comportement de l'azote dans Je manteau. Cette étude a réalisé (i) des analyses précises de gaz rare mantéliques dans les roches plutoniques de Kola et (ii) des analyses détaillées sur les xénolites péridotitiques utilisant une méthode de combustion par palier de température. Un rapport élevé en ²⁰Ne/²²Ne a été observé, suggérant la présence probable de la nébuleuse proto-solaire pendant l'accrétion de la Terre, et un piégeage de cette composante dans le manteau terrestre. La corrélation entre les rapports 3He/²²Ne et les degrés d'enrichissement sur les rapports ²¹Ne*/²²Ne indique que le phénomène de fusion partielle serait à l'origine de l'hétérogénéité sur les deux rapports. Les rapports entre les gaz rares radiogéniques (⁴He-²¹Ne-¹³⁶Xe) de Kola indiquent que ce réservoir a perdu du xénon issu de la fission du ²⁴⁴Pu (T1/2 = 82 Myr), par rapport à un réservoir chondritique. Ce résultat impliquerait que la plupart des régions du manteau aient été sujettes au dégazage primitif à l'origine de l'atmosphère. Le modèle élaboré dans cette étude (basé sur un processus suivant une cinétique du premier ordre) permet d'estimer la durée de ce dégazage à plusieurs centaines de Myr. Une valeur de δ ¹⁵N à -17 ‰ a été observée pour la première fois sur la composition totale d'un minéral silicaté (phlogopite) terrestre, cependant la plupart les xénolites étudiés sont caractérisées par une valeur δ ¹⁵N >0 ‰, distincte de celles des MORBs et des diamants (δ ¹⁵N - -3. 5 ‰). L'origine de cette hétérogénéité isotopique considérable reste encore inexpliquée et nécessitent une étude plus approfondie. Dans les xénolites péridotitiques, les rapports N₂δ/Ar sont significativement supérieurs à ceux obtenu dans les inclusions fluides utilisant une méthode de broyage pour l'extraction du gaz. Ceci peut suggérer un comportement différent de l'argon et l'azote dans les cycles géochimiques. L'existence vraisemblable de NH₄+ dans les phlogopites conforte cette hypothèse. Les implications de ces résultats sur l'âge de fermeture de l'atmosphère, la contribution du dégazage primitif à l’atmosphère, et la signification des différences d'âge entre le système Hf-W et le système I-Pu-U-Xe sont discutés, ainsi que la nécessité d'études expérimentales.

This study is devoted for (i) the precise ana)yses of noble gas isotopic compositions in plume-related sample from Kola, Russian and (ii) a detailed study on nitrogen isotopic composition in peridotite xenoliths by stepwisecombustion. High 20Ne/22Ne ratio was observed in one of the sam pies, suggesting the presence of solar nebula during the accretion of the earth and its incorporation in the deep mantle. The ratios of radiogenicnoble gases (4He-21Ne-136Xe) in Kola samples implies that whole mantle region was subject to primitive degassing over 560 Ma. A d15N value as low as -17 ‰ was observed for the first time as a bulk composition of terrestrial silicate. Ln mantle xenoliths, the N2/Ar ratios were significantly enhanced compared to that of thefluid inclusions. An implication of this observation is that the behaviour of nitrogen and argon in the geochemical processes may occasionally differ.