Saby, Marion
(2022).
« Étude du comportement des gaz rares et des métaux volatiles du système magmatique-hydrothermal actif de Theistareykir, Islande » Thèse.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de la Terre et de l'atmosphère.
Fichier(s) associé(s) à ce document :
Résumé
L'étude des systèmes magmatiques-hydrothermaux actifs au sein de la croûte continentale et/ou océanique a conduit à de grandes améliorations dans notre connaissance du rôle des magmas et des fluides associés en tant que transporteurs de chaleur et d'éléments du manteau à la surface de la Terre. Parmi ces éléments, les métaux ont été d'un intérêt particulier pour leur importance économique, et des années de recherche ont conduit à la reconnaissance de ces systèmes magmatiques-hydrothermaux comme analogues modernes des gisements porphyres et épithermaux fossiles. Malgré des progrès significatifs dans la compréhension des processus conduisant à la mobilisation, au transport et à la concentration des métaux au sein de la croûte terrestre, des questions clés subsistent, notamment en ce qui concerne les sources de fluides et de métaux associés. Dans cette contribution, nous visons à déchiffrer les sources de fluides et de métaux dans un système magmatique-hydrothermal actif en combinant deux types de traceurs : les isotopes des gaz rares et les signatures métalliques des fluides profondes et superficiels des champs géothermiques de Theistareykir et Krafla dans le nord de l'Islande. Pour répondre à cette question importante, une diversité d'environnements et de matériaux représentant une coupe transversale d'un système géothermique actif ont été échantillonnés pour contraindre trois paramètres principaux : (1) Les sources de fluides. Les fluides à la sortie du puits ainsi que les manifestations naturelles de surface (fumeroles et mud pot) ont été échantillonnés. Dans ces fluides, les isotopes stables de l'eau δ2H et δ18O et les concentrations élémentaires et isotopiques des gaz rares (He, Ne, Ar, Kr, Xe) ont été analysés afin de déterminer les sources des fluides hydrothermaux dans ce système. Les isotopes de l'eau indiquent la présence de quatre principales sources d'eau, trois étant de l’eau météorique et glaciaire moderne et une glaciaire Holocène et une source de fluides magmatique. Les isotopes de gaz rares montrent deux sources du manteau sous Theistareykir : le basalte de manteau de la dorsale médio-océanique (MORB) appauvri (DMM) et, avec une influence moindre, le panache du manteau islandais. Cela aide également à identifier les sources de chaleur, suggérant que le transport de chaleur par convection domine la partie orientale du champ où se trouve l’intrusion magmatique, tandis que dans d'autres parties du champ, la conduction thermique est dominante. (2) Comportement des éléments depuis la profondeur jusqu’à la surface. Nous présentons les premières données sur la composition et la signature élémentaire des fluides des réservoirs profonds dans un système géothermique basaltique à faible teneur en carbone. En combinant des échantillons de fluides en profondeur avec des échantillons de vapeur condensée en surface, de roche altérée et de basalte frais, nous montrons que les fluides profonds sont relativement enrichis en métaux de base et en métaux (semi) volatils (en particulier Te, Hg, Re et Tl) par rapport au basalte environnant, et que cela reflète l'apport d'éléments provenant à la fois du dégazage du magma et de l'interaction eau-roche. L'ébullition de ce fluide profond entraîne une composition de surface qui est considérablement appauvrie en la plupart des éléments et possède sa propre signature élémentaire. La teneur en éléments et les modèles dans les fluides de surface ne peuvent donc pas être interprétés comme reflétant ceux du fluide profond. Le comportement des éléments dans les fluides est cohérent et s'accorde largement avec des données similaires obtenues pour un autre système géothermique dans le sud-ouest de l'Islande modifié par l'interaction eau-roche. (3) Les sources de métaux. Nous pensons que les métaux dans les fluides magmatiques-hydrothermaux proviennent du dégazage du magma et de l'interaction eau-roche. Ici, nous quantifions l'importance relative de ces deux sources en estimant la signature élémentaire de la composante du dégazage du magma, et déterminons directement le transfert de masse dans l'interaction eau-roche. Les résultats indiquent que le fluide du réservoir profond est dominé par l'apport de dégazage magmatique, à l'exception de Mn, Fe, Co, Cu, V et Ti. Les données isotopiques de l'hélium pour les fluides de surface le confirment, les deux sources de données suggérant une contribution d'environ 80 à 99 % du magma et de 1 à 20 % de l'interaction eau-roche. Les échantillons de fluide géothermique provenant des puits de production montrent des rapports 3He/4He normalisés à l'atmosphère (Rc/Ra) de 10,05 à 11,45 qui sont interprétés comme représentant la dilution d’un fluide transportant un composant magmatique enrichi en 3He avec de l’4He radiogénique d’origine crustale. Ce dernier est considéré comme une mesure de l'interaction eau-roche. Rc/Ra montre une variabilité dans le dégazage du magma et les contributions de l’interaction eau-roche à travers le champ. Les métaux volatils corrèlent avec Rc/Ra et varient de manière similaire à travers le champ, Hg et Bi étant les meilleurs indicateurs de la contribution magmatique. Les gaz rares et les métaux volatils fournissent ainsi les outils pour identifier et quantifier les contributions relatives du dégazage magmatique et de l'interaction eau-roche à la charge métallique des fluides géothermiques, et permettent de suivre leur variation dans l'espace et dans le temps. Ensemble, ces trois études dressent un portrait complet des sources et de la dynamique des fluides dans un système magmatique-hydrothermal. Cela jette les bases pour comprendre le comportement des éléments dans les fluides profonds et de surface, et la mobilité des éléments dans les fluides crustaux profonds en général. La compréhension de ces multiples contributions et processus fournit aussi des informations pour les modèles de formation de gisements.
_____________________________________________________________________________
MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Systèmes géothermiques, Gaz rares, Métaux, Dégazage magmatique, Interaction eau-roche, Système magmatique-hydrothermal, Theistareykir, Islande.
| Type: |
Thèse ou essai doctoral accepté
|
| Informations complémentaires: |
Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A. |
|
Directeur de thèse: |
Pinti, Daniele Luigi |
| Mots-clés ou Sujets: |
Champs géothermiques / Gaz rares / Métaux / Dégazage magmatique / Interaction eau-roche / Dynamique des fluides / Systèmes magmatiques-hydrothermaux / Islande |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
|
| Date de dépôt: |
14 juin 2023 14:02 |
| Dernière modification: |
14 juin 2023 14:16 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/16694 |
RECHERCHER
PARCOURIR
LIBRE ACCÈS
