Liste Sujets M2R 2016-2017-1 - Laboratoire Magmas et Volcans
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MASTER “MAGMAS et VOLCANS” Stage de Recherche 2016 - 2017 Titres des sujets proposés 1- Etude pétrologique de la variabilité éruptive du Piton de la Fournaise (La Réunion) – Liens entre l’activité excentrique et l’activité centrale. Responsable: Patrick Bachélery 2- Etude de la signature magnétique du craton de Terre Adélie (Est Antarctique). Responsable: Jérôme Bascou (Saint-Etienne) 3- Remonter à l’échelle nanométrique pour comprendre le fonctionnement du chronomètre monazite. Responsables: Valérie Bosse, Anne-Magali Seydoux-Guillaume, Maud Boyet 4- Les Volatils (C, H, N et S) lors de la formation du noyau terrestre. Responsables: Ali Bouhifd, Nathalie Bolfan-Casanova, Didier Laporte 5- Reconstruire l’évolution de la Terre silicatée grâce à l’étude du système isotopique La‐Ce Responsables: Maud Boyet et Régis Doucelance 6- Caractérisation des conditions de serpentinisation du manteau de Kerguelen et implications sur l’histoire géodynamique du plateau. Responsables: Adélie Delacour, Damien Guillaume, Guillaume Delpech, Bertrand Moine 7- Mise au point de l’analyse in-situ des isotopes du strontium – Application aux carbonatites. Responsables: R. Doucelance, T. Hammouda 8- Enrichissement en radon (222Rn) dans les gaz volcaniques de l’Etna : mise en évidence et impact sur le déséquilibre radioactif 210Po-210Bi-210Pb. Responsable: Pierre-Jean GAUTHIER 9- Fractionnements isotopiques lors de la recristallisation expérimentale de sulfures. Responsables: Damien Guillaume (Saint-Etienne), Johanna Marin-Carbonne (SaintEtienne), Adélie Delacour (Saint-Etienne) 10- Emplacement en “stick-slip” d’une coulée de lave siliceuse : le cas de la coulée de Pietre Cotte, Fossa di Vulcano Responsables: Andrew Harris, Oryaëlle Chevrel, Lucia Gurioli 11- Le comportement du soufre dans le manteau et les magmas / Sulfur behavior in the Earth's mantle and magmas. Responsables: Ken Koga, Estelle Rose-Koga. 12- Le phosphore : marqueur valable de la vitesse de croissance minérale ? Responsables: Muriel Laubier & Mickael Laumonier 13- D’un point de vue « électrique », peut-on considérer le manteau supérieur comme un simple cristal d’olivine ? Responsables: Mickael Laumonier & Geeth Manthilake 14- Modélisation numérique de la fragmentation du noyau l’impacteur lors de la collision entre deux objets différenciés. Responsables : J. Monteux, R. Deguen, D. Andrault, A. Bouhifd 15- Quantifier l’hétérogénéité géochimique de la croûte continentale à différentes échelles Responsables: Jean-François Moyen (Saint-Etienne), Cyril Chelle-Michou (SaintEtienne, Bristol), Mark Caddick (Virginia Tech) 16- Etudes minéralogique et géochimique des stromatolites de Limagnes Responsables: Johanna Marin-Carbonne (Saint-Etienne) et Nicolas Olivier (LMV) Co-encadrant: Emmanuelle Vennin (Biogeosciences, Dijon) 17- Mise en place des écoulements pyroclastiques lors des éruptions de longue durée : étude expérimentale sur les écoulements granulaires fluidisés en alimentation continue. Responsable: Olivier Roche 18- Etudes des inclusions magmatiques de zone de subduction. Responsables: Estelle Rose-Koga et Anne-Sophie Bouvier (Univ. Lausanne) 19- Timescales of magmatic processes beneath Teide volcano, Tenerife, Canary Islands Responsables: Olgeir Sigmarsson, Fidel Costa 20- Cinétique de différentiation des magmas au Piton de la Fournaise (La Réunion) : Comparaison géochimique des deux périodes d’inactivité récentes (1992-1998 et 2010-2014) Responsables: I . Vlastélic, P. Bachèlery, A. Di Muro SUJET DE STAGE DE M2R : Titre du sujet : Etude pétrologique de la variabilité éruptive du Piton de la Fournaise (La Réunion) – Liens entre l’activité excentrique et l’activité centrale. Responsables: Patrick Bachèlery Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact P. Bachèlery +33 04 73 40 55 82 [email protected] Exposé du sujet Le système magmatique le plus superficiel du Piton de la Fournaise est constitué d’une succession de réservoirs localisés sous le sommet du volcan, entre -7 km et +1,5 km. Vers le nord-ouest, une structure linéaire établie entre les deux volcans de La Réunion, la rift-zone NO-SE, est le siège d’éruptions récentes (moins de 60 ka) à très récentes (quelques siècles) ayant émis des magmas portant une signature géochimique différente, plus alcaline et de plus haute pression que celle des magmas actuels. Nous proposons d’étudier ici l’un des plus récentes des ces éruptions excentriques, celle du Piton Haüy, vieille de moins de 2000 ans, et qui est donc une composante du volcanisme actuel de la Fournaise. Le Piton Haüy résulte d’une activité paroxysmale polyphasée, étalée sur un temps long. Quatre phases d’activité sont distinguables : les trois premières caractérisées par la construction de l’édifice principal, avec des magmas magnésiens, plus alcalins que les magmas actuels ; la dernière, marquée par l’édification d’un petit édifice à partir de magmas plus évolués, au caractère alcalin également marqué. Les caractéristiques propres à ce type d’éruptions sont très mal contraintes. Les caractéristiques volcanologiques leur confèrent un caractère exceptionnel (fort volume, forte proportion de matériel pyroclastique, forte fragmentation). Leur magma porte les marques d’un fractionnement profond du clinopyroxène, et renferme des olivines à fort contenu en forstérite (Fo > 86) en déséquilibre avec la lave hôte. L’étude des pyroclastites du Piton Haüy permettra de mieux contraindre les stades profonds d’évolution des magmas de la Fournaise, ainsi que les raisons de la variabilité temporelle et spatiale de ses éruptions, de comprendre quels sont les paramètres déterminant une explosivité plus forte de ces magmas. L’étude inclue l’analyse pétrologique d’un ensemble d’échantillons permettant de décrire les différentes étapes de l’édification des appareils éruptifs (mission d’échantillonnage effectuée 2015), l’analyse chimique des ces magmas, l’analyse des compositions chimiques des minéraux et liquides. Méthodes utilisées Microscopie optique, microscopie électronique à balayage, microanalyse (microsonde électronique), analyse d’image, LA-ICP-MS. Titre du sujet : Etude de la signature magnétique du craton de Terre Adélie (Est Antarctique) Responsable : Jérôme Bascou Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Saint - Etienne) Contact : Exposé du sujet J. Bascou +33 47.74.85.124 [email protected] L’imagerie