Résumé - Abstract Master Thesis - Mémoire de Master 2016€¦ · Diplômée en janvier 2016 Progressive assembly of a crustal magmatic body: insights from Monte Capanne pluton

Résumé - Abstract

Master Thesis - Mémoire de Master

2016

ARBIOL Carlos

GATO UNIGE Diplômée en janvier 2016

Skarn Formation at Torre di Rio, Elba Island (Italy): Zonation, Textural Analysis and

Associated Fluids

Résumé Abstract The hydrothermal iron ores from Elba Island (Italy) acted as an important source of commodity in the Mediterranean region from the Antiquity to modern times. In the area, the massive Fe mineralization in form of magnetite and hematite bodies is commonly spatially associated with skarn occurrences, where some of those skarns were largely exploited in the past (e.g. Calamita and Ginevro skarn deposits).

In the present study, an extensive set of analytical techniques, comprising optical petrography, SEM, QEMSCAN©, EMPA, XRF, Cold-CL, LA-ICP-MS, Raman microspectroscopy, fluid inclusion microthermometry, stable isotopes of S, magnetic susceptibility, and anisotropy of magnetic susceptibility, was used in order to characterize the skarn mineralization and to report in detail on the skarn-forming processes.

The Torre di Rio distal iron skarn, hosted in calc-schists, is located southwards of the Rio Marina deposit, placed on the eastern coast of the island of Elba. The skarn body shows a spectacular mineral zonation, with hedenbergite, ilvaite and epidote domains, accompanied by minor amounts of quartz, carbonates, sulfides, and oxides.

Field evidences suggested the skarn geometry was controlled not only by the foliation of the host rocks but also by the presence of low-angle faults related to the emplacement of the Porto Azzurro magmatic complex. The trace-element geochemistry of skarn minerals revealed an anomalously high B and Sn concentrations in all the skarn silicates (>100 ppm). This established a clear genetic line between the composition of analyzed skarn and that of the igneous source of hydrothermal fluid (also featured by anomalous B contents) and the composition of neighboring Rio Marina Fe mineralization (with high Sn abundances). Mass balance calculations preformed on the whole- rock sample geochemistry shed light on the composition of hydrothermal fluids. The remarkable gain in Fe, Mn, and Si in the skarn was explained by their enrichment in the hydrothermal fluids. Conversely, the impoverishment in Ca and volatiles (mainly CO2) in the skarns was attributed to the processes of decarbonation and decalcification of the carbonate-rich host rocks. Fluid inclusion microthermometry on pyroxene indicated the presence of a high temperature (340-370 oC) and salinity (~23 wt.% NaCl eq.) fluid of presumably magmatic origin, responsible for the formation of the skarn calc-silicates. The late evolution of the skarn system is featured by lower temperature (150-250 oC) and salinity (< 6 wt.% NaCl eq.) fluids influenced by meteoric water.

The proposed genetic model supporting the formation of the Torre di Rio skarn consists of the following stages: (1) The shallow emplacement of the Porto Azzurro magmatic complex triggered the low-angle faulting; (2) The exsolution of magmatic-hydrothermal fluids during late stage of magmatic crystallization; (3) Penetration of hydrothermal fluids through the permeable structures of host rocks; (4) Contact between hydrothermal fluids and marble lens leading to metasomatic reactions and formation of hedenbergite, ilvaite and epidote during the prograde stage of skarn formation; (4) The cooling of the system and the participation of meteoric fluids caused the precipitation of Fe-sulfides and oxides during the retrograde stage of skarn formation.

The new insights on skarn-forming processes documented in the present study could be applied to other skarn occurrences in Elba, aiming to provide a consistent regional model for the formation and evolution of the iron ore deposits in this complex but intriguing region of Tuscany.

Master Thesis - Memoire de Master 2016

1/35

BACH Nuria Oller


Progressive assembly of a crustal magmatic body: insights from Monte

Capanne pluton (Elba Island, Italy)

Résumé

Abstract Monte Capanne pluton is the biggest magmatic product outcropping in the island of Elba (Italy) and is formed by the stack of three different magma batches of monzogranitic- granodioritic composition that intruded during the Late Miocene (7Ma; Dini et al., 2002, Farina et al., 2010). Despite numerous studies have focused on the understanding of the magmatic processes responsible for the emplacement of this pluton, the late magmatic evolution of this system and the possible link between the intrusion and the leucocratic bodies emerging in the area is poorly constrained.

The Bontempelli quarry, located in the eastern contact with the metamorphic host rocks, provides an excellent exposure of the different features occurring in this magmatic complex, therefore allowing the application of multiple analytical techniques aiming to provide new insights on the transition from the deep magmatic history of the body to the last stages of crystallization. The different crosscutting relationships observed in the field, the heterogeneous distribution of tourmaline spots along the granite, and the complexity of the Anisotropy of Magnetic Susceptibility (AMS) fabrics evidence the complex magmatic evolution in this area, which was probably characterized by different batches of both magmatic melts and fluids.

Detailed core-to-rim profiles performed by EMPA and LA-ICP-MS techniques along a K- feldspar megacryst composed by an euhedral core and a poikilitic overgrowth reveal an increase in the content of Ba from the center of the core toward the outer core zone. This fact, together with the decrease of the 87Sr/86Sr ratio and the invariability of the 143Nd/144Nd reported by Farina et al. (2014), suggest a change from biotite- to muscovite- dominated melting at depth. The oscillatory pattern recorded by Ba, La, and Ce along the K-feldspar overgrowth outlines that this portion of crystal grew in a magmatic reservoir affected by periodic injection of high Ba from a dynamic reservoir.

The variable trace element contents (especially Ba, La, Cs, Rb, and Eu) and REE patterns between the aplitic leucocratic veins and the granitic matrix suggests that the late magmatic products were not produced by fractionation of the Monte Capanne granite, as suggested in previous works (e.g. Dini et al., 2002). It is therefore proposed that the causative melt for these leucocratic bodies was extracted directly from a similar source in composition than the one responsible for the Monte Capanne magmatism, but affected by different degrees of melting.

Moreover, the occurrence of a garnet-bearing leucogranite sill is believed to be associated to this late magmatic bodies. The peculiar presence of garnet has been explained as an anatectic assemblage. This assumption is based on the high P-T conditions obtained for the crystallization of this unit (5.5 Kbar and 780oC), the characteristic composition of the garnet (being typical almandine-rich) and the garnet texture (with abundant quartz inclusions at the crystal cores), which have been classically reported as typical anatectic features (Jung et al., 1999; Villaros et al., 2009; Taylor and Stevens, 2010, Bartoli et al., 2013).


