Recyclage du carbone et formation du diamant en zone de subduction : contraintes expérimentales - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Carbon recycling and diamond formation at subduction zones : experimental constraints

Recyclage du carbone et formation du diamant en zone de subduction : contraintes expérimentales

Résumé

In order to constrain the hypotheses of carbon recycling and diamond formation at subduction zones, experiments were carried out on a multi-anvil apparatus with a starting mixture composed of Fe-dolomite + quartz (contained in subducted sediments or due to the alteration of basalts) in pressure - temperature conditions from 4 to 14 GPa and 800 to 1600°C. Two studies were conducted : first, the stability of the mixture was constrained at intrinsic and reducing conditions; then, the interactions with the mantle wedge were studied by constraining, first, the exchange processes between a Fe-dolomite + quartz cylinder and a garnet peridotite cylinder, and then, phase equilibrium relations in mixtures of sediment + peridotite in various proportions. This study shows that a carbonated sediment (or eclogite) is destabilised at lower depth in the presence of iron. Moreover, the reducing conditions imposed by the mantle also lower their stability depth during subduction. A reaction zone composed mainly of clinopyroxene + Fe-magnesite forms at slab/mantle interface. Carbon infiltration in the mantle wedge is very fast and magnesite cristallizes. Thus, recycling of carbonates to high depth is unlikely. These experiments also show that graphite or diamond can form at the top of the subducted crust by the reduction of carbonates at low temperature.
Afin d'évaluer les hypothèses de recyclage interne du carbone par la subduction et de formation de diamant dans la croûte subductée, des expériences ont été réalisées en presse multi-enclumes sur l'assemblage Fe-dolomite + quartz (présent dans les sédiments subductés ou formé par l'altération des basaltes) dans des conditions de pression-température de 4 à 14 GPa et de 800 à 1600°C. Deux études ont été menées : la stabilité de cet assemblage a d'abord été testée en conditions rédox intrinsèques puis en conditions réductrices ; ensuite, les interactions avec le coin mantellique ont été évaluées en étudiant, d'une part, les processus d'échange entre un cylindre de Fe-dolomite + quartz et un cylindre de péridotite à grenat, et d'autre part, les équilibres de phases dans des mélanges péridotite-sédiment. Cette étude montre qu'un sédiment (ou une éclogite) carbonaté est déstabilisé à plus faible profondeur en présence de fer. De plus, les conditions réductrices imposées par le manteau diminuent encore la stabilité de cet assemblage lors de la subduction. Une zone réactionnelle à clinopyroxène + Fe-magnésite se forme à l'interface slab/manteau. L'infiltration du carbone dans le coin mantellique est très rapide et de la magnésite s'y forme. Ainsi, un recyclage des carbonates à grande profondeur semble peu probable. Ces expériences montrent également que du graphite ou du diamant peut se former au sommet de la croûte océanique subductée par réduction des carbonates à basse température.
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2009CLF21910.pdf (6.54 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00725967 , version 1 (28-08-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00725967 , version 1

Citer

Audrey Martin. Recyclage du carbone et formation du diamant en zone de subduction : contraintes expérimentales. Pétrographie. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. Français. ⟨NNT : 2009CLF21910⟩. ⟨tel-00725967⟩
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