Subduction de la croûte océanique dans le manteau inférieur : une étude pétrologique

Subduction of the oceanic crust in the lower mantle : a petrological study

• Auteur / Autrice : Angèle Ricolleau
• Direction : Guillaume Fiquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique interne
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sédiments (géologie)

Microscopie électronique en transmission

Terre -- Manteau inférieur

Rayons X -- Diffraction

Résumé

Cette étude expérimentale s'intéresse à l'évolution minéralogique de la croûte océanique en subduction dans le manteau inférieur de la Terre. Pour cela, nous utilisons la diffraction in situ de rayons X aux conditions de pression et de température du manteau inférieur en cellule à enclumes de diamant pour étudier deux compositions différentes : un basalte de ride médio-océanique et une composition de sédiments subductés. L'analyse des diagrammes de diffraction permet d'obtenir le volume et la proportion de chaque phase. Les échantillons synthétisés à haute pression sont ensuite observés en microscopie électronique en transmission afin d'étudier la structure et la composition des phases présentes. Dans les deux composition étudiées, la présence de phases alumineuses est observée : la phase de type calcium ferrite (CF), la phase NAL et la Mg-perovskite dans les MORB jusqu'à 50 GPa ; la NAL disparaît après 50 GPa ; dans les sédiments, la CF, la phase CAS et la hollandite jusqu'à 40 GPa, puis la CF, la Mg-perovskite et la NAL à 45 GPa. On remarque également la présence de stishovite et de Ca-perovskite. Les compositions chimiques, les volumes et les proportions sont utilisés pour déterminer la densité de tout l'assemblage. Le profil de densité des MORB extrapolé jusqu'à la frontière noyau - manteau en suivant différents profils de température de la lithosphère en subduction est discuté par rapport aux profils de densité du manteau fournis par la sismologie. Dans le cas de la composition sédimentaire, les résultats préliminaires montrent des densités inférieures à celles des MORB entraînant potentiellement une flottabilité nulle de cette couche au milieu du manteau inférieur.

This experimental study is focused on the mineralogical evolution of the oceanic crust in the Earth's lower mantle. In situ X-ray diffraction was made at lower mantle conditions on two different compositions: a mid ocean ridge basalt and a composition of subducted sediments. Recovered samples were observed by Transmission Electron Microscopy (TEM) to study the structure and the composition of high-pressure phases. In the two compositions, aluminous phases were observed: the calcium ferrite type phase (CF), the NAL phase and the Mg-perovskite in MORB until 50 GPa; the NAL disappear after 50 GPa; in the sediments, the CF, the CAS phase and the hollandite until 40 GPa, than the CF, the Mg-perovskite and the NAL at 45 GPa. In all range of pressures, the Ca-perovskite and the stishovite have been observed. Chemical composition, volume and proportion of each phase are subsequently used to calculate the density of the different high-pressure high-temperature assemblages. The density data set is analysed to obtain relevant thermo-elastic parameters for the MORB composition. Density profile of MORB can be extrapolated to the core mantle boundary (CMB) conditions along different temperature profiles (different geotherms and different slab temperature models) and compared with seismic density profiles. The density of the sedimentary layer could indeed be less dense than the surrounding mantle at mid mantle depths.