2/35

BOVEY Thomas


Distal johannsenite-hedenbergite skarn as an ore-forming environment: Madan,

Bulgaria

Résumé

Abstract The Madan ore field is located in the south-western part of the Central Rhodopean Dome, in south Bulgaria. The ore field is one of the most important vein-type Pb-Zn mineralizations in the world and represents one of the most significant manifestations of Pb-Zn mineralization associated with Mn-rich skarns. The main vein mineralization is controlled by six large, up to 10-15 km-long, NNW-SSE-trending subvertical major fault zones. Major part of the ore as large replacement Pb-Zn ore bodies is hosted by two marble levels in the lower part of the Madan tectonic unit, known as 2nd and 3rd marble horizons. Three deposits were investigated in the present study: Gjudjurska, Petrovitsa and Kroushev Dol. The early stage of hydrothermal activity is characterized by a reduced, slightly acidic hydrothermal fluid, with temperatures of the order of 400- 450°C. Fluid flow along lithological contacts between gneisses and marbles led to the formation of contrasting alteration patterns in the two lithologies. Consequently, Mn- rich skarns develop within the marble with a uniform mineralogy made of johannsenite- hedenbergite solid solution, whereas a paragenesis composed by epidote, K-feldspar, quartz and titanite, with minor chlorite and calcite develops in the gneiss.

Subsequently the clinopyroxenes are retrograded to amphibole and calcite, and magnetite occurs as a breakdown product of hedenbergite inducing strong magnetic susceptibility signal. The early gneiss alteration turns to an association of chlorite, epidote, calcite, quartz, and pyrite. Four ore mineral assemblages are observed: 1) pyrite ± magnetite; 2) galena + sphalerite ± magnetite; 3) fahlor; 4) pyrite + calcite + barite. This study highlights the occurrence of garnet (andradite) together with adularia as late- stage hydrothermal minerals.

Due to the high Mn content of the studied skarns, Mn-rich standards have been developed to perform major element XRF analyses on whole rock samples. The analyses show that Mn is a good proxy to quantify the early alteration (skarn) stage, whereas Zn can be used as a tracer for the second alteration stage. Combination of whole rock analyses and LA-ICP-MS in situ analyses of characteristic skarn minerals allowed demonstrating a strong inheritance of the host rock geochemical signature. Negative correlation trends between epidote and titanite have been demonstrated, titanite being the main mineral controlling the bulk-rock REE pattern in such environment.

Skarn front characterization by optical cathodoluminescence revealed the presence of a Mn-rich layer of hydrothermal calcite, which marks the skarn front. LA-ICP-MS profiles on this calcite and on ferroan johannsenite from the massive pyroxene zone highlight LREE enrichment at the skarn front and consequently depletion in the distal part of the pyroxene blades. Such behaviour is related to the partition coefficient of REEs in the two minerals, LREE occupying preferentially Ca sites in both minerals. Profiles on clinopyroxene blades do not show systematic trace element variation on a small scale.

Two populations of titanite have been identified. A first population of most probably metamorphic in origin titanite shows high Th/U ratio (1.01 to 2.45), low concentration of common Pb (7.50 to 33.92 ppm), high REE content (10930 to 16526 ppm), low Mn (180 to 278 ppm), and low Zn (2.53 to 2.69 ppm). ID-TIMS U-Pb gating yields ages ranging from 40.73 to 46.80 Ma. The second population of hydrothermal titanite displays low Th/U ratio (0.05 to 0.84), high concentration of common Pb (72.71 to 208.12 ppm), low REE content (966 to 8644 ppm), high Mn concentration (476 to 561 ppm), and high Zn concentration (2.90 to 3.40 ppm). The concordant


3/35

ages are the youngest and range from 38.82 to 38.00 Ma. The new results give additional constraints on the timing of the metamorphism and the hydrothermal activity in the Madan ore field.


4/35

CHATZIPANAGIOTOU


The San Agustín chromite-Ni arsenide and El Gallego Fe-Ni-Cu-sulphide-graphite

deposits, Carratraca ultramafic massif, southern Spain: Mineralogy and

geochemistry Résumé

Abstract The present Master's Thesis focuses on the old mines of San Agustín (chromite-Ni arsenides, "Cr-Ni") and El Gallego (Fe-Ni-Cu sulphide-graphite, "S-G"), located 1.5 km east of the Carratraca village, southern Spain. The deposits are hosted by the Carratraca ultramafic massif that, like other massifs in the Ronda area, show a zoned structure and represents upper mantle portions emplaced in the middle continental crust. Zoning in the Carratraca massif consist of a top to bottom sequence of garnet mylonites, spinel peridotites and granular peridotites.

The San Agustín Cr-Ni deposit is hosted by spinel tectonites. Its mineral assemblage consists mainly of chromite and nickelite with cordierite gangue (this ore type is named as Cr-Ni ores). Chromite has Cr# ratios (0.30-0.58) typical of fractionated chromite (e.g. Fiskenæsset, Stillwater Complex), and exhibits unusually high Zn and V values compared to other Cr-ores occurring in the Ronda area. Nickel diarsenides and rarely sulpharsenides occur as accessory minerals. Using textural criteria and the composition of diarsenides, a re-equilibration temperature of 600-650°C for these minerals has been estimated. Relatively high contents of PGE (0.7-1.6 ppm) and Au (up to 6.7-14.5 ppm) were measured by nickel sulphide fire assay ICP- MS in samples from the San Agustín Cr-Ni deposit. The presence of 1.04 ppm Pt in one sample of San Agustín is consistent with the identification of sperrylite grains in the same sample, the first time that this mineral has been found in the Carratraca massif.

The El Gallego deposit is located 400 m NW of San Agustín but is hosted by garnet mylonites. Its main mineral assemblage consists of pyrrhotite, pentlandite, chalcopyrite, cubanite, chromite and graphite (this ore type is named as S-G ores). Chromite displays a wide range of Cr# ratios (0.2-0.5) and high amounts of V and Ti (up to 3.86 and 3.06 wt% respectively). As in other S-G ores, Zn contents in chromite are high (up to 1.7%). Sulpharsenides of the cobaltite-gersdorffite solid solution series occur in El Gallego as accessory minerals; their composition allows estimation of their equilibration temperature on cooling to be around 500-550°C. The content in PGE is between 0.2 to 8 ppm, and that of Au is between 0.02 to 10 ppm, well above those previously reported in this type of ores. Despite values of Pt up to 7.6 ppm measured in El Gallego S-G samples, no platinum group minerals could be identified in this deposit.

Partial overlapping of chromite Cr# ratios at San Agustín and El Gallego may point to a genetic connection between the two ore occurrences. This is in agreement with similar Al2O3 contents (13.8 to 17.4, average 16.8 wt% at San Agustín, 14.1 to 20.1, average 16.5 wt% at El Gallego) of the parental melts in both deposits as obtained from chromite compositions. In both deposits the contents in noble metals are high, with a tendency to higher contents in the San Agustin Cr-Ni than in the El Gallego S-G ore deposit. This is consistent with the hypothesis published previously that during the segregation of As-rich phases from S-rich phases (these, in turn, segregated from As-S-rich small-volumes melts) noble metals partition preferentially into the As-rich phases, leaving the residual sulphide melts depleted in noble metals. In this sense, the San Agustín Cr-Ni deposit could be considered to be slightly more proximal than El Gallego S-G deposit.


