![]() | Orogenic, ophiolitic and abyssal peridotites Auteur(s) : Bodinier, Jean-Louis Godard, Marguerite Auteurs secondaires : Géosciences Montpellier ; Université des Antilles et de la Guyane (UAG) - Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS) - Université de Montpellier (UM) - Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier Résumé : "Tectonically emplaced" mantle rocks include subcontinental, suboceanic, and subarc mantle rocks that were tectonically exhumed from the upper mantle and occur:(i) as dispersed ultramafic bodies, a few meters to kilometers in size, in suture zones and mountain belts (i.e., the "alpine," or "orogenic" peridotite massifs - De Roever (1957), Thayer (1960), Den Tex (1969));(ii) as the lower ultramafic section of large (tens of kilometers) ophiolite or island arc complexes, obducted on continental margins (e.g., the Oman Ophiolite and the Kohistan Arc Complex - Coleman (1971), Boudier and Coleman (1981), Burg et al. (1998));(iii) exhumed above the sea level in ocean basins (e.g., Zabargad Island in the Red Sea, St. Paul's islets in the Atlantic and Macquarie Island in the southwestern Pacific - Tilley (1947), Melson et al. (1967), Varne and Rubenach (1972), Bonatti et al. (1981)).The "abyssal peridotites" are samples from the oceanic mantle that were dredged on the ocean floor, or recovered from drill cores (e.g., Bonatti et al., 1974; Prinz et al., 1976; Hamlyn and Bonatti, 1980).Altogether, tectonically emplaced and abyssal mantle rocks provide insights into upper mantle compositions and processes that are complementary to the information conveyed by mantle xenoliths (See Chapter 2.05). They provide coverage to vast regions of the Earth's upper mantle that are sparsely sampled by mantle xenoliths, particularly in the ocean basins and beneath passive continental margins, back-arc basins, and oceanic island arcs.Compared with mantle xenoliths, a disadvantage of some tectonically emplaced mantle rocks for representing mantle compositions is that their original geodynamic setting is not exactly known and their significance is sometimes a subject of speculation. For instance, the provenance of orogenic lherzolite massifs (subcontinental lithosphere versus upwelling asthenosphere) is still debated (Menzies and Dupuy, 1991, and references herein), as is the original setting of ophiolites (mid-ocean ridges versus supra-subduction settings - e.g., Nicolas, 1989). In addition, the mantle structures and mineralogical compositions of tectonically emplaced mantle rocks may be obscured by deformation and metamorphic recrystallization during shallow upwelling, exhumation, and tectonic emplacement. Metamorphic processes range from high-temperature recrystallization in the stability field of plagioclase peridotites ( Rampone et al., 1993) to complete serpentinization (e.g., Burkhard and O'Neill, 1988). Some garnet peridotites record even more complex evolutions. They were first buried to, at least, the stability field of garnet peridotites, and, in some cases to greater than 150 km depths ( Dobrzhinetskaya et al., 1996; Green et al., 1997; Liou, 1999). Then, they were exhumed to the surface, dragged by buoyant crustal rocks ( Brueckner and Medaris, 2000).Alternatively, several peridotite massifs are sufficiently well preserved to allow the observation of structural relationships between mantle lithologies that are larger than the sampling scale of mantle xenoliths. It is possible in these massifs to evaluate the scale of mantle heterogeneities and the relative timing of mantle processes such as vein injection, melt-rock reaction, deformation, etc... Detailed studies of orogenic and ophiolitic peridotites on centimeter- to kilometer-scale provide invaluable insights into melt transfer mechanisms, such as melt flow in lithospheric vein conduits and wall-rock reactions (Bodinier et al., 1990), melt extraction from mantle sources via channeled porous flow ( Kelemen et al., 1995) or propagation of kilometer-scale melting fronts associated with thermalerosion of lithospheric mantle ( Lenoir et al., 2001). In contrast, mantle xenoliths may be used to infer either much smaller- or much larger-scale mantle heterogeneities, such as micro-inclusions in minerals ( Schiano and Clocchiatti, 1994) or lateral variations between lithospheric provinces ( O'Reilly et al., 2001).The abyssal peridotites are generally strongly affected by oceanic hydrothermal alteration. Most often, their whole-rock compositions are strongly modified and cannot be used straightforwardly to assess mantle compositions (e.g., Baker and Beckett, 1999). However, even in the worst cases the samples generally contain fresh, relic minerals (mainly clinopyroxene) that represent the only available direct information on the oceanic upper mantle in large ocean basins, away from hot-spot volcanic centers. In situ trace-element data on clinopyroxenes from abyssal peridotites provide constraints on melting processes at mid-ocean ridges (Johnson et al., 1990).In this chapter, we review the main inferences on upper mantle composition and heterogeneity that may be drawn from geochemical analyses of the major elements, lithophile trace elements, and Nd-Sr isotopes in tectonically emplaced and abyssal mantle rocks. In addition we emphasize important insights into the mechanisms of melt/fluid transfer that can be deduced from detailed studies of these mantle materials. Treatise on Geochemistry Update12.04 hal-00407944 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00407944 DOI : 10.1016/B0-08-043751-6/02004-1 | Partager |