géophysique aéroportée est une approche privilégiée pour cartographier les diverses lithologies et les structures constituant les ensembles cratoniques et ainsi mieux comprendre leur genèse. Elle est indispensable dans le cas du craton paléoprotérozoïque - archéen de Terre Adélie (TAC) dont plus de 90% de la surface est cachée par une épaisse couche de glace. Des traverses au TAC ont été réalisées récemment dans le cadre de programmes internationaux polaires impliquant notamment de l’aéromagnétisme. Une bonne interprétation de ces données passe par la détermination fine des propriétés magnétiques des diverses lithologies susceptibles de constituer le TAC. Pour cela, seront réalisées des caractérisations de la minéralogie magnétique couplées à des mesures de la susceptibilité et de l’anisotropie magnétique d’échantillons prélevés dans des affleurements rocheux le long du TAC dans le cadre du programme IPEV-ARLITA (https://dossier.univ-st-etienne.fr/arlita/www). Les caractérisations des propriétés magnétiques des échantillons étudiés seront comparées aux cartes aéromagnétiques du TAC ainsi qu’aux données pétrologiques et géophysiques disponibles du craton du Gawler au sud de l’Australie qui représente l’équivalent septentrional de TAC puisque jouxtant ce-denier jusqu’à l’ouverture de l’Océan Austral Le stage s’effectuera au département de géologie de l’Université de Saint Etienne. Méthodes utilisées Magnétisme des roches (mesures de la susceptibilité en champ faible, ASM, courbes thermo-magnétique à basses et hautes températures), microscopie, analyses d’images Remonter à l’échelle nanométrique pour comprendre le fonctionnement du chronomètre monazite Responsables : Valérie Bosse, Anne-Magali Seydoux-Guillaume, Maud Boyet Laboratoire d'accueil du stage : Laboratoire Magmas et Volcans à Clermont-Ferrand Contexte : La monazite, phosphate de terres rares légères (LREEPO4), riche en Th et en U, est un géochronomètre très utilisé pour dater les processus géodynamiques dans la lithosphère. C’est un chronomètre robuste qui présente la particularité de pouvoir enregistrer et préserver des âges différents dans des contextes géologiques variés. Ainsi il présente fréquemment des zonations chimiques et isotopiques (intragrain et intergrain) qui peuvent être caractérisées à l’échelle du µm par l’utilisation de la microsonde électronique (résolution spatiale 1 à 2 µm) et de la datation ponctuelle (par exemple, taille de spot jusqu’à 5 µm par ablation laser couplé à un ICP-MS). Ces zonations chimiques et isotopiques reflètent les changements des paramètres physico-chimiques de la roche encaissante et de son environnement géologique. La compréhension fine des processus à l’origine de ces changements chimiques est un atout majeur pour l’interprétation des âges obtenus avec le chronomètre monazite. Les développements en micro-analyse ont montré que 1) il n’est pas toujours possible de corréler à cette échelle les variations chimiques et les âges obtenus, 2) la monazite présente souvent des zonations chimiques complexes (« patchy zoning ») à une échelle infra micrométrique, et 3) dans certains cas, les analyses au MET ont révélé la présence de clusters nanométriques (~50 nm) riches en Pb dans des monazites de ultra haute température (Seydoux-Guillaume et al. 2003). L’objectif de cette étude est donc de pouvoir effectuer des cartographies élémentaires et isotopiques à la nanoSIMS (Géosciences Rennes ou Muséum d’Histoire Naturelle de Paris, suivant les disponibilités) avec une résolution spatiale de l’ordre de 500 nm dans des grains de monazites. Les éléments analysés seront les REE, le Th, l’U et le Pb, de concentrations très variables de la dizaine de ppm (Pb, HREE) à la dizaine de pourcent (LREE, Th). Une étude structurale et chimique à l’échelle nanométrique (MET/FIB) sera couplée à cette étude nanoSIMS. Des analyses à la microsonde électronique FEG (Toulouse) (résolution spatiale proche de la nanoSIMS) pourront compléter, dans un second temps, les cartographies obtenues par nanoSIMS. Les monazites étudiées seront des standards internationaux utilisés actuellement pour la géochronologie U-Th-Pb (Moacyr : Seydoux-Guillaume et al. 2002; Gasquet et al., 2010; Fletcher et al. 2010 “the French monazite” et Managotry : Paquette and Tiepolo, 2007, Montel et al., 1996; Oelkers and Poitrasson, 2002; Seydoux-Guillaume et al., 2004), ainsi que deux cas de monazites naturelles parfaitement caractérisées dans des études précédentes (Didier et al. 2014). La monazite étant un phosphate de Terre rares légères riche en Sm et Nd, il offre de combiner la datation U-Th-Pb à la datation Sm-Nd, ce qui en fait un outil efficace dans l’étude de l’évolution de la croûte. Ce stage pourra être complété par des mesures in situ des rapports isotopiques du Nd (LA-MCICPMS) dans ces mêmes échantillons. Méthodes : NanoSIMS, MET/FIB, LA-MC-ICP-MS, microsonde (FEG et conventionnelle) Références A. Didier, V. Bosse, Z. Cherneva, P. Gautier, M. Georgieva, J.L. Paquette and I. Gerdjikov (2014). Syn-deformation fluidassisted growth of monazite during renewed high-grade metamorphism in metapelites of the Central Rhodope (Bulgaria, Greece) Chemical Geology 381, 206–222 Fletcher IR, McNaughton NJ, Davis WJ, Rsmussen B (2010) Matrix effects and calibration limitations in ion probe U-Pb and Th–Pb dating of monazite. Chem Geol 270:31–44 Gasquet D, Bertrand JM, Paquette JL, Lehmann J, Ratzov G, De Ascenc，a˜o Guedes R, Tiepolo M, Boullier AM, Scaillet S, Nomade S (2010) Miocene to Messinian deformation and hydrothermalism in the Lauzie`re Massif (French Western Alps): new U–Th–Pb and Argon ages. Bull Soc Geol France 181:227–241 Montel JM, Foret S, Veschambre M, Nicollet C, Provost A (1996) Electron microprobe dating of monazite. Chem Geol 131:37– 53 Oelkers E.H., Poitrasson F., 2002. An experimental study of the dissolution stoichiometry and rates of a natural monazite as a function of temperature from 50 to 230_C and pH from 1.5 to 10. Chem. Geol. 191, 73–87. Paquette, J.L., and Tiepolo, M., 2007, High resolution (5 μm) U–Th–Pb isotope dating of monazite with excimer laser ablation (ELA)-ICPMS: Chemical Geology, v. 240, no. 3-4, p. 222–237, doi: 10.1016/j.chemgeo.2007.02.014. Seydoux-Guillaume, A.-M., Paquette, J.-L., Wiedenbeck, M., Montel, J.-M., and Heinrich, W., 2002, Experimental resetting of the U–Th–Pb systems in monazite: Chemical Geology, v. 191, no. 1, p. 165–181. Seydoux-Guillaume, A.