5/35

FERRANTE Christophe

SERG UNIGE Diplômée en janvier 2016

Osteological and paleobiological study of an allosaurus specimen (Dinosauria:

Theropoda)

Résumé Le Muséum d'Histoire Naturelle de la Ville de Genève (MHNG), en Suisse, possède un squelette partiel de dinosaure du genre Allosaurus. Des recherches dans les archives du MHNG et dans les articles scientifiques, combinées avec des analyses des Eléments Terres Rares (ETR), ont indiqué que ce spécimen (2567 MHNG) provient de la Cleveland-Lloyd Dinosaur Quarry (CLDQ ; Emery county, Utah, USA) située dans la Formation de Morrison datée du Jurassique supérieur. Le spécimen 2567 MHNG a fait l’objet d’une description ostéologique complète qui a permis d’établir qu’il s’agit d’un squelette composite. Ce dernier a été assemblé dans les années 1970 probablement par le paléontologue James H. Madsen et son équipe. Bien qu’il s’agisse d’un squelette composite, l’analyse des différents caractères ostéologiques montre qu’il a été composé de façon logique avec des os d’individus du même genre et de même stade croissance. Le spécimen 2567 MHNG ne diffère pas des spécimens d’Allosaurus fragilis de la CLDQ décrits par James H. Madsen dans sa monographie (1976). La paléobiologie et la paléoécologie du spécimen ont été examinées par une approche multidisciplinaire combinant des observations histologiques des tissus-osseux fossiles avec des analyses géochimiques des éléments chimiques et des isotopes de l’oxygène effectuées sur le tibia et le fémur. Les résultats montrent que le tissu osseux du tibia a conservé sa structure primaire, contrairement au fémur qui a subit un important remodelage osseux in vivo. Le tibia a enregistré des variations cycliques de la composition isotopique de l’oxygène. Ces variations cycliques semblent liées à la nature du tissu-osseux et aux marques de croissance. Les zones de croissance rapide donnent généralement des valeurs basses de δ18O alors que les annuli de croissance plus faible des valeurs plus élevées de δ18O reflétant de possibles variations de températures et/ou d'humidité. Ces résultats suggèrent qu'Allosaurus avait un comportement non migratoire. En outre, en assumant que les LAGs sont liés à des signaux hormonaux comme la reproduction, les observations histologiques suggèrent qu'Allosaurus aurait pu atteindre sa maturité reproductive autour de six ans avant sa maturité squelettique à partir de treize ans. Les teneurs en zinc, qui est un biomarqueur associé notamment à la croissance osseuses, montre que généralement les zones de croissance rapide ont des teneurs plus élevées que les annuli de croissance plus faible. Les analyses des ETR et la cyclicité des valeurs isotopiques de l'oxygène semblent indiquer que les données obtenues reflètent un signal primaire qui a été globalement diminué de ses valeurs originelles. L'étude combinée de l'histologie et de la géochimie montre que les os fossiles peuvent enregistrer des variations saisonnières du climat. Ces données peuvent servir à mieux comprendre l'influence du climat sur la croissance osseuse tout comme sur le mode de vie d'espèces disparues.

Abstract The Muséum d'Histoire Naturelle de la Ville de Genève (MHNG), Switzerland, houses in its collection a partial skeleton of a dinosaur of the genus Allosaurus. Investigations in the archives of the MHNG and in scientific articles, combined with analyses of Rare Earth Elements (REE), indicated that this specimen (2567 MHNG) was recovered from the Cleveland-Lloyd Dinosaur Quarry (CLDQ; Emery County, Utah, USA) of the Upper Jurassic Morrison Formation. The 2567 MHNG has been the subject of a complete osteological description that established that it is a composite skeleton. It was built in the 1970s probably by the paleontologist James H. Madsen and his team. Although it is a composite skeleton, the examination of osteological characters shows that it was built in a logical way with bones of individuals from the same genus and of similar growth state. The 2567 specimen is not different from other Allosaurus fragilis specimens of the CLDQ described by James H. Madsen in his monograph (1976). The paleobiology and paleoecology of the specimen was examined using a multidisciplinary approach combining histological observations of fossil bone-tissues with geochemical analyses of the chemical elements and oxygen isotopes performed on the tibia and on the femur. Results show that bones-tissues of the tibia preserved its primary structure, in contrast to the femur, which shows important in vivo bone remodeling. The tibia has recorded cyclic variations of the oxygen isotopic composition, which seem to vary in function of bone-tissues and growth marks. Generally, zones of fast growing provided low values of


6/35

δ18O whereas annuli, corresponding to slower growing rates, have higher δ18O values reflecting potential temperature and/or humidity variations. These results suggest that Allosaurus had a non-migratory behavior. Furthermore, assuming that LAGs are related to hormonal cues, such reproduction, histological observations suggest that Allosaurus may be reproductive mature, at about six years, before reaching its skeletal maturity at about thirteen years. Zinc contents, which is a biomarker associated to bone formation, show generally that zones of fast growing have higher zinc contents than annuli of slow growing. REE data and the cyclic variations of the oxygen isotopic values seem to indicate that data reflect a primary signal, which have been globally lowered from their original values. The combined study of histology and geochemistry shows that fossil bones could record seasonal variation of the climate. These datasets can provide a better understanding of climatic influence on bone growth as on lifestyle of extinct species.


7/35

GEORGATOU Ariadni Afroditi


Magmatic Sulphides on Quaternary Ecuadorian arc magmas

Résumé

Abstract New petrographic and geochemical data were obtained for a number of volcanic centers located from the frontal arc (Cotacachi, Cuicocha, Casitagua, Pululahua, Pichincha, Yanaurcu, Illiniza and Pilongo), through the Inter-Andean Valley (Cusin, Cubilche, Mojanda-Fuya Fuya and Imbabura), to the main arc (Cayambe and Chacana) and the back arc (El Reventador) arc. The aim of this investigation was to study the magmatic sulphide inclusions present in the volcanic rocks of the previously mentioned volcanic centers. Together with already sampled volcanoes from previous studies microscopic observations on how sulphide-melt and silicate-melt occur as well as comparison for any geochemical or textural difference was realized. Sulphides occur in silicate minerals (amphibole, clino- and orthopyroxene, and plagioclase) and Fe-Ti oxides (magnetite and/or magnetite-ilmenite pair). The sulphide inclusions have various sizes (1-30 μm) and shapes (ranging from spherical to ellipsoidal and rarely angular) and occur as different phases (mostly pyrrhotite and Cu-rich phases), depending on the host mineral and the host rock composition. Semiquantitative estimation of the amount of sulphides present in each volcanic center has been realized with the optical microscope and has been crosschecked with scanning optical microscope. Sulphide abundances range from 0.00003-0.0007 % in the host rock and from 0.0008-0.002 % in the xenoliths.