![]() | Melt-rock interactions and melt-assisted deformation in the Lherz peridodite, with implications for the structural, chemical and isotopic evolution of the lithospheric mantle Auteur(s) : Le Roux, Véronique Auteurs secondaires : Géosciences Montpellier ; Université des Antilles et de la Guyane (UAG) - Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS) - Université de Montpellier (UM) - Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Université Montpellier 2 Bodinier Jean-Louis Éditeur(s) : HAL CCSD Résumé : Differentiation of the lithospheric mantle occurred principally through partial melting and extraction of melts. Harzburgites are generally considered as melting residues whereas lherzolites are regarded as pristine mantle weakly affected by melting. However, some orogenic peridotites show evidence of igneous refertilization. In this context, this work re-investigates the nature of the Lherz lherzolites (Pyrenees), type-locality of lherzolites, described as a piece of preserved fertile mantle. Structural and geochemical data show that these lherzolites are not pristine but formed through a refertilization reaction between MORB-like melts and refractory lithosphere. Moreover, the Lherz peridotites were partly used to infer the composition of the primitive upper mantle and these results may have important implications for the nature of the late veneer. Additionally, crystal-preferred orientations of minerals (CPO) highlight a strong feedback between melt percolation and finite strain in the percolated rocks. CPO variations are ruled by a subtle balance between instantaneous melt fraction and local strain rate. This work also investigated the effect of melt percolation on Hf, Nd and Sr isotopes. Isotope systematics in Lherz shows that strong isotopic decoupling may arise in a percolation front. The modelling suggests that decoupled isotopic signatures are generated during porous flow and governed by the melt/matrix elements concentrations, chemical diffusivities or efficiency of isotopic homogenization. Melt-rock interactions can generate “intraplate-like” isotopic signatures. This suggests that a part of isotopic signatures of mantle-related rocks could be generated by diffusional processes associated with melt transport. La différenciation du manteau lithosphérique s'est principalement effectuée par fusion partielle et extraction de magmas. Les harzburgites sont généralement considérées comme des résidus de fusion tandis que les lherzolites représentent un manteau originel peu affecté par la fusion. Cependant, certaines péridotites orogéniques montrent des évidences de refertilisation magmatique. Dans ce contexte, ce travail remet en cause la nature primitive des lherzolites de Lherz (Pyrénées), lithotype de la lherzolite. Les données structurales et géochimiques montrent que ces lherzolites ne représentent pas du manteau préservé mais qu'elles se sont formées par une réaction de refertilisation entre un liquide de type MORB et une lithosphère réfractaire. De plus, les orientations préférentielles de réseau (OPR) des minéraux montrent une forte interdépendance entre la percolation magmatique et la déformation finie observée dans les roches percolées. Les variations d'OPR semblent contrôlées par un équilibre subtil entre fraction de liquide instantanée et taux de déformation local. Ce travail a également abordé les effets de la percolation magmatique sur la variabilité isotopique des roches mantelliques. Les résultats montrent qu'un fort découplage isotopique peut s'observer dans un front de percolation. Les modèles suggèrent que le découplage des signatures isotopiques se produit pendant la percolation, gouverné par le rapport des concentrations en éléments (magma/matrice), la diffusivité et le processus d'homogénéisation isotopique. Les réactions magma/roche peuvent générer des signatures isotopiques de type intraplaque. Ceci suggère qu'une part des signatures isotopiques des roches ou laves dérivées du manteau pourrait être produite par des processus diffusionnels associés à du transport de magma. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431325 tel-00431325 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431325 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431325/document https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431325/file/theseleroux08.pdf | Partager |
