Géochimie Magmatique Expérimentale Des Isotopes - Paris, France - Université d'Orléans

Université d'Orléans

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Paris, France

il y a 3 semaines

Posté par:

Sophie Dupont

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Description

**Géochimie magmatique expérimentale des isotopes du soufre // Experimental magmatic geochemistry of sulfur isotopes**:

- Réf **ABG-121281**
**ADUM-55155**
- Sujet de Thèse- 15/03/2024- Université d'Orléans- Lieu de travail- ORLEANS - France- Intitulé du sujet- Géochimie magmatique expérimentale des isotopes du soufre // Experimental magmatic geochemistry of sulfur isotopes- Mots clés- Pétrologie, Volcanologie, Thermodynamique, Degazage, Fractionnement
- Petrology, Volcanology, Thermodynamics, Degassing, Fractionation**Description du sujet**:

- Le Soufre est un élément ubiquiste sur Terre. Dans les systèmes magmatiques, en particulier ceux liés aux arcs volcaniques, la recherche sur le soufre fourni des informations sur le flux des éléments volatils magmatiques, ainsi que sur l'état d'oxydation des magmas en profondeur. Les éléments sidérophiles (avec une affinité pour le Fer) et chalcophiles (avec une affinité pour le Soufre) d'intérêt économique, sont favorablement associés aux phases sulfurées (minéraux et liquide), et par conséquent, le transport et le partage (fractionnement) de ces éléments dans la Terre sont intimement liés au comportement du soufre. Le soufre est très abondant dans les gaz volcaniques et l'importance du dégazage du soufre magmatique n'est pas sans impact sur l'environnement (ex : acidification des pluies), influence sur le climat donc les motivations pour étudier le soufre en Sciences de la Terre sont nombreuses. Cependant, parmi les éléments volatils magmatiques (H, C, F, S et Cl), le soufre est sans doute l'élément qui se comporte de la manière la plus complexe, avec ses multiples états d'oxydation dans des conditions naturelles variant de -2 à +6. La recherche liée au comportement géochimique du soufre reste donc toujours très active et d'actualité et nous proposons de participer à cette recherche par une approche couplée de géochimie isotopique et de pétrologie expérimentale.
- Le soufre a quatre isotopes stables 32S, 33S, 34S, et 36S, le 32S étant le plus abondant et représentant 95% du total. En général, les réactions chimiques à hautes températures ne discriminent pas les isotopes les uns des autres ; en théorie, toutes les phases, à l'équilibre, contenant du soufre, ont la même composition isotopique à hautes températures. Cependant, dans la nature alors que la théorie nous dit que ce n'est pas possible, des fractionnements de ces quatre isotopes sont observés dans des matériaux dérivés d'éruptions volcaniques, malgré les hautes températures magmatiques.
- Ce sujet de thèse vise donc à quantifier le fractionnement à l'équilibre et le fractionnement cinétique des isotopes du soufre dans des magmas riche en silice (i.e. silicique), par une approche expérimentale à hautes températures et hautes pressions. Parce qu'il y a peu de ces paramètres déterminés en laboratoire, la majorité des interprétations actuelles des isotopes du soufre, dépendent les résultats expérimentaux analogique et excluent des considérations pour les processus cinétiques. Nous allons combler ce déficit en faisant des expériences sur des compositions naturelles existantes et des expériences cinétiques, donc hors équilibres, pour reproduire les processus de fractionnements isotopiques trouvés dans la nature. De plus, le magma silicique est à l'origine d'éruptions violentes (ex : Mont Saint Helens, USA ; Unzen, Japon), et la compréhension de leur processus de dégazage est l'un des problèmes les plus urgents de la volcanologie. Egalement, la formation de certains types de gisements de minéraux est associée au transport du soufre et au magma silicique. Une compréhension précise du partage du soufre élémentaire et isotopique fournira des contraintes géochimiques cruciales pour de telles études.
Sulfur has four stable isotopes: 32S, 33S, 34S, and 36S, with 32S being the most common with 95% abundance. Typically, chemical reactions at high temperature do not differentiate between isotopes. However, fractionation of sulfur isotopes is observed in materials derived from volcanic eruptions, often attributed to fractionation during volcanic degassing. Though the mechanism and extent of this fractionation are not fully understood, several possible explanations exist.
- We propose to lead this study on sulfur by a coupled approach consisting of isotopic geochemistry and experimental petrology, by quantifying the fractionation of sulfur isotopes in geological settings related to volcanic eruptions, especially those involving silicic magmatic system. This research is conducted in a laboratory using one-of-a-kind gas mixing furnace system capable of replicating high-temperature magmatic conditions including redox states. The calibrated isotope fractionation values obtained are crucial for interpreting geochemical processes, allowing for quantitative assessments of sulfur budget and transfer inside the Earth.
Déb