{"id":3619,"date":"2018-08-28T11:27:06","date_gmt":"2018-08-28T09:27:06","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=3619"},"modified":"2018-12-18T09:34:24","modified_gmt":"2018-12-18T08:34:24","slug":"investigating-thermal-kinetics-in-k-feldspar-for-the-application-of-irsl-thermochronometry-on-the-mont-blanc-massif","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2018\/08\/investigating-thermal-kinetics-in-k-feldspar-for-the-application-of-irsl-thermochronometry-on-the-mont-blanc-massif\/","title":{"rendered":"Investigating thermal kinetics in K-feldspar for the application of IRSL thermochronometry on the Mont Blanc massif"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Renske Lambert, le 28 ao\u00fbt 2018, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)<\/em><\/p>\n

La thermochromonom\u00e9trie par luminescence est une technique de datation qui peut \u00eatre utilis\u00e9e pour contraindre l’histoire thermique d’une roche. La m\u00e9thode est bas\u00e9e sur l’\u00e9quilibre entre le pi\u00e9geage d’\u00e9lectrons, d\u00fb au rayonnement environnemental, et l\u2019\u00e9viction d’\u00e9lectrons en fonction de la temp\u00e9rature dans la structure cristalline des min\u00e9raux tels que le quartz ou le feldspath. Sur la base de la charge nette accumul\u00e9e, qui peut \u00eatre mesur\u00e9e en tant que signal de luminescence et des contraintes obtenues en laboratoire sur la cin\u00e9tique associ\u00e9e, cette m\u00e9thode permet d’\u00e9tudier quantitativement l’histoire thermique des roches. Pour obtenir une extrapolation fiable du laboratoire aux \u00e9chelles de temps g\u00e9ologiques, un mod\u00e8le appropri\u00e9 d\u2019\u00e9viction thermique est requis. La compr\u00e9hension des processus cin\u00e9tiques contr\u00f4lant le transport de charge dans le feldspath est toutefois limit\u00e9e. Dans cette th\u00e8se, l\u2019\u00e9viction thermique de la charge pi\u00e9g\u00e9e dans les pi\u00e8ges sensibles au feldspath infrarouge (IR) a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e et la thermochronom\u00e9trie par luminescence stimul\u00e9e par infrarouge (IRSL) appliqu\u00e9e au massif du Mont Blanc afin de contraindre son histoire r\u00e9cente de refroidissement (~ 100 ka).<\/p>\n

Contraindre l\u2019\u00e9viction thermique de la charge pi\u00e9g\u00e9e dans les pi\u00e8ges sensibles aux infrarouges dans le feldspath est essentiel pour les \u00e9tudes thermochronom\u00e9triques, mais s’est r\u00e9v\u00e9l\u00e9e compliqu\u00e9e car il ne s’agit pas d’un simple processus de d\u00e9croissance exponentielle. Bas\u00e9 sur le mod\u00e8le des \u00e9tats de \u2018Band-Tail states\u2019 propos\u00e9 par Li et Li (2013), nous pr\u00e9sentons dans cette th\u00e8se un mod\u00e8le avec une distribution gaussienne d\u2019\u00e9nergie d\u2019activation de pi\u00e8ges et ces mod\u00e8les ont \u00e9t\u00e9 valid\u00e9s sur des \u00e9chantillons d’un r\u00e9gime thermique permanent (forage KTB en Allemagne, Guralnik et al., 2015). Gr\u00e2ce \u00e0 des \u00e9tudes exp\u00e9rimentales, l’applicabilit\u00e9 de la cin\u00e9tique de l’ordre g\u00e9n\u00e9ral et de trois mod\u00e8les d\u2019\u00e9viction thermique cin\u00e9tique de premier ordre pour le feldspath a \u00e9t\u00e9 explor\u00e9e \u00e0 partir d’\u00e9chantillons du massif du Mont Blanc (Alpes de l’Ouest). Les donn\u00e9es de d\u00e9croissance isothermale apr\u00e8s diff\u00e9rentes doses montrent que le processus de d\u00e9croissance thermique dans les pi\u00e8ges sensibles aux IR dans le feldspath n’est pas contr\u00f4l\u00e9 par la concentration initiale de la charge pi\u00e9g\u00e9e, sugg\u00e9rant un comportement cin\u00e9tique de premier ordre ou de faible ordre. Les donn\u00e9es de d\u00e9sint\u00e9gration isotherme pourraient \u00eatre ajust\u00e9es avec pr\u00e9cision en utilisant un mod\u00e8le cin\u00e9tique de premier ordre compos\u00e9 d’une distribution des dur\u00e9es de vie thermiques, \u00e0 la suite d’une distribution des \u00e9nergies d’activation bas\u00e9e sur une distribution gaussienne des profondeurs des pi\u00e8ges. Des signaux IRSL plus thermiquement stables ont \u00e9t\u00e9 obtenus apr\u00e8s des pr\u00e9chauffages \u00e0 temp\u00e9rature plus \u00e9lev\u00e9e, ce qui est en accord avec un mod\u00e8le de distribution.<\/p>\n