-M., Wirth, R., Deutsch, A., and Schärer, U., 2004, Microstructure of 24-1928 Ma concordant monazites; implications for geochronology and nuclear waste deposits: Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 68, no. 11, p. 2517–2527, doi: 10.1016/j.gca.2003.10.042. Les Volatils (C, H, N et S) lors de la formation du noyau terrestre Responsables: Ali Bouhifd, Nathalie Bolfan-Casanova et Didier Laporte Les premiers stades d’évolution des corps planétaires et notamment de la Terre sont des thèmes importants des sciences de la Terre et de l’Univers. Au cours des deux dernières décennies, de nombreux modèles et scénarios ont été avancés pour expliquer la formation du noyau terrestre mais le débat est toujours ouvert. Le problème auquel nous sommes confrontés est que notre planète a environ 4,6 milliards d'années et que le noyau terrestre s’est formé très rapidement après le début de l’accrétion terrestre. Aucun échantillon terrestre identifié à la surface de notre planète ne date de cette époque et nous devons donc trouver un moyen de nous plonger dans le passé inaccessible de la Terre. Ce projet vise à fournir de nouvelles données expérimentales sur la formation de notre planète par la génération des conditions de pression, de températures et de fugacité d’oxygène qui prévalaient au début de la différentiation de la Terre. Ce projet offre donc une possibilité unique d'étudier les propriétés physicochimiques de la Terre primitive juste avant et juste après la formation du noyau. On se propose d’étudier les processus physico-chimiques qui ont accompagné la formation du noyau terrestre, en se focalisant tout particulièrement sur le comportement des éléments volatils (C, H, N et S) avec un but majeur de déterminer les rapports chimiques C/H, C/N et C/S dans le manteau primitif. Les expériences vont être menées, dans un premier temps, en utilisant les pistons-cylindres dans une gamme de pression de 1 à 3 GPa, des températures de l’ordre de 1500 °C, et une fugacité d’oxygène variant entre IW-2 et IW-5 (2 à 5 ordres de magnitude < au tampon Fe-FeO). Les échantillons de départ ont des compositions chondritiques mélangées avec du métal pour simuler les premières stades de l’accrétion terrestre. Les produits des expériences vont être préparés pour les analyses chimiques (enrobage, polissage, etc …), et ensuite différentes techniques d’analyses vont être utilisées pour caractériser les échantillons de synthèse. Nous serons donc amenés à utiliser le microscope électronique à balayage, la microsonde électronique, et le FTIR et le Raman pour la caractérisation des éléments volatils. Les données obtenues vont servir par la suite à déterminer l’évolution des rapports des différents éléments volatils et à quantifier ces éléments dans les différents réservoirs terrestres. Méthodes utilisées : Expérimentation HP-HT (piston-cylindre), microscopie électronique à balayage, microsonde électronique, FTIR et Raman. Reconstruirel’évolutiondelaTerresilicatéegrâceàl’étudedusystème isotopiqueLa‐Ce Responsables:MaudBoyetetRégisDoucelance Lessystèmesisotopiquessontclassiquementutiliséscommeoutilsdedatation. Ils permettent également, via l’étude des roches en surface, de reconstituer l’histoire de la Terre silicatée, c’est‐à‐dire l’ensemble manteau‐croûte. La radioactivitééteinte146Sm‐142Ndadémontréquelemanteauterrestreaccessible via le volcanisme n’avait pas une composition chondritique dès les plus jeunes âgesdelaTerre.CecisuggèrequelaTerresilicatéeaitconnuunévènementde différenciationdanslespremièresdizainesdemillionsd’annéesdesonhistoire. Deux scénarios sont proposésquant à la nature de cet événement: 1) la cristallisation de l’océan magmatique terrestre a conduit à la formation d’un réservoirgéochimiqueenrichienélémentsincompatiblesquiestdepuiscachéà la limite noyau‐manteau; ou 2) les premières croûtes ont été érodées par collisionpendantl’accrétion.L’améliorationdestechniquesanalytiquesapermis demettreenévidencedesfaiblesvariationsdurapportisotopique 142Nd/144Nd auseindesdifférentsgroupesdechondrite,questionnantlavaliditédelavaleur chondritiqueetainsilaviabilitédecesdeuxmodèles. Nous proposons ici de reconstruire l’évolution de la Terre silicatée (ensemble manteau‐croûte)enétudiantlesystèmeisotopique 138La‐138Ce(T1/2=292.5Ga). L’utilisation de ce dernier a été développée dans les années 80 mais elle est restée limitée à un faible nombre d’études jusqu’à aujourd’hui. La raison principale est de nature analytique. Les variations du rapport isotopique 138Ce/142Ce sont en effet très faibles, du fait de la période de désintégration du 138Laquiesttrèslongueetdufaiblefractionnementchimiqueentrelelanthane etlecérium,deuxterresraresvoisinesetdoncdecomportementpeudifférent lors des processus magmatiques. La faible abondance du 138Ce (0.25% du Ce total) ajoute une difficulté supplémentaire. Ce projet est basé sur la mesure d’échantillonsterrestresprovenantdesprincipauxréservoirssilicatés(manteau et croûte). Les échantillons seront préparés en salle blanche (dissolution, séparationchimique)etlamesureisotopiqueseraréaliséesurunspectromètre de masse à Thermo‐ionisation de dernière génération (TIMS Triton Plus). Les rapports La/Ce, les blancs analytiques et les rendements seront mesurés par ICP‐MS.Ceprojets’inscritdanslecadred’unprojeteuropéenrécemmentfinancé etserattacheàl’axeTerrePrimitivedulaboratoire. Méthodes:séparationschimiques,TIMSetICP‐MS. Titre du sujet : Caractérisation des conditions de serpentinisation du manteau de Kerguelen et implications sur l’histoire géodynamique du plateau Responsables: Adélie Delacour (LMV), Damien Guillaume (LMV), Guillaume Delpech (IDES), Bertrand Moine (LMV) Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Saint-Etienne) Contact A. Delacour +33 04 77 48 15 63 [email protected] Exposé du sujet Méthodes utilisées Les îles Kerguelen sont portées par un des plus vastes plateaux océaniques terrestres qui a été initié il y a plus de 110 Ma lors de l’ouverture de l’océan Indien. Les études antérieures (Grégoire et al., 2001 ; Delpech et al., 2004 ; Moine et al., 2004) ont montré l’existence d’enclaves mantelliques (harzburgites à spinelle) avec des caractéristiques pétro-géochimiques définissant deux domaines mantelliques adjacents d’origine différente. La cible de cette étude concerne les roches mantelliques ultra-réfractaires du NW de l’archipel qui ont été affectés par un (ou plusieurs ?) épisode(s) de serpentinisation plus ou moins développé(s). Les conditions des différentes étapes de serpentinisation