Microprobe analysis on the host minerals (plagioclase, amphibole and magnetite) indicates that no systematic change in the chemistry of the mineral coincides with the occurrence of the sulphide inclusion. Microprobe analyses of sulphides found in the host rock and in the xenoliths result in the following maximum metal contents respectively, Cu = 65.7 wt%, Fe = 65.2 wt%, Ni = 10.1 and S = 52.9 wt%, and Cu = 57.7 wt%, Fe = 60.9 wt%, Ni = 5.1 and S = 47.1 wt%. Relations of the sulphides chemistry with the host whole rock chemistry show that as the SiO2 content increases the Cu and Ni content of the sulphides decreases whereas the Fe and the S content increases. The opposite behavior is observed with the increase of Cu in the whole rock. Laser ablation analysis on sulphide inclusions gave the following median values for PGEs and noble metals; Pd = 2.5 ppm, Rh = 1.2 ppm, Pt = 0.1 ppm, Ag = 4.1 ppm and Au = 0.2 ppm. PGEs and noble metals contents presented higher concentration when sulphides were hosted by magnetite. Relations between the sulphide chemistry and the modal abundance of the inclusions in the sample indicate that Cu and Ni content of sulphides decreases with increasing abundance whereas the Fe iron increases. Sulphide inclusions are present in all volcanic centers, in all rocks (SiO2 = 50-67 wt%) and are hosted from all different in chemistry crystal zones, indicating that magmatic saturation happens independently from the location of the volcano with respect to the trench and at various stages of magmatic evolution.


8/35

KARADIMA Natalia-Konstantina


Sulfur isotopes and trace element analyses of ore and gangue minerals

from Rio Marina Fe-deposit, Elba Island: implications for formation

mechanism and fluid sources

Résumé

Abstract Rio Marina Fe-deposit is one of the six ore deposits of Elba, located on the East coast of the island; it consists of four main stopes, Valle Giove, Falcacci, Bacino and Vigneria. It is hosted in a metasedimentary sequence of alternating metaconglomerates, quartzites, phyllites and metasiltstones, ranging in age from Carboniferous to Middle Triassic. Mineralization occurs often as stratiform lenticular massive ore bodies replacing quartzite-metaconglomerate horizons in the phyllites, or as hematite-pyrite late stage veins, that follow a N-S trend. The ore bodies are restricted mainly to the upper 150- 250m of the sedimentary sequence and along their contact with the overlying Upper Triassic ”Calcare Cavernoso”, a marble sequence. The main mineral assemblage consists of hematite, pyrite, magnetite, and sphalerite with minor chalcopyrite and galena with alteration halos, which are dominated by adularia, chlorite, biotite, sericite and minor epidote. The host rocks can be described as varicolored sericitic phyllites due to different degree of hydrothermal alteration, which makes them appear locally as grey-yellowish to green or reddish-violet.

With distal hedenbergite-ilvaite skarn formation located only a km SE from the Rio Marina deposit and with no direct link to a causative magmatic body, the formation of these Fe-deposit has been surrounded until today by many uncertainties. Detailed trace element study on both gangue and ore minerals revealed a high concentration of Sn and W in the massive hematite ore bodies of Valle Giove as well as in sphalerite from Falcacci (318ppm Sn and 2100ppm W in Valle Giove and up to 645ppm Sn in Falcacci), that cannot be interpreted considering the composition of the sedimentary host rocks. In addition, high Li contents in chlorite-clay gangue minerals compared to the Li-poor host rocks of the Verrucano Formation (up to 400ppm) point to a possible external source of these elements rather than merely fluid interaction with the Verrucano Formation. Sulfide minerals from Valle Giove have δ34S values that vary between 3.3 a 7.7 ‰ and sulfides from Falcacci from 7.6 to 9.7 ‰. With Falcacci being structurally higher and closer to the contact with the Calcare Cavernoso sequence while Valle Giove is located lower in the Verrucano sequence, a possible sulfur source could be evaporitic sulfates but with no evident lithology in Falcacci that could act as the reducing agent no definite assertion can be made. A possible explanation of the higher δ34S values from Falcacci would imply a higher temperature of formation supported by the highly reactive environment that dominates the stope with no pre-mineralization structure preserved coupled with thermal instability of chlorite from mineralized samples. δ34S values from Valle Giove fall close to the magmatic values calculated for the Monte Capanne Pluton, from the western part of the island, showing a more wide variation compared to the more narrow ones from Falcacci. Abundant hematite precipitation in Valle Giove and subsequent magnetite, hematite, pyrite deposition records shifts in the redox conditions of the hydrothermal fluids. Field observations along with trace element studies show a clear epigenetic formation for this deposit with a complex character of the hydrothermal system where two or more fluid sources involved in the iron ore-deposition post-dating skarn formation.


9/35

FARVACQUE Manon

GATO UNIGE Diplômée en juin 2016

Interactions between volcanism, tropical climate and erosional processes in La

Réunion island, Indian ocean

Résumé L'île de La Réunion est un massif volcanique construit depuis ~5 Ma par l'activité d'un point chaud qui a donné naissance à trois volcans appelés “La Montagne”, le “Piton des Neiges” et le “Piton de La Fournaise”. L'île se situe dans l'Océan indien induisant la dominance d'un climat tropicale caractérisé par des taux de précipitations annuels élevés et des épisodes cycloniques fréquents. Enfin, suite aux différentes vidanges volcaniques, l'île a connu des épisodes d'instabilité gravitaires tels que des événements de caldeira ou des glissements de terrain importants.

Le territoire Réunionnais est ainsi rythmé entre un processus d'édification volcanique généré par le point chaud et des processus d'érosion corrélés aux activités climatiques et à l'histoire géologique de l'île. L'enchaînement de ces événements fait que la morphologie du paysage Réunionnais ne cesse d'évoluer rendant alors intéressant son étude pour comprendre l'évolution topographique à travers le temps et obtenir une meilleure idée de la dynamique d'érosion qui y est engendrée.

L'étude générale de la morphologie du paysage ainsi que des réseaux de drainage de l'île permet de retracer l'évolution de celle-ci en accord avec les derniers événements volcaniques répertoriés dans un système d'informations géographiques. Cette étude géomorphologique est aboutie par une analyse morphométrique des différents bassins versants par l'application d'un jeu de fonctions Matlab appelé « TopoToolBox » et enfin en s'intéressant plus précisément à une rivière appelée « Bras de Cilaos » où des dépôts alluviaux ont été échantillonnés pour y expérimenter la datation par Luminescence Stimulée Optiquement (OSL). Cette technique permet d'introduire un cadre temporel nécessaire pour retracer l'évolution de la rivière depuis le dernier remplissage volcanique majeur.

