Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Volatile-rich, silica-undersaturated alkaline lavas record the important role of fluids during fluid-rock and magma-rock interactions in the mantle, which are key processes to understand the dynamics of the convective mantle and lithosphere-asthenosphere interactions in intracontinental settings. The aim of this thesis is to bring new constraints on the genesis of alkaline magmas by characterizing the crystallization conditions, the source and the partial melting processes taking part in the genesis of olivine nephelinites, pyroxene nephelinites and basanites from the Jbel Saghro volcanic field in the Moroccan Anti Atlas.The petrological and geochemical study of rocks and minerals coupled with the analysis of fluid inclusions constrains the pre-eruptive conditions of Saghro nephelinites to 1.7–2.2 GPa and ~1350 °C. Minerals show that nephelinitic magmas are rich in volatile elements (Cl, F, S), and fluid inclusions indicate that magmas were saturated with a CO2-rich fluid at pressures > 590 MPa. The various mineralogical assemblages and the presence of peridotite xenoliths suggest a rapid ascent for olivine nephelinites and more complex processes at depth for pyroxene nephelinites.Fractional crystallization and partial melting modelling of Saghro mafic lavas indicate that they are low-degree melts (0.6–2.5 %) of an amphibole-bearing carbonated peridotite enriched in incompatible elements, at the garnet-spinel transition (~80–85 km). Saghro nephelinites display a temporal evolution with a slight increase of the degree of melting and a decrease of the amount of residual amphibole from the oldest (olivine nephelinites, 9.6 Ma) to the most recent (pyroxene nephelinites, 2.9 Ma). Basanites form a system that is independent from nephelinites and are slightly higher-degree melts. Important variations in their chemical composition suggest variable amounts of fractional crystallization during ascent.The peculiar characteristics of Saghro nephelinites and basanites (enrichment in incompatible elements, negative anomalies in K, Zr, Hf and Ti, high Ca/Al and Zr/Hf ratios) indicate that their source was affected by carbonatitic metasomatism. The influence of this metasomatism is stronger for pyroxene nephelinites than for olivine nephelinites. These results suggest fluid-rock interactions beneath the Northwest African Craton, leading to the formation of a metasomatized mantle by CO2-rich carbonatitic components at the lithosphere-asthenosphere transition. The origin of the metasomatism inducing source enrichment and the formation of amphibole veins could be attributed to the melting of relict subducted oceanic lithosphere. The relatively low melting temperatures (< 1350 °C) suggest the absence of a thermal anomaly beneath the Jbel Saghro, and thus support a lithosphere delamination model as precursor of Saghro volca0,3nism. However, the increasing degree of partial melting over time, also observed in the Middle Atlas, together with the isotopic and geochemical similarities with Canary Islands alkaline lavas does not allow us to discard the influence of a deviation of the Canary mantle plume beneath northwest Africa.
Les laves alcalines sous-saturées riches en éléments volatils sont les marqueurs du rôle important des fluides dans le manteau et des interactions fluide-roche et magma-roche, processus clés pour comprendre la dynamique du manteau convectif et les interactions asthénosphère-lithosphère en domaine intracontinental. L’objectif de cette thèse est d’apporter de nouvelles contraintes sur la genèse des magmas alcalins en caractérisant les conditions de cristallisation, la source et les processus de fusion partielle à l’origine des néphélinites à olivine, des néphélinites à pyroxène et des basanites du champ volcanique du Jbel Saghro dans l’Anti-Atlas marocain.L’étude pétrologique et géochimique des roches et des minéraux, couplée à l’analyse des inclusions fluides a permis de contraindre les conditions pré-éruptives des néphélinites de Saghro à 1.7–2.2 GPa et ~1350 °C. Les minéraux montrent que les magmas néphélinitiques sont riches en éléments volatils (Cl, F, S), et les inclusions fluides indiquent que les magmas étaient saturés en fluide riche en CO2 à des pressions > 590 MPa. Les différents assemblages minéralogiques des néphélinites et la présence de xénolites péridotitiques suggèrent une ascension rapide des néphélinites à olivine et des processus plus complexes en profondeur pour les néphélinites à pyroxène.La modélisation des processus de cristallisation fractionnée et de fusion partielle des laves mafiques de Saghro a permis de déterminer qu’elles sont issues de faibles taux de fusion partielle (0.6–2.5 %) d’une péridotite carbonatée enrichie en éléments incompatibles, au niveau de la transition grenat–spinelle (~80–85 km) et en présence d’amphibole. Les néphélinites de Saghro montrent une évolution temporelle avec une légère augmentation du taux de fusion et une diminution de la quantité d’amphibole au résidu des plus anciennes (néphélinites à olivine, 9.6 Ma) aux plus récentes (néphélinites à pyroxène, 2.9 Ma). Les basanites forment un système indépendant des néphélinites et sont issues de taux de fusion plus élevés. Les fortes variations dans leur composition chimique suggèrent qu’elles ont subi de la cristallisation fractionnée lors de leur ascension.Les caractéristiques particulières des néphélinites et basanites de Saghro (enrichissement en éléments incompatibles, anomalies négatives en K, Zr, Hf et Ti, rapports Ca/Al et Zr/Hf élevés) indiquent que leur source a subi un métasomatisme principalement carbonatitique. L’influence de ce métasomatisme est plus forte pour les néphélinites à pyroxène que pour les néphélinites à olivine, impliquant une évolution temporelle de l’intensité du métasomatisme. Ces résultats suggèrent des interactions fluide-roche sous le craton Nord-Ouest Africain, entraînant la formation d'un manteau métasomatisé par des composants carbonatitiques riches en CO2 au niveau de la transition lithosphère-asthénosphère. L’origine du métasomatisme provoquant l’enrichissement de la source et la formation de veines d’amphibole pourrait être liée à la fusion de reliquats de croûte océanique subductée. Les températures de fusion relativement faibles (< 1350 °C) suggèrent l’absence d’anomalie thermique sous le Jbel Saghro, et favorisent donc un modèle de délamination de la lithosphère comme initiateur du volcanisme. Cependant, l’augmentation du taux de fusion partielle au cours du temps, également observée dans le Moyen Atlas, et les similitudes isotopiques et géochimiques avec les laves alcalines des îles Canaries ne permettent pas d’exclure une influence du panache des Canaries sur la source du volcanisme alcalin du Jbel Saghro.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01615888