sont mal connues mais les observations pétrographiques indiquent que les derniers épisodes de métasomatisme mantellique affectant les péridotites sont postérieurs à la serpentinisation, suggérant une hydratation à forte profondeur dans les conditions du manteau. L’objectif de ce stage de Master 2 est donc de préciser les conditions (pression, température), la nature et l’origine des fluides responsables de la serpentinisation précoce et de leur impact géochimique, grâce à une étude pétrologique et géochimique (majeurs, traces, isotopes) détaillée, ainsi qu'une caractérisation minéralogique des phases d'altération, sur une série de xénolites mantelliques ultra-réfractaires. Les résultats obtenus permettront aussi de mieux caractériser l’histoire géodynamique complète de ces roches depuis leur formation par fusion partielle, les liens possibles entre métasomatisme mantellique et serpentinisation, jusqu’à leur remontée en surface. Microsopie, microsonde électronique, spectrométrie Raman, analyses des éléments majeurs, traces et isotopes, séparation/purification chimique (salle blanche), spectrométrie de masse, diffraction des rayons X Sujet de M2R année 2016-2017 Titre : Mise au point de l’analyse in-situ des isotopes du strontium – Application aux carbonatites. Encadrement : R. Doucelance ; T. Hammouda Résumé : Les carbonatites (laves constituées majoritairement de carbonates fondus) sont des roches relativement rares. Leur étude permet de nous renseigner sur le cycle du carbone dans le manteau terrestre. Ces échantillons sont fragiles et altérables, ce qui rend leur analyse chimique et isotopique par les méthodes classique en roche totale délicate, notamment pour le couple Rb/Sr. Dans ce projet, nous proposons de développer l’analyse in-situ des rapports isotopiques de Sr par ablation laser couplée à l’ICP-MS à multi-collection. Cette approche permettra de cibler les analyses isotopiques sur des phases préalablement étudiées par microscopie et microsonde électronique. Nous nous concentrerons sur les carbonates qui sont des phases majeures et riches en Sr. Les cibles étudiées couvriront une grande gamme d’âges et de localités afin d’obtenir des informations spatiales et temporelles sur le cycle du carbone associé à ce magmatisme particulier. Réalisation : Ce sujet comportera une phase de développement (mise au point de l’analyse insitu) avec la réalisation d’un standard de carbonate, suivi d’une campagne d’analyses sur échantillon naturel. Méthodes : ICP-MS par ablation laser (éléments en traces) et ICP-MS à multi-collection par ablation laser (rapports isotopiques), microscopie électronique (pétrographie, textures), microsonde électronique (analyse ponctuelle pour les éléments majeurs). SUJET DE STAGE DE M2R 2016-2017: Titre du sujet : Enrichissement en radon (222Rn) dans les gaz volcaniques de l’Etna : mise en évidence et impact sur le déséquilibre radioactif 210Po-210Bi-210Pb. Responsable : Pierre-Jean GAUTHIER Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact : Pierre-J. Gauthier 04 73 34 67 26 [email protected] Exposé du sujet : Les derniers produits de filiation de la chaine de désintégration de U, à savoir 210Pb, 210Bi et 210Po, sont connus pour être volatils aux températures magmatiques. Ils sont donc très enrichis et de surcroit fractionnés dans les gaz magmatiques, donnant lieu à d’importants déséquilibres radioactifs. La modélisation de ces déséquilibres permet d’obtenir des informations de première importance sur la dynamique des réservoirs superficiels : temps de résidence du magma, traçage de réinjection magmatique, volume du réservoir, temps de transfert des gaz jusqu’en surface, etc… Néanmoins, les modèles existants (Lambert et al., 1986 ; Gauthier et al., 2000) n’intègrent pas le rôle de 222Rn, isotope de courte période du radon, un gaz rare très volatil et donc probablement très enrichi dans les gaz volcaniques. Les objectifs de ce stage de recherche sont multiples : 1) mesurer in situ à l’aide d’un RAD-7 le 222Rn dans les gaz du panache de l’Etna afin de vérifier l’excès de radon ; 2) analyser l’effet de cet excès supposé de radon sur son isotope fils principal, 210Pb, et vérifier via une analyse géochimique à différentes granulométries d’aérosols s’il existe deux populations d’atomes de 210Pb, les uns provenant du dégazage magmatique primaire du plomb, les autres issus de la désintégration de 222Rn ; 3) intégrer ces nouveaux résultats dans un modèle de dégazage complet prenant en compte l’effet du radon ; 4) déduire les paramètres dynamiques caractéristiques des éruptions sommitales actuelles de l’Etna. 238 Méthodes utilisées : En amont du stage : Campagne de prélèvement sur l’Etna (juin 2016), comptage nucléaire (juillet 2016). Pendant le stage : analyse élémentaire des métaux volatils (ICP-MS), analyse des volatils majeurs (chromatographie ionique), développement théorique et modélisation numérique. Titre du sujet : Fractionnements isotopiques lors de la recristallisation expérimentale de sulfures. Responsables: Damien Guillaume (LMV), Johanna Marin-Carbonne (LMV), Adélie Delacour (LMV) Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Saint-Etienne) Contact D. Guillaume, 04 77 48 15 11, [email protected] Exposé du sujet Méthodes utilisées Les sulfures, notamment les pyrites, sont abondants dans l'enregistrement géologique et dans des environnements divers (sédimentaires, hydrothermaux, magmatiques). Ils ont été utilisés pour appréhender les cycles biogéochimiques du soufre et du fer et leurs analyses chimiques et isotopiques ont permis d'établir certains concepts sur l'évolution des conditions de surface de la Terre au cours des temps géologiques ainsi que sur les interactions entre les différentes enveloppes terrestres. Au cours de leur histoire les sulfures peuvent subir différents épisodes thermiques (hydrothermaux, géodynamiques) qui peuvent modifier les équilibres chimiques et isotopiques. Afin de quantifier le rôle de ces évènements thermiques, l'objectif de ce stage de Master 2 sera de conduire des expériences de recristallisation de sulfures puis de caractériser les échantillons obtenus et de les comparer aux produits initiaux. Le programme expérimental dans le cadre de ce stage de M2 sera ajusté en fonction de l'avancement des réactions et des premiers résultats obtenus. L'objectif global du projet est de tester différents types de sulfures et de conduire des expériences sur des durées variables et pour des températures couvrant