Les marqueurs géomorphologiques à partir des profils de rivières permettent de démontrer que l'évolution de l'île est principalement dominée par la répartition des précipitations. Cependant, les effondrements gravitaires ont amené des faiblesses topographiques à partir desquelles les rivières ont amélioré leur capacité d'incision. De plus, mon étude menée sur la rivière Bras de Cilaos prouve que sa dynamique a été largement perturbée par la dernière transition glaciaire- interglaciaire ne permettant pas de stabiliser la dynamique fluviatile locale. Ainsi, et malgré l'activité volcanique encore présente sur le Piton de La Fournaise, les interactions entre le climat tropical et les structures topographiques héritées induisent que l'île est passée dans un stade de destruction plutôt que de construction.

L'île de La Réunion permet de démontrer l'importance des processus climatiques dans la mutation du paysage ainsi que d'introduire les différents facteurs qui peuvent contribuer à son évolution géomorphologique. Le modèle d'érosion qui en est ainsi développé peut être amélioré en introduisant des volumes érodés ou en plaçant de nouveaux cadres temporels par la datation OSL ou d'autres techniques comme la datation par les isotopes cosmogéniques. Également, ce modèle doit être développé pour d'autres îles tropicales comme la Guadeloupe ou Hawaï pour confirmer les facteurs dominants de l'érosion fluviatile et proposer un modèle d'érosion générale en contexte tropical. Ce modèle pourra alors être replacé dans un contexte climatique et soumettre sa contribution à la consommation du CO2 atmosphérique long-terme. Abstract La Réunion island is a volcanic hot spot constructed since 5 Ma in the Indian ocean. This volcanic system has built three majors massif called “La Montagne”, the “Piton des Neiges” and the “Piton de La Fournaise” evolving


10/35

under a tropical climate characterized by high precipitations and frequent cyclonic events. Last, La Réunion is characterized by topographic structures inherited from caldera or landslide events.

The island long-term evolution is balanced between the volcanic construction as a consequence of the hot spot activity, and the erosional destruction lead by the tropical climate or previously-inherited topographic structures. Thus, the island geomorphology is constantly evolving, providing a natural laboratory to study the competition between these factors and to determine an erosional framework.

The present day fluvial network organisation allows to get a better understanding of the island evolution according to volcanic events reported in a Geographic Information System. The geomorphological investigation consisted first to apply morphometric studies of several rivers using a set of Matlab functions called “TopoToolBox”. Then, Optically Stimulated Luminescence dating (OSL) has been used to study alluvial deposits of the Bras de Cilaos river, to constrain a temporal framework and propose an evolution model of this river since the last volcanic infill.

Geomorphic evidences from the river profiles analyses confirm that the dominant factor involved in river dynamics of La Réunion are the precipitations and topographic structures inherited from collapse events. However, the climatic variations introduced during the last glacial-interglacial period have sustained river disequilibrium. Overall, excluding the small part of Piton de La Fournaise active cone, the interactions between tropical climate and inherited topographic structures reveal that the island is mainly in a destruction than in a construction stage.

La Réunion island highlights the climatic forcing in landscape evolution and the different factors which can contribute at topographic evolution. The developed geomorphological model can be improved by introducing eroded volumes or further temporal constrains in Bras de Cilaos and neighbouring rivers. In addition, OSL dating can be combined to complementary results obtained from cosmogenic nuclide dating. Last, the erosion model developed in La Réunion island can be completed with other studies in Guadeloupe or Hawaii islands to determine or confirm the fundamental parameters involved in fluvial erosion. Finally, this model can be introduced in a more global climatic context to establish the relationships between tropical island erosion and CO2 long- term cycle.


11/35

KHALIL Hany

SERG UNIGE Diplômée en juin 2016

Biostratigraphy and lithostratigraphic boundaries of Upper Triassic rocks of the

Wallowa terrane (Oregon, USA)

Résumé Les dépôts carbonatés de la Formation Martin Bridge (Trias supérieur, Carnien-Norien?) constituent l'unité sédimentaire la plus distincte de le Wallowa terrane (Oregon and Idaho, U.S.A.), et sont par conséquence utilisés comme marqueurs stratigraphiques. Les relations entre ces dépôts et les lithologies environnantes ne sont pas bien comprises et ceci pour plusieurs raisons : i) la rareté de faunes biostratigraphiquement significatives, ii) des affleurements insuffisants et/ou incomplets, iii) la complexité structurelle et le métamorphisme de la région. Ceci a conduit, dans le temps, à des interprétations plus ou moins erronées de l’âge et de la définition des limites stratigraphiques. Afin de trouver des marqueurs biostratigraphiques qui nous permettraient de mieux contraindre les relations stratigraphiques entre la Formation Martin Bridge et les séries adjacentes, 14 affleurements transitionnels ont été étudiés.

Cinq espèces du genre Halobia ont été identifiées, notamment: H. ornatissima, H. superba, H. radiata, et Halobia aff. H. beyrichi. Elles permettent de corréler les localités étudiées selon cinq intervalles de temps. En outre, cinq genres d’ammonoïdes, typiques de la partie supérieure du Norien moyen (zone de M. columbianus), comprenant: Helictites sp., Steinmannites sp., Distichites sp., Atractites? sp. et Placites sp., ont été prélevés dans les argilites de la Formation Hurwal, près du sommet Summit Point Lookout. Ces données ont aidé à la reconstitution d'une section composite pour la Formation Martin Bridge et ont fortement amélioré la résolution paléontologique de la limite entre le sommet de la Formation Martin Bridge et la base de la Formation Hurwal. De plus, ces nouvelles données ont permis de mieux comprendre comment la sédimentation carbonatée s’est développée à travers le temps.

En intégrant les observations faites sur le terrain avec les nouvelles datations de la faune échantillonnée, ainsi que les données déjà connues, nous pouvons conclure que:(i) La Formation Martin Bridge (MB) est certainement limitée par deux surfaces diachroniques, et ce diachronisme peut être expliqué par l’existence de zones de haut et de bas paléo-reliefs.

(ii) La base de la Formation MB, d’âge Carnien supérieur, est interdigitée avec la Lower Sedimentary Series. Elle ne peut pas être définie en fonction de son âge mais seulement lithologiquement (limite diachrone).(iii) La partie supérieure de la Formation MB est contemporaine avec la base de la Formation Hurwal, et le passage est graduel jusqu'à ce que les argilites, qui caractérisent le Formation Hurwal, deviennent dominantes et que la production carbonatée s’arrête.

(iv) Après la cessation de l'activité volcanique, on assiste très probablement à une phase d’érosion qui se manifeste par le dépôt des roches volcanoclastiques de la Lower Sedimentary Series, tandis que la montée relative du niveau marin déclenche la production carbonatée et le dépôt de la Formation Martin Bridge. Des fluctuations du niveau marin pourraient être responsables de l’interdigitation entre la base de la Formation MB et la Lower Sedimentary Series.