NNT : 2015MONTS070
tel-01615888
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01615888
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01615888/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01615888/file/53752_CHAMBOREDON_2015_archivage_cor.pdf

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : During the Kanaut cruise of the submersible Nautile and its mothership Le-Nadir (15 November-16 December 1992), one dive was devoted to the detailed study of a specific area of the neovolcanic ridge of the MAR around 29-degrees-06'N and 43-degrees-11'W. This study emphasizes the importance of the juxtaposition and the stacking of hundreds of small volcanoes in the construction of a neovolcanic ridge and confirms the general observation made from multibeam and side-scan sonar data. The very large magnetic anomaly associated with these massifs favours an extreme freshness.
Lors de la campagne Kanaut (15 novembre-16 décembre 1992) du Nautile et de son navire support Le-Nadir, une plongée a été consacrée B l'étude détaille d'un secteur de la ride néovalcanique de l'axe de la dorsale médio-Atlantique autour de 29"06" et 43"ll'W. Cette étude permet de souligner le rôle prépondérant que jouent les centaines de petits édifices volcaniques dans la construction de la ride néovolcanique, par leur juxtaposition et leur superposition. Ceci confirme et affine les observations faites B partir des données des sondeurs multifaisceaux et les sonars latéraux. La très forte anomalie magnétique associé B ces édifices penche en faveur de leur extrème fraicheur.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II (1251-8069) (Gauthier-villars), 1993-05 , Vol. 316 , N. 10 , P. 1415-1422

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29475/27887.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29475/

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : This study deals with the preliminary data of rare earth elements (REE) obtained on northeastern Algerian phosphorites from the Tébessa region. These phosphorites are located in two different basins: the northern basin represented by Dj. El Kouif, Dj. Dyr and Tazbant showings and the southern basin with the giant Dj. Onk phosphate deposit. The host sedimentary formation is Late Paleocene to Early Eocene. Twenty-six (26) samples from the four (4) localities were collected and analyzed for their REE contents using the ICP-MS technique. Phosphates from the southern basin (Dj. Onk deposit) show ∑REE contents ranging from 174.41 and 906.39 ppm (average ∑REE = 623.01 ppm), while the northern phosphorites have lower ∑REE contents (from 125.45 to 472.44 ppm; average = 265.57 ppm). PAAS-normalized REE patterns and binary Box plot of (Sm/Pr)N vs (Sm/Yb)N show HREE enrichments for samples from the northern localities while most samples from the southern basin are HREE depleted. Normalized (La/Yb)N vs (La/Sm)N plot shows that (La/Sm)N ratios of all samples are similar to those of modern seawater (from 0.83 to 1.55). However, the (La/Yb)N ratios of the two basins are significantly higher (from 0.67 to 1.18), which indicates an early diagenesis. The Ce/Ce* vs Pr/Pr* diagram shows that the observed Ce anomaly was not affected by diagenesis and more likely represents a proxy for redox conditions. The obtained results substantiate that the northern phosphorites were formed in more oxic environment with more pronounced negative Ce anomalies, whereas the southern phosphorites have lower Ce anomalies. Northern phosphorites are different from those from the south probably because the northern basin was more connected to an open sea as did the Sra Ouartan basin in northern Tunisia. These results have also been confirmed by statistical method studies, such as factorial discriminate analysis.
ISSN: 1877-7058