la gamme 200-700°C. Expérimentation (bombes de minéralisation et autoclave à chauffage externe), microscopie, MEB, microsonde électronique, spectrométrie de masse à source gazeuse, LA-ICPMS. L'ensemble de ces techniques est disponible au sein du LMV (Saint-Etienne ou Clermont-Ferrand). SUJET DE STAGE DE M2R Titre du sujet : Emplacement en “stick-slip” d’une coulée de lave siliceuse : le cas de la coulée de Pietre Cotte, Fossa di Vulcano Responsables: Andrew Harris, Oryaëlle Chevrel, Lucia Gurioli Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact Andrew Harris +33 04 73 34 67 37 [email protected] Exposé du sujet Les coulées de lave siliceuses et visqueuse avancent probablement de la même manière que les glaciers car elles présentent des morphologies et des structures internes et externes similaires. Les structures qui affleurent sur la coulée de lave de Pietre Cotte (île de Vulcano, Italie) sont un bon exemple de ce type d’analogie. On y observe des plis à petite échelle, des structures de cisaillement et des zones de déformation par cycle de « stick-slip ». En effet, l’alternance de bandes riches en bulles striées et déformées et de bandes vitreuses d’obsidienne semble indiquer qu’une courte période de décompression et de glissement, pendant laquelle la coulée a glissé sur quelques centimètres, a permis l’exsolution et la ségrégation de bulles de gaz. Dans le cas d’un fluide pseudo-plastique, un évènement de glissement associé avec taux de déformation et une contrainte de cisaillement élevés provoque une diminution de la viscosité, ce qui facilite la formation de bulles et l’écoulement de la lave. Uns fois la pression relâchée, les conditions initiales sont retrouvées et le cycle recommence. Ce modèle d'épanchement de la lave est similaire à celui proposé pour la remontée du magma lors d’une éruption d’un dôme de lave. Durant ce projet l’étudiant(e) réalisera l’analyse microstructurale de plusieurs échantillons de la coulée de Pietre Cotte afin de tester cette hypothèse. Méthodes utilisées Préparation d’échantillon, microscopie électronique à balayage, microanalyse (microsonde électronique), analyse texturale (formes et distribution des cristaux et des bulles), modélisation de la rhéologie et peutêtre de la cartographie de terrain. SUJET DE STAGE DE M2R (English Version) Subject title Stick-slip emplacement of a silicic lava flow : The case of the Pietre Cotte lava flow, Fossa di Vulcano Responsables: Andrew Harris, Oryaëlle Chevrel, Lucia Gurioli Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact Andrew Harris +33 04 73 34 67 37 [email protected] Summary of the project High viscosity silicic lava flows likely move in a glacial manner to create surface morphologies and internal structures akin to those found in glaciers. Structures found in the Pietre Cotte lava flow of Vulcano appear to support such a model, where evidence of small scale folding, shearing and stick-slip deformation cycles are evident. Indeed the alternating sequences of foam and obsidian in this flow was likely created during short-lived decompression and slip events during which the flow slid forwards a few centimetres, permitting the exsolution of volatiles to create a layer of bubbles along the failure plane. During slip events high-shear stress and strain-rate conditions in this pseudo-plastic fluid likely caused the viscosity to crash, facilitating flow, depressurisation and bubble band formation. During the slip event pressure would also be released, causing the stick-slip cycle to be re-set. The resulting emplacement model is similar to that occurring during magma ascent to feed-lava dome formation. This project will thus analyse samples of the Pietre Cotte lava flow to test this hypothesis. Methods Sample preparation, SEM, microprobe, image analysis, textural (shape and distribution of bubbles and crystals) analysis, rheological modelling and (possibly) field mapping SUJET DE STAGE DE M2R 2016-2017: Titre du sujet : Responsables: Laboratoire d’accueil : Contact Exposé du sujet Méthodes utilisées Le comportement du soufre dans le manteau et les magmas / Sulfur behavior in the Earth's mantle and magmas. Ken Koga, and Estelle Rose-Koga. Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) K. Koga +33 04 73 34 67 01 [email protected] Le soufre est un élément léger du manteau terrestre. Sous forme FeS, il ne représente que 0.06% du manteau (basé sur une estimation de 230 ppm de S pour le manteau primitif; McDonough et Sun, 1995). La présence de sulfures dans les échantillons mantelliques naturels est donc extrêmement rare. Mais ces sulfures sont sans doute de véritables conteneurs pour certains éléments traces chalcophiles (e.g. Cu, Zn) et sidérophiles (e.g. Pt, Os). L’étude du comportement du soufre dans le manteau peut donc permettre de préciser les caractéristiques fondamentales sur les hétérogénéités chimiques du manteau. De plus, le soufre possède quatre isotopes (32S, 33S, 34S and 36S). La mesure des compositions chimiques, isotopiques du soufre ( 34S) et du fractionnement indépendant de la masse (MIF, mesuré par S; Young et al., 2002) pourrait nous renseigner entre autre sur (i) les gammes de variations chimiques et isotopiques des sulfures du manteau, (ii) l'évolution de la vigueur de la convection mantellique, qui efface les hétérogénéités au cours du temps, et (iii) la distinction entre les anciens sulfures (d'âge Archéen ; Farquhar et al., 2000) et les sulfures plus récents. L’étude proposée repose sur le postulat qu’une compréhension précise de la géodynamique chimique du manteau terrestre au cours de son évolution passe obligatoirement par l’identification du rôle de ces sulfures en trace, et la combinaison de micro-analyses ponctuelles sur des sulfures pris individuellement est probablement le meilleur moyen de caractériser le comportement du soufre. Cette étude vise donc à identifier des sulfures dans les roches mantelliques (nodules de péridotites, éclogites…), à les préparer pour des analyses in situ et à mesurer leurs compositions chimiques et isotopiques en soufre pour mieux contraindre le cycle interne du soufre dans le manteau. Un aspect expérimental viendra compléter l'approche basée sur les objets géologiques naturels. au LMV: microscopie optique et à balayage, sonde électronique, expérimentation avec piston cylindre et four 1 atmosphère. Au CRPG de Nancy: sonde ionique (instrument national) SUJET DE STAGE DE M2R : Titre du sujet : Le phosphore : marqueur valable