La thermochromonom\u00e9trie par luminescence permet de contraindre l’histoire de refroidissement r\u00e9cente (~ 100 ka) des roches, elle offre par cons\u00e9quent la possibilit\u00e9 de quantifier les changements du gradient g\u00e9othermique qui se produisent au cours de ces \u00e9chelles de temps. Cette m\u00e9thode a \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9e \u00e0 des \u00e9chantillons de substratum rocheux du tunnel du Mont-Blanc, pour lesquels la temp\u00e9rature a probablement fluctu\u00e9 en r\u00e9ponse \u00e0 l’infiltration de liquide au cours des 12 derniers ka. Les signaux IRSL50 et IRSL225 post-IR des extraits de feldspath potassique ont \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9s. Gr\u00e2ce \u00e0 des exp\u00e9riences de dosage, de d\u00e9croissance athermale et isothermale, les param\u00e8tres cin\u00e9tiques qui caract\u00e9risent le comportement de pi\u00e9geage et d\u2019\u00e9viction de la charge dans les pi\u00e8ges sensibles au IR du feldspath ont \u00e9t\u00e9 limit\u00e9s. En inversant les donn\u00e9es mesur\u00e9es \u00e0 l’aide du mod\u00e8le cin\u00e9tique contraint et l\u2019histoire de refroidissement la plus probable de chaque \u00e9chantillon de roche pour lequel la temp\u00e9rature finale \u00e9tait connue a \u00e9t\u00e9 d\u00e9riv\u00e9e. Les r\u00e9sultats sugg\u00e8rent des vitesses de refroidissement dans les 100 derniers ka de l’ordre de 0,1 \u00e0 0,6 \u00b0C\/ka. Des r\u00e9sultats de mod\u00e9lisation ant\u00e9rieurs (Mar\u00e9chal et al., 1999) sugg\u00e8rent des vitesses de refroidissement significativement plus \u00e9lev\u00e9es entre 0,5 et 2 \u00b0C\/ka au cours des 12 derniers ka. Les r\u00e9sultats impliquent que la thermochronom\u00e9trie IRSL du feldspath fournit des contraintes sur les changements du gradient g\u00e9othermique int\u00e9gr\u00e9s sur 100 ka, mais elle ne peut pas contraindre les changements \u00e0 des \u00e9chelles de temps de 1 \u00e0 10 ka. L’interpr\u00e9tation future des donn\u00e9es de thermochromonom\u00e9trie par luminescence devrait tenir compte des changements dans le gradient g\u00e9othermique proche de la surface li\u00e9 \u00e0 la circulation hydrothermal. Une approche int\u00e9gr\u00e9e utilisant plusieurs thermochronom\u00e8tres conduit \u00e0 des interpr\u00e9tations plus compl\u00e8tes des reconstructions de champs thermiques et peut fournir un aper\u00e7u de la compr\u00e9hension g\u00e9n\u00e9rale de ces syst\u00e8mes, applicable dans le domaine plus large de la luminescence.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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