hal-01412572
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01412572
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01412572/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01412572/file/kechided2016.pdf
DOI : 10.1016/j.proeng.2016.02.048

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Joint inversions are now commonly used in Earth Sciences. They have been developed to better understand Earth structure since they provide more constraints on the inverted parameters. We propose a new process to simultaneously invert several data sets in order to better image 3-D crustal and upper mantle structures. Our inversion uses 3 kind of data which present a good complementarity : (1) P receiver functions to provide Moho depth variations, (2) teleseismic delay times of P waves to retrieve velocity anomalies in the crust and upper mantle, (3) gravity anomalies to image density variations at lithospheric scale. In our scheme, receiver functions are first inverted. The resulting Moho depths are then interpolated and incorporated as a priori information into the joint inversion of teleseismic delay times and gravity anomalies process. In our new approach, we perform a model space search for Moho variations, P-velocity and density structure to find acceptable fit to the three data sets. In order to preferentially sample the good data fit region, we chose the Neighborhood algorithm of Sambridge to optimistically survey the model space. We model the delay times with a 3-D raytracing using velocity nodes evenly spaced and linked with density nodes via a linear relationship. This relationship can evolve through depth, simulating its pressure dependance. We test our scheme on synthetic examples, and apply the method in a continental rifting region where deformation processes are complex and badly known. This joint inversion thus provides more constraints on the inverted parameters, and allows us to better image crust - mantle interactions in the case of the Hangai dome (Central Mongolia). Indeed, in this area, we expect an asthenospheric upwelling to dynamically support the topography, but we image a density - velocity anomaly in the lower crust. The effects on topography and the origin (composition vs. thermal) of this anomaly are still under debate.
Les inversions conjointes sont maintenant communément utilisées en Sciences de la Terre. Elles ont été développées afin d'améliorer notre connaissance et compréhension de la structure interne de la Terre puisqu'elles apportent de plus en plus de contraintes sur les paramètres inversés. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau processus d'inversion conjointe qui prend en compte trois paramètres différents et qui mène à l'obtention d'un modèle lithosphérique tridimensionnel. Notre méthode utilise trois types de données gravimétriques et sismologiques qui présentent une bonne complémentarité : (1) Les fonctions récepteur P afin d'obtenir les variations de profondeur du Moho, (2) les délais de temps d'arrivées P des téléséismes pour retrouver les anomalies de vitesse dans la croûte et le manteau supérieur, (3) les anomalies gravimétriques qui donnent accès aux variations de densité à l'échelle lithosphérique. Dans le schéma d'inversion proposé, nous inversons d'abord les fonctions récepteur. Les variations de profondeur du Moho qui en résultent sont alors interpolées puis incorporées comme information a priori dans le processus d'inversion conjointe gravimétrie - tomographie télésismique. Que ce soit pour les fonctions récepteur ou pour la partie conjointe, notre méthode d'inversion se base sur un algorithme de recherche afin de trouver la structure qui minimise l'écart aux trois types de données. Nous avons opté pour l'algorithme de voisinage qui présente l'avantage de concentrer sa recherche dans les régions qui minimisent l'écart aux données sans toutefois abandonner les autres régions afin de limiter les risques de convergence vers un minimum local. Nous utilisons un modèle 3-D constitué de noeuds de vitesse afin de modéliser les délais de temps. Ces noeuds de vitesse sont liés aux noeuds de densité grâce à une relation linéaire entre vitesse et densité. Cette relation peut évoluer avec la profondeur de manière à simuler les effets dus aux variations de pression. Nous avons réalisé plusieurs tests synthétiques afin d'évaluer le comportement de notre nouvelle méthode. Ils ont permis de montrer que les variations du Moho ainsi que les anomalies de vitesse et densité sont bien retrouvées. Ils ont également montré l'importance de la prise en compte de ces trois types de données dans un même schéma d'inversion, notamment en ce qui concerne la faculté de discerner les variations d'interfaces des anomalies volumiques. Nous avons ensuite appliqué la méthode dans une région continentale en phase de rifting où les processus de déformation sont complexes et mal connus. Notre nouvelle méthode a apporté davantage de contraintes sur les paramètres inversés et a permis d'obtenir un modèle correctement résolu de la croûte et du manteau supérieur sous le dôme de Hangai (Mongolie Centrale). Une anomalie asthénosphérique sous le dôme est souvent invoquée pour expliquer sa topographie élevée mais c'est une anomalie (en vitesse et densité) crustale (croûte inférieure) qui s'exprime dans nos modèles. Ses effets sur la topographie et son origine (compositionnelle et/ou thermique) sont encore débattus et nécessiteraient des études plus poussées (paramétriques, VP =VS, ...).
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783524