(v) La plate-forme carbonatée prograde vers les zones de bassin mais se fait rapidement ennoyée sauf dans les zones de relief où la production carbonateé persiste, formant des zones récifales. La sédimentation carbonatée s’arrête définitivement au Norien moyen et les argilites de la Formation Hurwal deviennent dominantes.

Au-dessus, de la Formation Hurwal se trouve l’unité d’Excelsior Gulch. Il s’agit d’une séquence conglomératique, contenant des clastes calcaires, volcaniques, argilites et siliceux (cherts), qui recouvre les argilites et argilites calcaires de bassin de la Formation Hurwal. Ces conglomérats sont considérés comme étant l'unité la plus jeune de la succession sédimentaire des Wallowa du Sud. Les cherts sont une composante


12/35

problématique du conglomérat car ils représentent la seule lithologie qui n'existe pas ailleurs dans le Wallowa terrane. Jusqu'à présent, aucun radiolaire n’a été signalé dans ces cherts. Cette étude illustre pour la première fois les radiolaires extraits des cherts du conglomérat d’Excelsior Gulch et présente leur étude systématique. En tout, 40 échantillons de cherts contenant des radiolaires ont été sélectionnés avec soin afin d’éviter, autant que possible, l'effet du métamorphisme. Ils proviennent de différents affleurements dans trois localités : Excelsior Gulch, Red Gulch et O'Brien (Wallowa du Sud, Oregon). 193 spécimens ont été récupérés après dissolution et examinés; ils ont permis l’identification de 7 genres et de plus de 10 espèces. Des taxa, tels que Muelleritortis sp., Sepsagon sp., Triassocampe sp. et Tritortis sp., ont permis la détermination d’un âge Longobardien (Ladinien supérieur) à Cordevolien (Carnien inférieur) pour ces clastes. Ces données nous permettent de proposer le Mélange de Miller Mountain, dans le Baker terrane, comme une source possible de ces galets de cherts qui sont également très semblables à ceux trouvés dans la partie inférieure de la Formation Field Creek de l’Izee terrane. En outre, certains spécimens d’Halobia halorica ont été échantillonnés dans la Formation Hurwal, dans la localité O'Brien (Wallowa du Sud). Ces spécimens sont stratigraphiquement localisés sous le conglomérat Excelsior Gulch, indiquant un âge de dépôt plus jeune que la partie inférieure du Norien moyen. Ce résultat remet en question une possible corrélation du conglomérat Excelsior Gulch avec la brèche de Deadman Lake, d'âge partie moyenne du Norien inférieur, qui affleure dans les Wallowa du Nord.

Abstract The carbonate deposits of Martin Bridge Formation (Upper Triassic, Carnian-Norian?) are the most peculiar sedimentary unit in Wallowa terrane, and an agreeable stratigraphic marker. The relationship between these deposits and the surrounding lithologies is not well understood, due to: i) the lack of adequate fauna, ii) the incomplete exposures of the outcrops, iii) the structural complexity, and the metamorphism of the area. This led to diverted perspectives regarding the formational boundaries definitions. 14 outcrops that show these intervals, distributed in Central and Southern Wallowa terrane, were investigated. Five species of the genus Halobia have been identified including: H. ornatissima, H. superba, H. radiata, and Halobia aff. H. beyrichi, helped correlate the localities based on five different time intervals. In addition, five genera of ammonoids typical for upper Middle Norian (M. columbianus zone, ~subzone 3), including: Helictites sp., Steinmannites sp., Distichites sp., Atractites? sp., and Placites sp., were collected from the argillites of Hurwal Formation near Summit Point lookout. These data helped in constructing a calibrated composite section for Martin Bridge Fm., and increased the paleontological resolution of the formational boundaries, which assisted in understanding how these carbonates developed through time.

By integrating the observations made in the field, along with the new dating of the retrieved fauna, as well as the data of the previous findings, we can conclude the following:(i) Martin Bridge Formation (MB) is definitely bounded by two diachronous surfaces, and this diachroneity could be explained by the existence of areas of high and low paleo-relief.

(ii) The base of MB Formation, Upper Carnian age, is coeval and interfingering with Lower Sedimentary Series. It cannot be defined based on the age but only lithologically (diachronic limit). (iii) The upper part of MB Formation is coeval with the base of Hurwal Formation, and it grades upward until the argillites which characterize the Hurwal Formation dominate, and the carbonate production stopped.

(iv) After the cessation of the volcanic activity, most likely the erosion that fills the volcaniclastic rocks of the Lower Sedimentary Series took place, while the rise of the sea level triggered the carbonate production, and the filling of MB Formation. The fluctuation of the sea level maybe responsible for the interfingering between basal part of Martin Bridge Formation and Lower Sedimentary Series.

(v) The carbonate platform progrades from the basinal areas but quickly submerged except for the relief areas where carbonate production persists, forming reefs. Carbonate sedimentation is definitely stop by Norian and argillites of Hurwal Formation become dominant.Excelsior Gulch unit is a sequence of conglomerate containing limestone, volcanic, argillite and chert clasts that overlies basinal shales and calcareous argillites of Hurwal Formation. It is thought to be the youngest sedimentary unit in the Southern Wallowa Mountains. Radiolarian cherts are considered as a problematic component of Excelsior Gulch conglomerate, as they are the only constituent that does not exist elsewhere in Wallowa terrane. Until now, no radiolarian taxa have been reported from these cherts due to high degree of recrystallization. The present study records the first radiolarian taxa and their systematics from these conglomerates. 40 radiolarian-cherts have been selected carefully to avoid the effect of metamorphism from different outcrops in three localities (Excelsior Gulch, Red


13/35

Gulch and O’Brien, Southern Wallowa Mountains, Oregon). 193 specimens have been recovered and examined; they allowed a successful identification of 7 genera and over 10 species. Taxa such as Muelleritortis sp., Sepsagon sp., Triassocampe sp. and Tritortis sp. allow the determination of a Longobardian (upper Ladinian) to Cordevolian (lower Carnian) age of radiolarite clasts in the Excelsior Gulch conglomerate. Moreover, these data allow us to propose the Miller Mountain Mélange, in the Baker terrane, as a possible source for these chert clasts, similar to those found in the lower part of the Field Creek Formation of the Izee terrane. Furthermore, some Halobia halorica specimens have been recovered at the O’Brien locality, stratigraphically below the Excelsior Gulch conglomerate, indicating an age of lower Middle Norian. These findings question the possible correlation done by Follo (1986) of Excelsior Gulch conglomerate with the middle Lower Norian Deadman Lake breccia of the Northern Wallowa Mountains.