de la vitesse de croissance minérale ? Responsables: Muriel Laubier & Mickael Laumonier Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact [email protected] Exposé du sujet Les magmas sont à l’origine de spectaculaires éruptions volcaniques, mais aussi de la construction de croûte océanique et continentale. Les minéraux qui cristallisent à partir de ces magmas dépendent de certaines conditions (pression, température, fugacité en oxygène, variation de la teneur en volatils ou de la composition chimique du magma…) et ont donc enregistré les conditions dans lesquelles le magma a évolué. Quel que soit le contexte (océanique, d’arc ou intraplaque), il est fréquent d’observer dans ces magmas des minéraux montrant des textures de croissance particulières (e.g., Faure & Schiano, 2005). Il a été démontré qu’un lien existe entre la vitesse de cristallisation de l’olivine et la répartition de la concentration en phosphore dans le cristal (Milman-Barris et al., 2008 ; Welsch et al., 2014). Le but de ce stage est de quantifier la teneur en phosphore dans l’olivine, le plagioclase et le pyroxène ayant grandi dans un liquide basaltique (MORB), et de définir si le phosphore est un bon marqueur de leur vitesse de croissance. Pour cela, il faudra partiellement cristalliser un basalte sous conditions contrôlées lors d’expériences à haute pression et haute température, puis analyser la teneur en phosphore des minéraux et du verre. Méthodes utilisées Expérimentation HT-HP (synthèse de verre, expériences en autoclave à chauffage interne / piston-cylindre) Observation texturale (microscopie optique, microscopie électronique à balayage, cartographie chimique) Quantification chimique (microsonde électronique, cathodoluminescence) Référence bibliographiques : Faure, F., Schiano, P. (2005). Experimental investigation of equilibration conditions during forsterite growth and melt inclusion formation. Earth and Planetary Science Letters 236, 882-898. Milman-Barris, M.S., Becket, J.R., Baker, M.B., Hofmann, A.E., Morgan, Z., Crowley, M.R., Vielzeuf, D., Stolper, E. (2008). Zoning of phosphorus in igneous olivine. Contribution to Mineralogy and Petrology 155, 739-765. Welsch, B., Hammer, J., Hellebrand, E. (2014). Phosphorus zoning reveals dendritic architecture of olivine. Geology 42 (10), 867-870. SUJET DE STAGE DE M2R : Titre du sujet : D’un point de vue « électrique », peut-on considérer le manteau supérieur comme un simple cristal d’olivine ? Responsables: Mickael Laumonier & Geeth Manthilake Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact [email protected] Exposé du sujet Afin d’interpréter les études géophysiques, notamment le magnétotellurisme (e.g. Evans et al., 2005 ; Sarafian et al., 2015), de nombreux travaux expérimentaux se sont concentrés sur l’olivine, principal constituant minéral du manteau supérieur (Constable, 2006 parmi de nombreux autres). Cependant, un cristal unique et un agrégat de cristaux ont-ils les mêmes propriétés, et en particulier la même conductivité électrique ? En d’autres termes, les études expérimentales portant sur un cristal d’olivine sont-elles adaptées pour discuter à l’échelle du manteau ? Ce stage vise à mesurer et comparer la conductivité électrique (i) de cristaux d’olivine orientés et (ii) d’agrégats du même cristal en presse multi-enclumes aux conditions mantelliques. Selon les résultats, on pourra s’attarder sur les phénomènes de transport aux joints de grains, l’orientation cristallographique, les défauts intra cristallins, l’influence de la taille de grains, la composition chimique de l’olivine (synthétique / naturelle)… Méthodes utilisées Expérimentation HT-HP (presse multi-enclumes) avec mesures in situ de la conductivité électrique Quantification de la teneur en eau (FTIR) Observation texturale des joints de grain (microscopie électronique à balayage, voire en transmission) Référence bibliographiques : Evans, R. L., Hirth, G., Baba, K., Forsyth, D., Chave, A., & Mackie, R. (2005). Geophysical evidence from the MELT area for compositional controls on oceanic plates. Nature, 437(7056), 249-252. Constable, S. (2006). SEO3: a new model of olivine electrical conductivity. Geophysical Journal International, 166(1), 435-437. Sarafian, E., Evans, R., Collins, J. A., Elsenbeck, J., Gaetani, G. A., Gaherty, J. B., ... & Lizarralde, D. (2015). The electrical structure of the central Pacific upper mantle constrained by the NoMelt experiment. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 16(4), 1115-1132. Titre du sujet : Etudes minéralogique et géochimique des stromatolites de Limagnes Responsables : Johanna Marin-Carbonne (LMV) et Nicolas Olivier (LMV) Co-encadrant : Emmanuelle Vennin (Biogeosciences, Dijon) Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand, St-Etienne) Contacts : J. Marin-Carbonne (04.77.48.15.12), N. Olivier (04.73.34.67.94) Exposé du sujet : Depuis près de 3,5 milliards d’années, les traces d’une activité microbienne à la surface de notre planète ont pu être préservées dans le registre sédimentaire par des dépôts benthiques laminés appelés stromatolites. Durant l’Eocène et le Miocène, de nombreux sédiments d’origines lacustre et palustre contenant des stromatolites se sont déposés dans le bassin des Limagnes. Depuis leur identification en tant que stromatolites par Bertrand-Sarfati et al. (1966), les études concernant ces dépôts carbonatés algo-microbiens restent peu nombreuses. Donsimoni (1975) a proposé une première localisation géographique des stromatolites dans le bassin. Freytet (2000) à quant à lui effectué un premier travail paléontologique afin d’identifier les organismes qui participaient à l’édification des stromatolites. Wattinne (2004) a caractérisé les morphologies de bioconstructions stromatolitiques en Limagne bourbonnaise et discuté leur environnement de dépôt. La sédimentation dans les bassins continentaux de type rift est contrôlée par de nombreux facteurs incluant la nature du substrat, le climat, la chimie des eaux, l’hydrothermalisme (en lien avec une activité tectonique ou un volcanisme actif), ainsi que les organismes présents dans le biotope (Della Porta, 2015). Les processus de minéralisation des carbonates peuvent être abiotiques comme biotiques et sont notamment dépendants de la chimie de l’eau, de la sursaturation en carbonates. Découpler les processus biologiques des processus abiotiques intervenant dans la carbonatation est une tâche ardue qui nécessite de coupler différents traceurs