Thèse soutenue

Etude expérimentale de la production d'H₂ associée à la serpentinisation des péridotites au niveau des dorsales océaniques lentes : quantification, état rédox, mécanismes réactionnels
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Auteur / Autrice : Colin Fauguerolles
Direction : Michel Pichavant
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'univers
Date : Soutenance le 18/11/2016
Etablissement(s) : Orléans
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la terre d'Orléans (2010-....)
Jury : Président / Présidente : Lionel Mercury
Examinateurs / Examinatrices : Michel Pichavant, Lionel Mercury, Fabrice Brunet, Gleb Pokrovski, Mathilde Cannat, Muriel Andreani
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Brunet, Gleb Pokrovski

Mots clés

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Résumé

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Afin de mieux comprendre la serpentinisation des roches mantelliques au niveau des dorsales océaniques lentes, diverses séries d’expériences ont été réalisées à 50 MPa et 250, 300 et 350 ℃ pour quantifier l’H₂ produit et clarifier les liens entre la production d’ H₂, les phases minéralogiques produites et les propriétés rédox dues à la présence d’ H₂. Les résultats, qui constituent un effort cohérent de prise en compte des paramètres et conditions rédox lors de la serpentinisation, sont les suivants : – Une nouvelle méthode expérimentale de mesure in situ de la \fH a été mise au point à 250 et 300 ℃, 50 MPa. Les deux variables exprimant la concentration d’H2 dans le fluide, \molalHydAq et \fH, ont été reliées quantitativement. Ces résultats permettent le calcul de la \fO dans les systèmes hydrothermaux océaniques à partir de la concentration en hydrogène dissout. La production d’ H₂ commence précocement, augmente rapidement et est continue au cours de la serpentinisation. – Les expériences d’interaction harzburgite-eau de mer montrent que la serpentinisation est une dissolution irréversible de l’olivine et de l’orthopyroxene et qu’elle se décompose en une succession d’étapes impliquant des assemblages de phases hors d’équilibre et métastables. – Les mécanismes de la serpentinisation et les assemblages de phases produits (en particulier les oxydes de fer) dépendent de la \fH laquelle est étroitement contrôlée par les régimes de circulation des fluides dans la croûte océanique. – La modélisation thermodynamique des fluides hydrothermaux riches en H₂ souligne le besoin de connaître précisément \yHydAq , le coefficient d’activité de \hydAq.