In-situ Rb-Sr dating, a precise and efficient tool in metamorphic petrology - TEL - Thèses en ligne
Theses Year : 2022

In-situ Rb-Sr dating, a precise and efficient tool in metamorphic petrology

Datation in-situ Rb-Sr, un outil précis et efficace en pétrologie métamorphique

Thomas Gyomlai

Abstract

Dating a specific pressure-temperature-time-deformation-fluid event is a major issue in metamorphic petrology where rocks are strongly chemically modified, deformed and displaced from their protoliths. Because recrystallization and diffusion processes occur at the sub-millimeter scale and because of the significant presence of zonations and inclusions in metamorphic minerals, the use of in-situ methods is mandatory in order to analyze the chemical and isotopic variations related to different events recorded within a mineral or mineral generation. This work focuses on the implementation of the Rb-Sr in-situ dating method of mica and its application to metamorphic petrology. In-situ analyzes are allowed thanks to a laser ablation system coupled to a mass spectrometer containing a reaction cell between two quadrupoles, which allows the separation of isobaric isotopes 87Rb and 87Sr using a reactive gas (NO2). This method, with the in-situ 40Ar-39Ar dating, are the only two in-situ methods that can date a dominant and ubiquitous phase of metamorphic rocks (mica) over a wide range of metamorphic grades and ages. Furthermore, the Rb-Sr in-situ method requires little preparation compared to 40Ar-39Ar, and is therefore a highly competitive new method. Biotite provides exhumation ages in medium to high-temperature metamorphic settings and white mica provides recrystallization ages in high pressure-low temperature contexts. The application to 3 contexts (79 ages) of this method coupled with other dating methods (U-Pb titanite, 40Ar-39Ar mica) as well as structural and petrogeochemical data allowed a better understanding of the tectonometamorphic events affecting the studied areas: 1) A Cimmerian collisional metamorphism (∼200 Ma) in central Iran corresponding to shortening outboard of the main suture, followed by exhumation since ∼170 Ma in an extensive context. 2) Several punctual and heterogeneous metasomatic episodes (∼36 Ma and ∼12 Ma) affecting a "mélange" unit during exhumation on the island of Syros in Greece. 3) A diachronous maximum burial (∼36-52 Ma) of the different units of the Schistes Lustrés in the Western Alps. These results illustrate the possibilities of the Rb-Sr in-situ dating method as well as its efficient application to metamorphic petrology.
La datation d’un événement spécifique de pression-température-temps-déformation-fluide est une question majeure en pétrologie métamorphique où les roches sont fortement déformées, modifiées chimiquement et déplacées par rapport à leurs protolithes. Comme les processus de recristallisation et de diffusion se produisent à l’échelle sub-millimétrique et en raison de la présence fréquente de zonations et d’inclusions dans les minéraux métamorphiques, l’utilisation de méthodes in-situ est nécessaire afin d’analyser les variations chimiques et isotopiques liées aux différents événements enregistrés dans un minéral ou une génération de minéraux. Ce travail se concentre sur l’implémentation de la méthode de datation Rb-Sr in-situ du mica et son application à la pétrologie métamorphique. Les analyses in-situ sont permises grâce à un système d’ablation laser couplé à un spectromètre de masse contenant une cellule de réaction entre deux quadrupôles qui permet la séparation des isotopes isobares 87Rb et 87Sr en utilisant un gaz de réaction (NO2). Cette méthode, avec la datation 40Ar-39Ar in-situ, sont les deux seules méthodes in-situ qui permettent de dater une phase dominante et ubiquiste des roches métamorphiques (le mica) sur une large gamme de faciès métamorphiques et d’âges. En outre, la méthode Rb-Sr in-situ nécessite peu de préparation par rapport à la méthode 40Ar-39Ar, et constitue donc une nouvelle méthode très compétitive. La biotite fournit des âges d’exhumation dans des contextes métamorphiques de température moyenne à élevée et le mica blanc fournit des âges de recristallisation dans des contextes de haute pression-basse température. L’application à 3 contextes (79 âges) de cette méthode couplée à d’autres méthodes de datation (titanite U-Pb, mica 40Ar-39Ar) ainsi qu’à des données structurales et pétrogéochimiques a permis une meilleure compréhension des événements tectonométamorphiques affectant les zones étudiées : 1) Un métamorphisme collisionnel cimmérien (∼200 Ma) dans le centre de l’Iran correspondant à un raccourcissement en dehors de la suture principale, suivi d’une exhumation depuis ∼170 Ma dans un contexte d’extension. 2) Plusieurs épisodes métasomatiques ponctuels (∼36 Ma et ∼12 Ma) et hétérogènes affectant une unité de "mélange" lors de l’exhumation sur l’île de Syros en Grèce. 3) Un enfouissement maximal diachronique (∼36-52 Ma) des différentes unités des Schistes Lustrés dans les Alpes occidentales. Ces résultats illustrent les possibilités de la méthode de datation Rb-Sr in-situ ainsi que son application efficace à la pétrologie métamorphique.
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tel-04713646 , version 1 (29-09-2024)

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  • HAL Id : tel-04713646 , version 1

Cite

Thomas Gyomlai. In-situ Rb-Sr dating, a precise and efficient tool in metamorphic petrology. Earth Sciences. Sorbonne Université, 2022. English. ⟨NNT : 2022SORUS267⟩. ⟨tel-04713646⟩
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