Thèse soutenue

Évolution de l'état redox et paléoconditions au Mésoprotérozoïque : Bassin de Taoudeni (1.1 Ga - Mauritanie)
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Auteur / Autrice : Mohamed Ghnahalla
Direction : Abderrazak El AlbaniMohamed Salem SabarClaude Geffroy-Rodier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Terre Solide : Géodynamique enveloppes supérieures
Date : Soutenance le 09/12/2022
Etablissement(s) : Poitiers en cotutelle avec Université de Nouakchott
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, Écologie, Géosciences et AgroSciences Théodore Monod (Poitiers)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....)
faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
Jury : Président / Présidente : Alain Trentesaux
Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Salem Sabar, Jean-Pierre Girard, Timothy W. Lyons
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Tribovillard, Pierre Pellenard

Résumé

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L'augmentation spectaculaire de la teneur en oxygène il y a environ 2,3 Ga, l'évolution de la vie et l'instabilité tectonique ont entraîné plusieurs changements dans les conditions géologiques et géochimiques du système atmosphère-océan de la Terre primitive. Après une chute vers 1,8 Ga, la teneur en oxygène est restée relativement stable pendant le milliard d'années suivant, au cours de la période dite du "Boring billion". Par conséquent, la compréhension des processus sédimentaires et post-dépôt enregistrés dans les strates au cours de cette période géologique est vitale pour les reconstitutions paléo-environnementales de l'histoire de la Terre. Cette période cruciale est bien représentée dans les roches sédimentaires non métamorphisées du bassin de Taoudeni. Dans ce travail, des approches minéralogiques, pétrographiques et géochimiques sur quatre forages carottés ont permis de : (i)déterminer les effets des processus post-dépositionnels, y compris la diagenèse et l'impact des intrusions magmatiques observées dans une des carottes de forage,(ii) retracer la provenance des sédiments,(iii) reconstruire l'environnement de sédimentation et les conditions paléoredox pendant et après le dépôt des sédiments du groupe d’Atar et d’El Mreiti du bassin de Taoudeni. Les résultats montrent que les caractéristiques sédimentaires et géochimiques primaires de la plupart des roches de S2, S3 et S4 ont été préservées. Ces sédiments sont peu matures et très peu altérés chimiquement, ce qui témoigne de processus post-dépôt limités. Les principaux minéraux argileux sont la chlorite, kaolinite, l'illite et des interstratifiés illite/smectite. Cependant, les roches du forage S1, recoupées par une intrusion doléritique, ont subi une série de transformations texturales, minéralogiques et chimiques en lien avec l’augmentation de la thermicité relative aux intrusions elles-mêmes et à la circulation de fluides associés. Les signatures des éléments traces, considérés comme relativement immobiles, suggèrent un mélange probable de sédiments de différentes sources avec une dominance de roches sources felsiques. Ainsi, les sédiments du groupe d’El Mreiti présentent des contributions plus importantes de composants mafiques et intermédiaires par rapport aux sédiments du groupe d’Atar. La composition isotopique Sm/Nd montre que les roches sédimentaires du groupe d’Atar sont principalement issues de roches mères felsiques archéennes du bouclier de Reguibat. En revanche, les sédiments du groupe d'El Mreiti proviennent de manière significative du terrane paléoprotérozoïque juvénile mis en place au cours de l'orogenèse éburnéenne. Ces résultats, et plus particulièrement la comparaison entre les roches impactées par le métamorphisme de contact (S1) et l'équivalent paléoenvironnemental non métamorphisé (S2) révèlent une forte augmentation de la concentration en éléments traces sensibles au redox et à une teneur significative en Fe. Les roches du forage S1 présentent des compositions isotopiques du Fe (δ56Fe) hétérogènes, avec des gammes de valeurs de δ56Fe, négatives et positives, élevées ; en accord avec la précipitation de minéraux secondaires contenant du fer sous l’effet de processus liés au métamorphisme et au métasomatisme. La composition isotopique de Fe montre des variations intenses dans les protolithes carbonatés altérés hydrothermalement, suggérant un fractionnement intense pendant l'interaction du fluide chaud circulant dans ces roches carbonatées. Par conséquent, les résultats montrent que le fer est mobile et réactif pendant les processus post-dépôt (diagenèse et métamorphisme), ce qui modifie le signal isotopique du fer et peut engendrer une mésinterprétation du signal redox primaire. Par conséquent, les approches pétrographiques, minéralogiques et géochimiques doivent être combinées avec les données δ56Fe pour mettre en évidence les effets des processus post-dépôts et reconstruire correctement les conditions redox et paléoenvironnementales originales