14/35

MAERKI Lena

GATO UNIL Diplômée en juin 2016

Glacial erosion and dust export from Patagonia to the southern Atlantic and the relationship with global climate over the

last 160 ky

Résumé L'érosion glaciaire et la production de poussières sont liés à des changements climatiques du Pleistocene. Des variations importantes du flux de poussières sont corrélées avec des fluctuations glaciaires et interglaciaires, et avec la production biologique dans les océans.Si les relations et interactions entre le flux de poussières, la productivité marine et le climat des derniers cycles glaciaire et interglaciaire sont bien étudiées et comprises, celles entre l'érosion glaciaire qui produit des sédiments fins et de l'exportation des poussières restent incertaines. Dans ce travail nous étudions la Patagonie en tant que producteur de sédiments éoliens alors que la carotte ODP site 1090 dans l'Atlantique du Sud constitue la location de dépôt de poussières. Nous cherchons à examiner les interactions entre une région glaciaire active et la production de poussières pendant les derniers 160 ka en précisant la localisation de la source de poussières en Patagonie et en reconstruisant l'histoire des sédiments éoliens dans l'Atlantique du sud.

La région de la source patagonienne est caractérisée en reconstruisant un profile N-S de 2000 km le long du piémont avec des échantillons de sédiments de rivière et de moraine. Nous utilisons des traçeurs de source conventionnel (composition isotopique de Nd et Sr, et éléments traces) sur ces sédiments et sur la carotte ODP dans l'Atlantique. Les résultats des compositions isotopiques de Nd et Sr confirment l'importance de l'apport de poussières de la Patagonie pendant les périodes glaciaires. Avec le profile N-S des Andes Patagoniennes nous montrons que les compositions isotopiques de Nd des piémonts hétérogènes, ce qui contraste avec la signature uniforme des topsoils des plaines de l'Est (données de Gaiero et al., 2004). Le hotspot d'érosion qui a été proposé par F. Herman et al. (2013) est identifié comme région principale de production de sédiments en Patagonie car les compositions isotopiques de Nd des sédiments des piémonts du hotspot d'érosion et des sols de toutes les plaines corrèlent.

Dans la deuxième partie de ce travail l'histoire des poussières patagoniennes transportées vers l'Atlantique du Sud est étudiée. L’investigation de la morphologie des grains de quartz des sédiments de l'Atlantique du Sud montre l'importance du transport fluvial des sédiments glaciaires avant que ces derniers soient emportés par le vent. Des analyses de la carotte ODP montrent une bonne corrélation entre l'index minéralogique (quartz+feldspath)/phyllosilicates et la concentration de fer. Nous proposons que la fraction quartz+feldspath puisse être utilisée comme proxy pour des minéraux qui ont été érodés en Patagonie et ensuite transportés par le vent vers l'Atlantique alors que la fraction des phyllosilicates est principalement composée d'argiles d'Afrique du Sud qui ont été transportés par des courants marins.La diminution de flux de poussière de la Patagonie vers l'Atlantique du Sud est datée par la concentration en fer et le ratio minéralogique expliqué au paragraphe précédant, à 21 ka. Ceci implique l'existance d'une lacune de 7 ka entre la diminution du flux de poussière et le début de la période interglaciaire en Amérique du Sud qui est datée à 14 ky (McChulloch et al., 2000). Nous proposons ici que le flux de poussière de la Patagonie est limité par l'apport de sédiments: La production de sédiments fins par l'érosion glaciaire continue à 21 ka, elle est accompagnée par une période de réchauffement climatique initiant la formation de lacs proglaciares. Ces lacs piègent les sédiments produits par l'érosion glaciaire et coupent l'apport de ces sédiments fins vers les plaines. Nous proposons que l'érosion glaciaire est essentielle pour la production de poussières, et que cependant pendant le dernier maximum glaciaire l'exportation de poussières de la Patagonie semble être limité par l'apport de matériel fin. Ceci implique que l'érosion glaciaire tout comme le flux de poussière jouent ont une influence importante sur les cycles biochimique de l'Atlantique du Sud et du climat global. Abstract Glacial erosion and dust production are linked to Pleistocene climate changes. Large variations in dust flux correlate with glacial and interglacial fluctuations, and with marine biological productivity. Nevertheless the


15/35

relationships and interactions between glacial erosion producing fine-grained sediments, dust export, marine productivity and finally climate changes remain unclear. In this work we study Patagonia as a producer of aeolian sediments and the ODP core site 1090 in the southern Atlantic as a dust deposition location. We aim to examine the interaction between active glacial regions and dust production over the last 160 ky by precise localization of the Patagonian dust source and by reconstruction of the history of aeolian sediments in the Southern Atlantic.

The Patagonian source region is characterized by reconstruction a 2000 km long N-S profile of the eastern Andean foothills with samples of riverine and morainic sediments. We use common source tracers (isotopic composition of Nd and Sr, and REE) on these sediments and on the Atlantic ODP core. Results of Nd and Sr isotopic compositions confirm the importance of the Patagonian dust supply to the Antarctic during glacial periods. In the N-S profile of the Patagonian Andes we show that Nd isotopic compositions of the eastern foothills are heterogeneous, which is in contrast to the uniform signature of topsoils of the eastern plains (data from Gaiero et al., 2004). The erosion hotspot proposed by F. Herman et al. (2013) is identified as the main region of sediment production in Patagonia since Nd isotopic compositions of foothills in the erosion hotspot and of topsoils all over Patagonian plains correlate.

In the second part of this study, the history of Patagonian dust exported to the Southern Atlantic is investigated. The examination of quartz grain morphology in Southern Atlantic sediments highlight the importance of fluvial transport of glacially derived sediments before deflation. Further analysis of the ODP core show a good correlation between the mineralogical index (quartz+feldspar)/phyllosilicates and the iron content. We propose that quartz+feldspar can be used as a proxy for freshly eroded minerals coming from Patagonia while the phyllosilicate fraction is mainly composed of South African clay minerals transported by marine currents.

The decrease of Patagonian dust export to the Southern Atlantic is defined by the iron content and the above explained mineralogical ratio at 21 ky. This implies a gap of 7 ky between dust flux decrease and the start of the warm period in southern South America (at 14 ky, McChulloch et al., 2000). It is here proposed that dust flux from Patagonia is supply limited: The production of fine-grained material by glacial erosion continues at 21 ky while a minor step of warming initiates the formation of proglacial lakes. The latter trap the glacially derived sediments and thus cut the supply of fine-grained material to the plains. We propose that glacial erosion is essential for dust production, however during the LGM dust export from Patagonia seems to be limited by the supply of this fine-grained material. This implies that glacial erosion as well as dust fluxes play an important role for biochemical cycles in the Southern Ocean and for global climate.


16/35

ACEVEDO ZAMORA Marco A.