géochimiques à une étude minéralogique détaillée. Parmi les processus biologiques permettant la formation de calcite, la réduction du sulfate par des microorganismes a souvent été évoquée et a été mis en évidence dans les stromatolites modernes (Visscher et al., 2000), mais reste encore rarement identifiée dans les stromatolites fossiles. Ce sujet de Master 2 a pour principal objectif de mettre en évidence la part de la sulfato-réduction parmi les différents métabolismes microbiens induisant une précipitation carbonatée dans les stromatolites. Pour cela, l’étudiant(e) devra (i) réaliser une cartographique détaillée (cathodoluminescence, MEB) des différentes phases minérales enregistrées dans des stromatolites provenant de paléoenvironnements variés (i.e. proches de la ligne de rivage ou au cœur du bassin) ; et (ii) analyser les compositions isotopiques en soufre, carbone et azote en roche totale et in situ sur des zones cibles des échantillons (SIMS pour le S et le C). Cette étude géochimique et minéralogique à petite échelle permettra de mieux comprendre l’influence de ce métabolisme dans les processus de carbonatation. Méthodes utilisées : Microscopie optique, cathodoluminescence, MEB, SIMS Modélisation numérique de la fragmentation du noyau l’impacteur lors de la collision entre deux objets différenciés Encadrants : J. Monteux, R. Deguen, D. Andrault, A. Bouhifd, Sujet : Les datations géochimiques montrent que la séparation Fer/Silicates s'est déroulée pendant ou juste après l'accrétion des planètes du système solaire. Pour la Terre, les âges calculés dépendent fortement des modèles considérés pour la formation du noyau et varient entre 30 et 100 Ma après la formation des premiers solides du système solaire. Le processus de ségrégation a même pu s'initier dans les premiers embryons planétaires avant l'assemblage final conduisant aux planètes actuelles. Pour étudier cette phase cruciale d'assemblage des planètes à partir d'embryons planétaires et la co-formation des noyaux planétaires, le (la) stagiaire effectuera des simulations numériques d'impacts entre des objets différenciés (en utilisant l'hydrocode iSale 2D/3D). Les hydrocodes (ou codes d'impacts) permettent de simuler numériquement des impacts météoritiques et le réajustement thermo-mécanique post-impact. Ces codes permettent de modéliser le comportement de matériaux géologiques pendant et après le passage d'une onde de choc, dans une large gamme de contraintes et de taux de déformation. L'augmentation de la capacité de calcul des ordinateurs en fait un outil en plein essor. Le développement de ces nouvelles méthodes de calcul permet d'envisager aujourd'hui de répondre à des questions fondamentales en Sciences de la Terre auxquelles il n'était pas encore possible de répondre au vu des échelles de vitesse et d'énergies mises en jeu : Quelle fraction de matériel de l’impacteur et en particulier de son noyau est retenue dans le champ de gravité de la proto-planète après un impact géant ? Comment le noyau métallique d'un impacteur différencié se fragmente-t-il lors de l'impact avant de plonger dans un océan magmatique ? Au cours de ce stage, le (la) stagiaire déterminera la taille caractéristique des fragments de noyau après la collision (a-t-on un simple diapir ou une émulsion ?) avant leurs plongeons vers le centre de la planète impactée. Il (elle) adoptera pour cela une démarche paramétrique afin de mesurer l'influence de la vitesse d'impact, des propriétés de l’impacteur et de la planète impactée (taille, rhéologie, composition). Les résultats préliminaires des modèles de fragmentation du noyau de l'impacteur après collision dans un océan magmatique (voir Fig. 1) montrent que le noyau de l'impacteur est fragmenté en structures au moins dix fois plus petites que la taille du noyau initial. Des résolutions inférieures au kilomètre étant nécessaires pour répondre à ces questions, nous limiterons dans un premier temps nos calculs à des géométries 2D et donc à des impacts verticaux. Compétences requises : - bases en programmation (Fortran ou Matlab) - bases en Maths/Physiques Figure 1 : Évolution temporelle (de gauche à droite) des champs de composition (gauche) et température (droite) pendant un impact à 5 km/s entre un noyau de fer métallique de 10 km de rayon (rouge) et un océan magmatique fondu (vert). Ces résultats ont été obtenus en adaptant la version 2D de l'hydrocode iSale. Ces résultats préliminaires montrent la fragmentation très rapide et très importante du noyau de fer de l'impacteur pendant la phase d'excavation et le rebond post-impact. Titre du sujet : Responsables: Laboratoire d’accueil : Contact Exposé du sujet Quantifier l’hétérogénéité géochimique de la croûte continentale à différentes échelles Jean-François Moyen (Saint-Etienne) Cyril Chelle-Michou (Saint-Etienne, Bristol) Mark Caddick (Virginia Tech) Laboratoire Magmas et Volcans (Saint-Etienne) J.-F. Moyen +33 04 77 48 15 10 [email protected] La formation d’une lithosphère continentale stable nécessite la formation d’une structure thermique stable, et donc le transfert d’éléments producteurs de chaleur (U, Th et K, tous trois des incompatibles) vers les régions superficielles de la Terre. La fusion partielle et la ségrégation de liquides granitiques joue un rôle majeur dans ces processus. La composition de la croûte continentale est hétérogène à toutes les échelles, depuis la lame mince (ou le minéral zoné) à l’échelle régionale. Dans une croûte chaude, partiellement fondue, ces hétérogénéités sont le résultat (i) de la nature des protolithes et (ii) des processus de fusion et de ségrégation des liquides. Le but de ce projet est d’essayer de décrire ces hétérogénéités, depuis l’échelle du minéral (analyses microsonde), à celle de l’affleurement (cartographie par XRF portable) ou de la région (cartographie classique, compilation de données publiées, échantillonnage et analyse majeur + traces roche totale). Dans tout les cas, on cherchera à caractériser de façon rigoureuse (variogramme, périodicité…) les propriétés spatiales de la distribution des éléments chimiques, et on les reliera à des processus pétrologiques (fusion et migration des liquides à différentes échelles). La zone d’étude sera dans le complexe migmatitique du Velay, dans le Massif Central Français. D’un point de vue pratique, il serait souhaitable de pouvoir débuter le travail d’échantillonnage sur le terrain à la fin de l’été ou à l’automne 2016, le climat de la région ne