{"id":5247,"date":"2020-09-14T11:44:38","date_gmt":"2020-09-14T09:44:38","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=5247"},"modified":"2020-09-14T11:44:38","modified_gmt":"2020-09-14T09:44:38","slug":"garnet-as-a-monitor-for-igneous-processes-microchemistry-and-diffusion-modeling-applied-to-the-ivrea-zone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2020\/09\/garnet-as-a-monitor-for-igneous-processes-microchemistry-and-diffusion-modeling-applied-to-the-ivrea-zone\/","title":{"rendered":"Garnet as a Monitor for Igneous Processes: Microchemistry and Diffusion Modeling Applied to the Ivrea Zone"},"content":{"rendered":"<p><em>Th\u00e8se soutenue par Arnaud DEVOIR, le 2 octobre 2020, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n<p>Les roches m\u00e9tamorphiques et magmatiques sont les composantes majeures de la cro\u00fbte continentale terrestre. Parmi ces roches figure un min\u00e9ral, le grenat d\u2019un int\u00e9r\u00eat tout particulier, en ce sens, o\u00f9 sa composition chimique varie en fonction des conditions de pression et temp\u00e9rature \u00e0 laquelle il se forme. Ce min\u00e9ral rouge et de morphologie proche d\u2019une sph\u00e8re int\u00e8gre aussi de nombreux \u00e9l\u00e9ments \u00e0 l\u2019\u00e9tat de trace (ppm, partie par million). En utilisant les propri\u00e9t\u00e9s sp\u00e9cifiques de chacun de ces \u00e9l\u00e9ments et notamment leur mobilit\u00e9 au sein du min\u00e9ral, il est possible de d\u00e9chiffrer, entre autres, les enregistrements de sa temp\u00e9rature, pression, chimie de roches environnantes, son temps de r\u00e9sidence \u00e0 certaines temp\u00e9ratures et ses origines, s&rsquo;il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9plac\u00e9 apr\u00e8s sa cristallisation.<\/p>\n<p>La zone d\u2019Ivrea-Verbano, en Italie du Nord, est une section de la cro\u00fbte inf\u00e9rieure d\u2019\u00e2ge Permien, environ 290 Ma, qui a \u00e9t\u00e9 bascul\u00e9e \u00e0 90\u00b0 et exhum\u00e9e lors de la collision alpine, il y a environ 40 Ma. Elle constitue un laboratoire naturel unique au monde permettant de se d\u00e9placer au sein de la cro\u00fbte inf\u00e9rieure \u00e0 la surface terrestre.<\/p>\n<p>Elle est constitu\u00e9e de roches m\u00e9tamorphiques ayant subi des conditions de 700 \u00b0C \u2013 7 Kbar (~ 21 km) \u00e0 950 \u00b0C \u2013 10 Kbar (~ 30 km) ainsi que d\u2019un complexe magmatique de roche pauvre en Silice (gabbros) dont nombres contiennent du grenat. Le pluton granitique de Borgosesia riche en silice ayant cristallis\u00e9 \u00e0 des profondeurs beaucoup plus superficielles (3 Kbar, ~ 9 km) est le r\u00e9sultat de l\u2019\u00e9volution et de l\u2019interaction du complexe magmatique et des roches m\u00e9tamorphiques environnantes. Une caldera fossile d\u2019environ 13 km de diam\u00e8tre est associ\u00e9e au complexe magmatique, appel\u00e9 le Supervolcan de Sesia. Un \u00e9quivalent actuel est le Supervolcan de Yellowstone.<\/p>\n<p>Cette th\u00e8se est le r\u00e9sultat de l\u2019observation et de l\u2019analyse de la microchimie \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du microns (10<sup>-6<\/sup> m) \u00e0 haute pr\u00e9cision (sub ppm). Il a \u00e9t\u00e9 possible de mettre en \u00e9vidence que les grenats pr\u00e9sents dans le pluton granitique ont une origine multiple avec un coeur m\u00e9tamorphique et une couronne de surcroissance magmatique. Ces surcroissances et la composition en Zirconium du granite montrent une mise en place du magma au cours, au minimum, de deux pulses de magma de temp\u00e9rature de 820 \u00b1 10 \u00b0C et 780 \u00b1 10 \u00b0C.