![]() | Geophysical and geochemical characterization of water-rock interactions at the freshwater/saltwater interface, case of the reefal carbonate platform of Mallorca, Spain ; Caractérisation géophysique et géochimique des interactions fluide-roche à l'interface eau douce-eau salée : cas des carbonates récifaux de Majorque Auteur(s) : GARING, Charlotte Auteurs secondaires : Transferts en milieux poreux ; Géosciences Montpellier ; Université des Antilles et de la Guyane (UAG) - Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS) - Université de Montpellier (UM) - Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Université des Antilles et de la Guyane (UAG) - Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS) - Université de Montpellier (UM) - Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Université Montpellier 2 Philippe Pezard Éditeur(s) : HAL CCSD Résumé : In coastal carbonate aquifers submitted to a saline intrusion, water - rock interactions processes at the interface between freshwater and saltwater are a cause for heterogeneities development within the porous media. The dissolutions and precipitations induced by the mixing zone play a major role in the transport properties of the reservoir and so in the long term evolution of the saltwater intrusion. The characterization and the in situ observation of a current saline intrusion in the Llucmajor carbonate platform at the experimental site of Ses Sitjoles (South-Easth of Mallorca Island, Spain), allowed to study the temporal evolution of the saltwater intrusion and the biogeochemical processes active in the mixing zone. The influence of microstructure, characterized using X-Ray microtomography, on the petrophysical and flow properties was investigated in laboratory and flow-through experiments were also conducted to study the modifications of the microstructures when submitted to water - rock interactions processes. The mixing zone at the Ses Sitjoles site appears as quite thick and not very sensitive to climate and anthropic stress and is proved to be the locus of active microbiological activity. Laboratory studies highlight a strong control of the microporosity on transport processes and of pCO2 on water - rock interactions. The percolation experiments of slightly reactive waters reveal calcite dissolution together with a decrease in permeability due to a rearrangement of micro-grains within the microporous network. Les processus d'interactions fluide-roche à l'interface eau douce-eau salée, dans les aquifères carbonatés côtiers soumis à une intrusion saline, sont une des causes du développement d'hétérogénéités dans la structure du milieu poreux. Les dissolutions et/ou précipitations engendrées par la présence de cette zone de mélange jouent un rôle déterminant pour les propriétés de transport du réservoir et donc l'évolution à long terme de l'intrusion d'eau salée. En prenant l'exemple de la plateforme carbonatée de Llucmajor au niveau du site expérimental de Ses Sitjoles (Sud-Est de Majorque, Espagne), un travail de caractérisation et d'observation in situ à moyen terme de l'intrusion saline actuelle de ce réservoir permet de décrire son évolution temporelle et les processus biogéochimiques actifs dans la zone de mélange. L'influence de la microstructure du milieu poreux, caractérisée par microtomographie RX, sur les propriétés pétrophysiques et hydrodynamiques est étudiée en laboratoire et des expériences de percolations d'eaux réactives (mélanges eau douce - eau salée et eau pure chargée en CO2) sont réalisées afin d'étudier les modifications de ces microstructures lorsqu'elles sont soumises à des interactions eau - roche. La zone de mélange eau douce - eau salée rencontrée au niveau du site de Ses Sitjoles est large et peu sensible aux contraintes extérieures (climatologiques et anthropiques) et constitue un lieu d'activité microbiologique particulièrement actif. En laboratoire, on observe un fort contrôle des phénomènes de transport par la microporosité et des processus d'interactions eau - roche par la pCO2. Dans le cas d'une percolation de fluides moyennement réactifs, les expériences mettent en évidence une dissolution de calcite accompagnée par une diminution de la perméabilité, liée à un réarrangement des micro-grains à l'intérieur du réseau microporeux. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767152 tel-00767152 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767152 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767152/document https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767152/file/thesegaring.pdf | Partager Voir aussi intrusion d'eau saline réservoirs carbonatés zone de mélange suivi géophysique caractérisation pétrophysique microtomographie RX expériences de percolation [SDU.STU.GP] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph] [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph] [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes |