[PDF] ETUDE ISOTOPIQUE (U-Pb ET Rb-Sr) DES CARBONATES

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No d'ordre : 825

THESE

Présentée

DEVANT L'UNIVERSITE DE RENNES 1

U.F.R. : .................. S. P. M ........................ . pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'UNIVERSITE DE RENNES 1

Mention : Sciences de la Terre

PAR: Henri CUVELLIER

Sujet de la Thèse : ETUDE ISOTOPIQUE (U-Pb ET Rb-Sr) DES

CARBONATES PROTEROZOIQUES DU CRA TON SI NO

COREEN ET DU BRIOVERIEN DE BRETAGNE CENTRALE:

Implications sur la datation directe des séquences sédimentaires Soutenue le 02 Juillet 1992 devant la Commission d'Examen MM

B.M.JAHN

J.-J.

CHAUVEL

S.MOORBATH

M. STEINBERG

N. CLAUER

J.-J. PEUCAT

S.FOURCADE

Président

Rapporteur

Rapporteur

Examinateur

Examinateur

Examinateur

Examinateur

2 1

N° d'ordre : 825

1HESE

Présentée

DEVANT L'UNIVERSITE DE RENNES 1

U.F.R. : .................. S. P. M ........................ . pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'UNIVERSITE DE RENNES 1

Mention : Sciences de la Terre

PAR : Henri

CUVELLIER

Sujet de la Thèse : ETUDE ISOTOPIQUE (U-Pb ET Rb-Sr) DES

CARBONATES PROTEROZOIQUES

DU CRA TON SI NO

COREEN ET DU BRIOVERIEN DE BRETAGNE CENTRALE:

Implications sur la datation directe

des séquences sédimentaires Soutenue le 02 Juillet 1992 devant la Commission d'Examen MM.

B.M.JAHN

J.-J. CHAUVEL

S.MOORBATH

M. STEINBERG

N. CLAUER

J.-J. PEUCAT

S. FOURCADE

Président

Rapporteur

Rapporteur

Examinateur

Examinateur

Examinateur

Examinateur

Je remercie le Professeur Jahn de la confiance qu

1 il rn' a accordée en me proposant ce sujet et de la grande liberté qu'il rn 1 a laissée au cours de ces années au Laboratoire de Géochimie Isotopique et Géochronologie. Ces remerciements vont aussi directement au Professeur Chauvel qui a spontanément accepté de pallier mes déficiences sédimentologiques. Sans ses longues explications, ses conseils, ses idées et ses échantillons, ce travail n'aurait eu aucun sens. Un immense merci à tous les géologues chinois et au Professeur Songnian Lu de l'Institut de Géologie et des Ressources Minérales de Tianjin, qui, dans des conditions morales et matérielles difficiles, nous (BMJ et moi-même) ont accueillis avec chaleur et efficacité pour échantillonner le Stratotype de Jixian. Merci au Professeur Yun Zhang pour les échantillons de Pangjapu et Ming Tombs. Je tiens aussi à remercier toutes les personnes qui m'ont inculqué quelques notions de fluorescence X (Martine), de diffraction X (Suzanne), de séparation des minéraux (Marie-Annick), de chimie (Jean), de spectrométrie de masse (Joël), de mécanique automobile (Michel) ... et Nicole qui a supporté mon égocentrisme dans la salle de chimie. Sans les conseils de J.P. Respaut, peu de résultats analytiques "propres" seraient sortis de mes béchers ... et merci au Professeur Lancelot de m'avoir parlé un jour du chronomètre U-Pb. Merci à Marie-Hélène de rn' avoir laissé son "Mac" des semaines entières et à tous les anonymes dont la gentillesse et la compétence ont fait progresser cette thèse. Que les membres du Jury trouvent ici l'expression de ma profonde gratitude pour avoir bien voulu juger ce travail. Enfin, merci à toute ma famille d'avoir patienté si longtemps pour voir l'aboutissement de mes études.

TABLE DES MA TIERES

INTRODUCTION 3

CHAPITRE 1: La datation absolue des formations sédimentaires 7 I II III IV

Introduction

Les datations directes des sédiments: potentiels et limites

1. Les minéraux argileux

2. Les volcanites

Les datations indirectes des roches sédimentaires

1. Le strontium océanique

2. La datation des marqueurs structuraux

Conclu sion

CHAPITRE Il: Rappels sur la géochronologie U-Pb I II III IV

Introduction

Principes

Les diagrammes U-Pb et Pb-Pb

1. Les diagrammes isochrones

2. Le diagramme Pb-Pb

3. Le diagramme Concordia

4. Le diagramme de "Tera-Wasserburg"

5. Les diagrammes U-Pb en trois dimensions

Méthodes de calculs

1. Corrélations d'erreurs

2. Pondération des points

3. Calcul et présentation des âges

4.