se prêtant guère au terrain en hiver… Méthodes utilisées Cartographie sur le terrain ; analyses géochimiques in-situ avec XRF portable ; microscopie et microsonde Analyse et traitement d’image ; géostatistiques MODELE DE PRESENTATION D'UN SUJET DE STAGE DE M2R : Titre du sujet : Mise en place des écoulements pyroclastiques lors des éruptions de longue durée : étude expérimentale sur les écoulements granulaires fluidisés en alimentation continue Olivier Roche Responsables: Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact O. Roche +33 04 73 34 67 68 [email protected] Exposé du sujet Les écoulements pyroclastiques consistent en des mélanges de gaz et de particules volcaniques dont le mode de mise en place est encore mal compris. Les écoulements les plus volumineux sont générés lors d'éruptions de longue durée, lorsqu'une colonne éruptive s'effondre en continu ou lors de la formation d’une caldera. L’objectif du projet est de réaliser des expériences analogiques d’écoulements granulaires fluidisés en alimentation continue afin d’étudier leurs mécanismes de mise en place. Les expériences seront menées en utilisant un dispositif du laboratoire de volcanologie expérimentale du LMV. Elles consisteront à relâcher de façon continue des particules depuis un réservoir situé en hauteur, ce qui permettra de générer un écoulement granulaire dans un chenal. L’écoulement sera fluidisé par de l’air injecté à la base du chenal afin de fluidiser le mélange granulaire. Les expériences consisteront à relâcher différents volumes de particules en faisant varier également le débit initial d’alimentation et la concentration en particules. Elles seront filmées à l’aide d’une caméra vidéo haute-vitesse afin quantifier la cinématique de mise en place des écoulements et d’identifier les mécanismes de propagation et de formation des dépôts. Méthodes utilisées Expériences sur écoulements granulaires, caméra vidéo haute-vitesse, capteurs de pression SUJET DE STAGE DE M2R : Titre du sujet : Etudes des inclusions magmatiques de zone de subduction Responsables: Estelle Rose-Koga (LMV) et Anne-Sophie Bouvier (Univ. Lausanne) Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact E. Rose-Koga → ! +33 04 73 34 67 61 → " [email protected] Exposé du sujet Les inclusions magmatiques primitives préservées au sein des olivines précoces des laves océaniques, présentent souvent un très large éventail de compositions, interprété comme reflétant une hétérogénéité importante de la source des magmas. Ces gouttes de magmas sont piégées avant que les mécanismes de mélange des chambres magmatiques ne moyennent les liquides produits pour aboutir aux compositions des laves émises en surface. L’objectif de l’étude est d’effectuer une étude détaillée des compositions (éléments majeurs et traces, éléments volatils, oxidation) des magmas primaires préservés dans les olivines forstéritiques de nouveaux échantillons de laves de zone de subduction en provenance d’Italie et du Japon (îles Eoliennes, Etna, Takatsukayama et Sukumoyama; Nichols et al., 2012) et de MORB (Atlantique). Les résultats de cette étude préliminaire serviront de base pour un sujet de thèse à suivre portant sur les fractionnements des isotopes du chlore. Méthodes utilisées Microthermométrie 1 atm à contrôle optique ; Microanalyses (microsonde électronique, LA-ICP-MS), microscopie électronique à balayage, SIMS. SUJET DE STAGE DE M2R 2016-17 Titre du sujet : Timescales of magmatic processes beneath Teide volcano, Tenerife, Canary Islands Responsables: Olgeir Sigmarsson, Fidel Costa Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Aubière) Contact O. SIGMARSSON +33 04 73 34 67 20 [email protected] Exposé du sujet How fast mantle derived magma can differentiate and form silicic magma enriched in volatiles, and thus potentially explosive, is important to understand in order to assess volcanic hazards. The Teide volcano has erupted explosively in the recent past and formed an impressive caldera, Las Canadas. During the historical period the volcano has produced a magma suite from basanites to phonolites. The U-Th-Ra disequilibria will be measured in these lavas with the aim of constraining the rate of magma differentiation. The results will be confronted with trace element diffusion timescales that record the transfer rate through the magma system. Méthodes utilisées Salle blanche, spectromètre de masse à source plasma et multi-collection (MC-ICP-MS : Neptune+), spectromètre gamma. Titre du sujet : Cinétique de différentiation des magmas au Piton de la Fournaise (La Réunion) : Comparaison géochimique des deux périodes d’inactivité récentes (1992-1998 et 2010-2014) Responsable/ Co-encadrants I . Vlastélic / P. Bachèlery, A. Di Muro Laboratoire d’accueil : Laboratoire Magmas et Volcans (Clermont-Ferrand) Contact I . Vlastélic +33 04 73 34 67 10 [email protected] Exposé du sujet Le Piton de la Fournaise (île de la Réunion) est un volcan basaltique actif produisant en moyenne une éruption par an depuis 1930. Cette activité régulière produit des laves de composition uniforme, témoignant d’un régime d’alimentation et de différentiation stationnaire. Les périodes d’inactivité supérieures à 2 ans sont rares (1921-1924, 1939-1942, 19661972, 1992-1998 et 2010-2014). Elles pourraient refléter une pause dans l’alimentation en liquides mantelliques. Ces pauses sont associées à un stockage prolongé, et, théoriquement, un refroidissement et une différentiation plus importants des magmas. L’échantillonnage détaillé des éruptions récentes offre la possibilité d’évaluer quantitativement ces processus, et de les comparer pour les deux périodes d’inactivité les plus récentes (1992-1998 et 2010-2014). Pratiquement, il s’agira : (1) d’analyser la composition chimique des laves émises au cours des éruptions encadrant ces périodes (les éléments mineurs compatibles tels Ni et Cr seront utilisés pour identifier les tendances fines de cristallisation), (2) de modéliser les évolutions chimiques inter-éruptives en terme de différentiation et refroidissement (en considérant notamment le fait que l’olivine ne cristallise plus en dessous de ~1130°C) (3) de comparer les évolutions sur les deux périodes, et déduire des informations sur les cinétiques de refroidissement et les conditions de stockage. Méthodes utilisées Mesures des concentrations en éléments traces par ICPMS après traitement des échantillons par voie humide en salle blanche. Modélisation de la cristallisation fractionnée.
