Fractionnement à l'équilibre et cinétique des isotopes du soufre dans les magmas

Equilibrium and Kinetic Fractionation of Sulfur Isotopes in Magma

• Auteur / Autrice : Shashank Prabha mohan
• Direction : Etienne Medard, Estelle F. Rose-Koga, Kenneth T. Koga
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Structure et évolution de la terre et des autres planètes
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Magmas et Volcans

Mots clés

Mots clés libres

Soufre

Isotope géochimie

Fractionnement

Sulfur

Isotope Geochemistry

Fractionation

Résumé

Le soufre a quatre isotopes stables 32S, 33S, 34S, et 36S, le 32S étant le plus abondant et représentant 95% du total. En général, les réactions chimiques à hautes températures ne discriminent pas les isotopes les uns des autres; toutes les phases, à l'équilibre, contenant du soufre, ont la même composition isotopique à hautes températures, en théorie. En revanche, les réactions à basses températures peuvent discriminer les isotopes. Les fractionnements des ces quatre isotopes doivent suivre la loi de fractionnement de masses, qui dit que l'importance du fractionnement isotopique est strictement dépendant de la différence de masse entre les isotopes. Cependant, des fractionnements de ces quatre isotopes sont observés parmi les matériaux dérivés d'éruptions volcaniques et sont généralement attribués au fractionnement lors du dégazage volcanique. Bien que le mécanisme exact de ce fractionnement ne soit pas bien compris, il peut y avoir plusieurs explications possibles. Ce sujet de thèse vise à quantifier le fractionnement à l'équilibre et cinétique des isotopes du soufre dans des environnements géodynamiques variés, par une approche expérimentale à hautes températures et hautes pressions. Parce qu'il y a peu de paramètres cinétiques déterminés en laboratoire, la majorité des interprétations actuelles des isotopes du soufre excluent les processus cinétiques. Ce projet est conçu pour combler ce manque. En plus d'un niveau Master en Sciences de la Terre, les qualifications suivantes seraient un plus pour mener à bien ce projet : être familié avec les théories thermodynamiques et cinétiques, être à l'aise dans la programmation informatique en utilisant des programmes tels que MATLAB, Python, R ou d'autres programmes similaires, une expérience et/ou un enthousiasme pour travailler dans un labo de pétrologie expérimentale (un labo ou on cuit et presse des poudres de roches).

Sulphur has four stable isotopes 32S, 33S, 34S, and 36S, 32S being the most abundant and representing 95% of the total. In general, chemical reactions at high temperatures do not discriminate isotopes from each other; all phases, at equilibrium, containing sulfur, have the same isotopic composition at high temperatures, in theory. On the other hand, low-temperature reactions can discriminate isotopes. The fractionations of these four isotopes must follow the mass fractionation law, which says that the importance of isotopic fractionation is strictly dependent on the mass difference between the isotopes. However, fractionations of these four isotopes are observed among materials derived from volcanic eruptions and are generally attributed to fractionation during volcanic degassing. Although the exact mechanism of this splitting is not well understood, there may be several possible explanations. This thesis topic aims to quantify the equilibrium and kinetic fractionation of sulfur isotopes in various geodynamic environments, through an experimental approach at high temperatures and high pressures. Because there are few kinetic parameters determined in the laboratory, the majority of current interpretations of sulfur isotopes exclude kinetic processes. This project is designed to fill this gap. In addition to a Master's level in Earth Sciences, the following qualifications would be a plus to carry out this project: being familiar with thermodynamic and kinetic theories, being comfortable in computer programming using programs such as MATLAB, Python, R or other similar programs, an experience and/or enthusiasm to work in an experimental petrology lab (a lab where you cook and press