Indice de déviation des points

CHAPITRE III: Travaux antérieurs sur la datation des carbonates 1 II III IV

Introduction

La datation des marbres

La data ti on des sédiments carbon a tés

Conclusion

7 8 8 13 14 14 21
22
25
25 26
28
29
31
36
41
42
45
46
47
48
49
53
53
54
73
95
CHAPITRE IV: Etude Rb-Sr et U-Pb du Protérozoïque moyen et supérieur du craton Sino-Coréen 9 7

I Introduction

II Cadre géologique

III Chronologie absolue des formations

IV Etude préliminaire par la méthode Plomb-Plomb

1. Résultats analytiques

2. Conséquences méthodologiques

3. Nouvelles données sur les formations Tuanshanzi et

Gaoyuzhuang: réévaluation des résultats

4. Conclusion

V Le Stratotype de Jixian: Etude Rb-Sr et U-Pb

1. Résultats analytiques: Rb-Sr

2. Résultats analytiques: le plomb

3.

Résultats analytiques: Uranium-Plomb

VI Modèles de vieillissement des âges Pb-Pb et U-Pb

VII Conclusions

CHAPITRE V: Etude isotopique (0, C, Sr, Pb) des carbonates briovériens de Bretagne centrale et 97 99
104
114
114
118
125
129
130
130

138 145 149

156
cambriens du Cotentin 1 59

1 Introduction

I 1 Cadre géologique et description des échantillons

III Résultats analytiques

1 V Discussion

V Con cl usions

CHAPITRE VI: Géochimie de l'uranium, du thorium et du plomb 159
160

165 176 179

dans les carbonates 18 1

I Introduction

II Uranium, Thorium et Plomb dans les eaux océaniques

11 I Incorporation dans les carbonates

IV Influence de la diagenèse

V Conclusion

CONCLUSIONS GENERALES

BIBLIOGRAPHIE

ANNEXE I: Description des échantillons

ANNEXE II: Techniques analytiques

1. Séparation chimique

2. Spectrométrie de masse

3. Lutte contre la contamination en plomb commun

181
182

183 188 189

191
193
203
209
209
211
213
3

INTRODUCTION

Les carbonates représentent une partie importante des formations sédimentaires de notre planète. Economiquement, ils renferment au moins 60% des réserves connues d'hydrocarbures (Roehl et Choquette, 1985) et jouent un rôle majeur comme hôte de minerais métalliques (Tucker et Wright, 1990). Ils sont aussi des matériaux de base pour la construction et l'industrie chimique. Dans les environnements récents, 90% des calcaires sont d'origine biogénique (Moore, 1989), donc la connaissance des facteurs biologiques et palée-biologiques est essentielle pour comprendre leur formation. Leur minéralogie simple, généralement mono-minérale, cache une complexité pétrographique et géochimique que seules les techniques d'analyses modernes mettent à jour. La compréhension des modes de dépôt et d'évolution des roches carbonatées passe par la connaissance de deux facteurs dominants: le climat et la tectonique. Le climat parce qu'il régule la température, la circulation des eaux et des nutrients océaniques, l'activité hydrodynamique du milieu marin; la tectonique parce qu'elle contrôle l'environnement de dépôt (plate-forme, rampe, talus ... ). La conjonction de ces deux facteurs détermine la répartition des eaux océaniques, donc l'extension et la géométrie des bassins océaniques.

L'étude des roches carbonatées joue donc

un rôle primordial dans la connaissance de l'histoire de la Terre. Si la pétrographie des roches endogènes permet d'appréhender les processus de différenciation des grands réservoirs que sont le manteau et la croûte continentale, la pétrographie sédimentaire est l'outil d'analyse des relations entre la croûte continentale et l'hydrosphère. La chimie de l'atmosphère a évolué depuis le dégazage initial du manteau, vers son état actuel régulé par 4 l'activité biologique. Les océans représentent un milieu tampon entre l'activité hydrothermale "mantellique", l'érosion des roches de la croûte continentale et l'atmosphère. Les variations de l'un ou l'autre de ces réservoirs sont enregistrées dans les carbonates marins. Enfin, rappelons que les roches sédimentaires, et en particulier les carbonates, sont les supports de la fossilisation et nous livrent les informations nécessaires à la découverte de la Vie. Il est donc important de connaître les mécanismes de formation des roches sédimentaires, mais aussi l'évolution dans le temps de ces mécanismes. Dans une séquence sédimentaire, la chronologie des dépôts est déterminée par la succession des niveaux; cette chronologie est relative puisque l'ancienneté d'une strate est déterminée par rapport

à une autre. Cette méthode est

satisfaisante pour décrire des phénomènes limités

à un endroit,

mais devient insuffisante lorsque l'on veut comparer plusieurs régions; si l'on ne possède pas de marqueurs stratigraphiques, les corrélations sont impossibles. L'âge d'une formation doit donc être exprimée de manière absolue, pour être utilisable, hors de son contexte sédimentaire. L'établissement d'une chronologie absolue permet, outre les corrélations régionales, de mesurer des paramètres physiques tels que les vitesses de sédimentation, d'érosion et de subsidence, de contraindre dans le temps les émersions et régressions marines, l'apparition ou la disparition de nouvelles espèces, de mesurer lesquotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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