| Resumé |
Les éléments volatils font partie des éléments les plus importants pour l'habitabilité des planètes et la géodynamique de la Terre. Il est donc essentiel de comprendre les transferts de masse entre la surface et l'intérieur de la Terre à travers les zones de subduction. Cette thèse se concentre sur le soufre, qui a l'avantage de posséder quatre isotopes stables (32S, 33S, 34S, 36S) et qui est sensible aux changements redox. L'utilisation des isotopes multiples du soufre peut aider à contraindre l'origine du soufre sur Terre et son devenir une fois recyclé dans le manteau. Dans cette étude, nous rapportons la teneur en S et les compositions isotopiques des sulfures et des sulfates des basaltes du volcan Fernandina, dans l'archipel des Galápagos, qui conserve des preuves d'un manteau primitif et non dégazé. Les d34S des sulfures sont d'environ -1 pour mille, dans la gamme de la signature du manteau appauvri. Les analyses des d34S des sulfates entre 10 et 17 pour mille permettent de mettre en évidence une différence isotopique entre les sulfates et les sulfures en moyenne à 12 pour mille, qui n'a pas été observée jusqu'à présent. Cette observation pourrait conduire à une réévaluation de la distribution temporelle du soufre sur Terre. En effet, le manteau primitif sondé par Fernandina devient maintenant chondritique impliquant un apport de soufre principalement pendant la l'accrétion tardive ou encore qu'aucun fractionnement isotopique du soufre n'a eu lieu entre les phases métal/silicate, et donc pendant la formation du noyau. Une fois le bilan initial du soufre connu, nous nous sommes concentrés sur le cycle du soufre en zone de subduction. Les éclogites de la métaophiolite du Monviso dans les Alpes occidentales ont conservé la signature des fluides issus de la déshydratation de la plaque plongeante. Nous avons analysé des pyrites métasomatisées qui présentent toutes des d34S et D33S plus élevés que les pyrites primaires formées sur le plancher océanique par réduction des sulfates de l'eau de mer. Cette augmentation peut être expliquée par l'oxydation des sulfures primaires en sulfates lors de la déshydratation, ensuite réduits en sulfures en système ouvert. Les isotopes multiples du soufre constituent donc une nouvelle preuve que les sulfates sont les principales espèces de soufre transportées dans les fluides. Les sulfates ont des d34S et D33S légèrement enrichis par rapport aux sulfures résiduels de la plaque plongeante, ce qui est cohérent avec les d34S élevés préservés dans les laves d'arc. Cependant, un d34S élevé dans les laves d'arc pourrait également résulter de processus peu profonds tels que le dégazage du soufre. Par conséquent, nous rapportons la teneur en S et la composition isotopique des sulfures et des sulfates des basaltes de la ride sud du Chili et des basaltes bassin d'arrière-arc de Lau, qui conservent la signature typique des arcs. Tous les verres présentent un d34S et un D33S qui ne se distinguent pas des valeurs du manteau appauvri, ce qui implique l'absence de soufre recyclé dans le manteau sous-arc ou que le soufre recyclé a la même composition isotopique que le manteau appauvri. Des processus peu profonds devraient donc être responsables des d34S élevés rapportés dans la littérature. Par conséquent, cette étude pourrait conduire à reconsidérer le bilan du soufre dans la zone de subduction et son rôle dans l'oxydation du manteau sub-arc. |