Géochimie mantellique

En terme de géochimie mantélique, nos thématiques s’orientent autour de deux volets principaux :

1- Le cycle global des éléments volatils (C, N, H, Cl)

L’apparition, la taille ou le devenir des enveloppes surperficielles de notre planète (atmosphère, océans et même la croûte continentale) sont ultimement liées aux échanges continus avec le manteau sous-jacent. L’étude des volatils dans divers échantillons mantéliques (xénolites, basaltes, diamants) nous permet de mieux contraindre leur cycle « global » et la relation étroite entre le manteau terrestre et les réservoirs de surface.

La difficulté majeure de notre travail est relative au caractère peu soluble des éléments considérés (en particulier le carbone, l’eau et l’azote). Le dégazage des magmas durant leur remontée/mise en place est en effet associé à une perte de volatils. On utilise les fractionnements isotopiques associés pour reconstruire les concentrations initiales des magmas.

Ainsi on peut démontrer que le carbone et l’eau sont à (ou très proche de) l’état stationnaire (c’est-à-dire qu’à l’echelle géologique le carbone/eau dégazé du et subducté dans le manteau sont égales en quantités et compositions isotopiques). Au contraire, l’azote et le chlore ne peuvent pas être à l’état stationnaire. On prédit une variation séculaire des compositions isotopiques du chlore et azote dans les réservoirs de surfaces et profonds. Notre équipe travaille activement à les mettre en évidence.

2- Origine de la variabilité isotopique dans le manteau terrestre

Comprendre l’origine de l’hétérogénité du manteau a pour but de mieux identifier et caractériser les différents réservoirs mantéliques et identifier les mécanismes pouvant affecter leur(s) caratéristique(s) leur origine (subduction de matériel crustal, hétérogénéité primordiale, hétérogénéité intramantélique engendrée par le métasomatisme, réservoirs mantéliques profonds, altération, assimilation).

Les traceurs de choix sont l’eau et le chlore. Ceux-ci sont des éléments incompatibles (leur composition isotopique n'est affectée ni par la fusion partielle ni par la cristallisationn fractionnée) et peu solubles (et donc généralement sous-saturés). Notre équipe travaille donc activement à la mise en place d’une base de données couplant par exemple compositions isotopiques de l’hydrogène, teneur en eau, éléments majeurs et traces (en particulier, La, Ce, K) des basaltes de rides et de points chauds.