tel-00783524
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783524
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783524/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783524/file/Basuyau2011.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : The variability of fluvial activity in the Northwestern Mediterranean coastal lowlands and its relationship with modes of climate change were analysed from the late 9th to the 18th centuries CE. Geochemical analyses were undertaken from a lagoonal sequence and surrounding sediments in order to track the fluvial inputs into the lagoon. An index based on the K/S and Rb/S ratios was used to evidence the main periods of fluvial activity. This index reveals that the Medieval Climate Anomaly (MCA) was a drier period characterized by a lower fluvial activity, while the Little Ice Age (LIA) was a wetter period with an increase of the river dynamics. Three periods of higher than average fluvial activity were evidenced at the end of the first millennium CE (ca. 900–950 cal yr CE), in the first half of the second millennium CE (ca. 1150–1550 cal yr CE), and during the 1600s–1700s CE (ca. 1650–1800 cal yr CE). The comparison of these fluvial periods with other records of riverine or lacustrine floods in Spain, Italy, and South of France seems to indicate a general increase in fluvial and flood patterns in the Northwestern Mediterranean in response to the climate change from the MCA to the LIA, although some episodes of flooding are not found in all records. Besides, the phases of higher than average fluvial dynamics are in good agreement with the North Atlantic cold events evidenced from records of ice-rafted debris. The evolution of fluvial activity in the Northwestern Mediterranean coastlands during the last millennium could have been driven by atmospheric and oceanic circulation patterns.Keywords
ISSN: 0921-8181

hal-01571958
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01571958
DOI : 10.1016/j.gloplacha.2017.03.008

Éditeur(s) : HAL CCSD European Geosciences Union
Résumé : International audience
An increasing number of field examples in mountain belts show that the formation of passive margins during extreme continent thinning may occur under conditions of high to very high thermal gradient beneath a thin cover of syn-rift sediments. Orogenic belts resulting from the tectonic inversion of distal margins and regions of exhumed continental mantle may exhibit high-temperature, low-pressure (HT-LP) metamorphism and coeval syn-extensional, ductile deformation. Recent studies have shown that the northern flank of the Pyrenean belt, especially the North Pyrenean Zone, is one of the best examples of such inverted hot, passive margin. In this study, we provide a map of HT-LP metamorphism based on a data set of more than 100 peak-temperature estimates obtained using Raman spectroscopy of the carbona-ceous material (RSCM). This data set is completed by previous PT (pressure and temperature) estimates based on mineral assemblages, and new 40 Ar– 39 Ar (amphibole, micas) and U–Pb (titanite) ages from metamorphic and magmatic rocks of the North Pyrenean Zone. The implications on the geological evolution of the Cretaceous Pyrenean paleomar-gins are discussed. Ages range mainly from 110 to 90 Ma, and no westward or eastward propagation of the metamor-phism and magmatism can be clearly identified. In contrast, the new data reveal a progressive propagation of the thermal anomaly from the base to the surface of the continental crust. Focusing on the key localities of the Mauléon basin, Arguenos–Moncaup, Lherz, Boucheville and the Bas-Agly, we analyze the thermal conditions prevailing during the Cre-taceous crustal thinning. The results are synthetized into a series of three regional thematic maps and into two detailed maps of the Arguenos–Moncaup and Lherz areas. The results indicate a first-order control of the thermal gradient by the intensity of crustal thinning. The highest grades of metamor-phism are intimately associated with the areas where subcon-tinental mantle rocks have been unroofed or exhumed.
ISSN: 1869-9510

insu-01161826
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01161826
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01161826/document
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01161826/file/PL03457.pdf
DOI : 10.5194/se-6-643-2015