<\/p>\n<p>Les variations de compositions du grenat entre le coeur et ces surcroissances ont \u00e9t\u00e9 mod\u00e9lis\u00e9es num\u00e9riquement et fournissent des informations sur la dur\u00e9e de persistance de ces temp\u00e9ratures de respectivement 7400 et 5800 ans suivi par une vitesse de refroidissement initial de 0.64 \u00b0C par millier d\u2019ann\u00e9e.<\/p>\n<p>Parall\u00e8lement, des blocs de roches m\u00e9tamorphiques appel\u00e9s enclaves sont pr\u00e9sents dans ce granite et contiennent eux aussi des grenats. Ils ont pr\u00e9serv\u00e9 un enregistrement de leurs conditions de croissance m\u00e9tamorphique, r\u00e9gionale pour leur coeur et induit par le magma dans leur surcroissance. Le coeur s\u2019est form\u00e9 \u00e0 environ 6.8 \u00b1 1.2 Kbar (~ 20.4 km) et 715 \u00b1 43 \u00b0C. La comparaison de la chimie des terres rares de ces grenats avec les grenats que l\u2019on trouve dans les roches m\u00e9tamorphiques environnantes ont confirm\u00e9 ces r\u00e9sultats.<\/p>\n<p>De mani\u00e8re similaire, le coeur du grenat pr\u00e9sent dans le granite a probablement une origine plus profonde proche de 9 \u2013 11 Kbar (~ 30 km). La mod\u00e9lisation de la variation de composition des grenats des enclaves indique des dur\u00e9es similaires \u00e0 celles obtenues pour les grenats du granite, 1000 \u00e0 6200 ans \u00e0 820 \u00b0C. Cela montre que les grenats peuvent cristalliser en profondeur (~ 20 \u00e0 30 Km) avant d\u2019\u00eatre entrain\u00e9 et de survivre par un magma riche en silice \u00e0 haute temp\u00e9rature jusqu\u2019\u00e0 des faibles profondeurs (~ 9 km). Cette \u00e9tude d\u00e9montre aussi la courte dur\u00e9e des processus de mise en place du pluton granitique \u00e0 l\u2019\u00e9chelle des temps g\u00e9ologiques. Ces dynamiques de mise en place en de court pulses magmatiques sont de plus en plus observ\u00e9es \u00e0 la fois dans la zone d\u2019Ivrea- Verbano et ailleurs sur terre par des \u00e9tudes et m\u00e9thodes ind\u00e9pendantes.<\/p>\n<p>La mise en \u00e9vidence de ces dynamiques et de ces fortes interactions entre roche m\u00e9tamorphiques et roches magmatiques en contexte de haute temp\u00e9rature fournissent une aide pr\u00e9cieuse \u00e0 la compr\u00e9hension des ph\u00e9nom\u00e8nes volcaniques associ\u00e9s. De m\u00eame aux dynamiques d\u2019\u00e9ruptions volcaniques de type explosives dans de grandes calderas similaires \u00e0 la caldera de Yellowstone qui constituent un risque majeur de la r\u00e9gion. La compr\u00e9hension de ces ph\u00e9nom\u00e8nes accroit les capacit\u00e9s humaines \u00e0 pr\u00e9dire des \u00e9ruptions potentiellement dangereuses et catastrophiques.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Th\u00e8se soutenue par Arnaud DEVOIR, le 2 octobre 2020, Institut des sciences de la Terre (ISTE) Les roches m\u00e9tamorphiques et magmatiques sont les composantes majeures de la cro\u00fbte continentale terrestre. Parmi ces roches figure un min\u00e9ral, le grenat d\u2019un int\u00e9r\u00eat tout particulier, en ce sens, o\u00f9 sa composition chimique varie en fonction des conditions de [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":47,"featured_media":3358,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[49465],"tags":[],"class_list":{"0":"post-5247","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-theses-soutenues"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5247","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/47"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5247"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5247\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3358"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5247"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5247"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5247"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}