GATO UNIGE Diplômée en août 2016

Emplacement and Magmatic Evolution of the Val Fredda Complex intrusions

(southern Adamello Batholith, N. Italy)

Résumé

Abstract


17/35

ARVELA Tiago

GATO UNIL Diplômée en août 2016

Geophysical and geochemical survey of the Braçal mine area

Résumé La mine de Braçal se trouve au nord du Portugal, dans le district d’Aveiro. Cette mine était considérée comme étant l’une des plus importante du pays jusqu’à sa fermeture dans les années 1960.En termes de géologie, cette mine est située sur la structure géotectonique de la Zone Centrale Ibérique. Cette subdivision est connue pour ses importantes intrusions magmatiques causées par l’orogénèse Varisque. Ces intrusions ont favorisé la circulation de fluides hydrothermaux permettant la déposition de certains minéraux. Plusieurs études ont été faites à propos de l’origine et les processus de déposition de ces minéraux au sein de cette unité tectonique, certaines concernant même le site de Braçal. En termes de filons trouvés à Braçal, ils sont surtout concentrés dans des zones riches en veines, mais peu d’information est disponible à ce sujet. L’exploitation de la mine se faisait uniquement sous terre et la stratégie d’exploitation semble s’être faite principalement basée sur des caractéristiques observées en profondeur.

Aujourd’hui, la mine est sellée et peu de connaissances sur la possible étendue de la minéralisation existent.Ce projet cherche à déterminer la possible étendue de la minéralisation et à déterminer si les plus petites exploitations environnantes (“Mina do Coval da Mó” and “Mina da Malhada”) exploitent le même filon que celui de Braçal. Pour cela, des méthodes de plusieurs domaines (principalement géophysique et géochimie) ont été utilisées. Des données géophysiques provenant de plusieurs méthodes (TEM, FDEM, magnétisme, gravimétrie and GPR) ont été acquises et/ou analysées, alors que les résultats géochimiques proviennent d’échantillons de sols pris à différents endroits de la région.Concernant les résultats, plusieurs anomalies géophysique ont été identifiées, dont certaines qui semblent être causées par les mêmes structures, ce qui semble prometteur. Différentes anomalies ont été repérées (avec les méthodes gravimétrique et magnétique) ainsi que des zones de faible résistivité (TEM). Certaines de ces réponses peuvent être considérées comme typique de zones de minéralisation de minéraux sulfurés.Les analyses géochimiques présentent une corrélation significative entre les métaux d’intérêt (Pb, Zn, Cu), Mn et Mg. La corrélation entre ces métaux et le Mn est compréhensible vu que le Mn a des tendances chalcophiles, mais la relation entre les métaux et le Mg n’est pas comprise. Ni montre une corrélation significative avec le Zn et le Cu, mais ne présente aucune corrélation avec le Pb. Pas de justification n’a été trouvée pendant ce travail concernant ce rapport entre les deux éléments. En termes de distribution spatiale, les zones de haute concentration des métaux sont situées à proximité des mines déjà connues, aucune nouvelle zone de possible intérêt minéralogique n’a été trouvée.Les gites n’ont pas pu être entièrement délimités lors de cette étude, mais ce rapport est un bon point de base pour la caractérisation des dépôts dans la zone de Braçal. Des études futures pourraient utiliser ces résultats comme base pour un projet d’exploration avancé dans la région.

Abstract Braçal mine is located in northern Portugal, in the district of Aveiro. This mine was considered as one of the most important of the country until it closed in the 1960s.In terms of geology, this mine is located on the geotectonic structure of Central Iberian Zone. This subdivision is known for its important magmatic intrusions due to the Variscan orogeny. These intrusions have caused hydrothermal circulation allowing particular mineralization to precipitate. Various studies have been made about the origin and deposition processes of these minerals in this tectonic unit, some of them concerning the ore found in Braçal. In terms of lode found in Braçal, they are mostly concentrated in certain vein rich areas, but very little information is available about this subject. The exploitation of ore was only done under ground and the strategy employed for the mining seem to be based on underground observable features. Nowadays the mine is sealed and little knowledge about the possible extent of the mineralization exists.


18/35

This project aim to determine the possible extent of mineralization and to determine if the smaller mining sites in the Braçal area (“Mina do Coval da Mó” and “Mina da Malhada”) exploit the same mineralization than Braçal. In order to do this, practices from several disciplines were utilized (mainly geophysics and geochemistry). Geophysical data from different methods (TEM, FDEM, magnetism, gravimetry and GPR) were used and/or acquired. While geochemical results come from soil samples taken from various locations of the site.

Concerning the results, several geophysical anomalies were noticed in different methods. Some of which correlate with each other, which is really promising. Distinct anomalous responses were spotted (with magnetic and gravity methods), along with low resistivity areas (TEM). Some of these features can considered as typical of sulfide mineral deposit.

Geochemical analysis reported significant correlation between metals of interest (Pb, Zn and Cu), Mn and Mg. The correlation between Mn and metals of interest is understandable since Mn has chalcophile tendencies, but their relation with Mg is not well known. Ni shows significant correlation with Zn and Cu, but it shows no correlation with Pb. No answer about this curious relationship could be found during this research. In terms of spatial distribution, high concentration zones of these elements were detected in area nearby mines, but not new area of interest was detected.

Deposits could not be entirely defined in this study, but this report is a good start on the characterization of the deposits of Braçal area. Further studies could use these results as a basis for future advanced exploration project in the area.


19/35

CHEVALIER Yoann

SERG UNIL Diplômée en août 2016

Sedimentological and geochemical record of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) along a basin to

platform transect, western Pyrenees, Spain

Résumé La limite entre le Paléocène et l’Eocène (~55.8±0.2 Ma) est caractérisée par une importante variation négative du δ13C (-6.5‰ sur les isotopes des carbonates et -2.5‰ sur les isotopes du carbone pris sur la matière organique), une augmentation de la température du fond des océans (5°C) et des eaux de surface (9°C), une augmentation du niveau marin, une acidification des eaux ainsi qu’une extinction (> ~40%) des foraminifères benthiques profonds. Ces différents facteurs sont le résultat d’une déstabilisation du méthane piégé dans les sédiments marins profonds. Ces changements majeurs, bien que les preuves soient encore manquantes, semblent être la suite d’éruptions massives dans la province volcanique du nord de l’Atlantique (NAVP en anglais). Le méthane allant s’oxyder dans la colonne d’eau, se transforme en CO2 et engendre le réchauffement global le plus semblable à celui vécu actuellement.

Cette étude, portée sur deux sections (Zumaia et Lizarraga) au sud-ouest des Pyrénées, a pour but de quantifier à l’aide d’outils géochimiques et sédimentologiques les variations engendrées avant, pendant et en réponse au maximum thermique du Paléocène-Eocène (PETM en anglais).

Les analyses principales sont celles des isotopes stables du carbone et de l’oxygène autour du PETM. Pour Lizarraga, il s’agit de trouver la variation négative du signal isotopique afin de placer la limite entre ces deux étages géologiques. Secondement, les analyses du mercure pour permettre de corréler les émissions volcaniques du NAVP et la crise écologique du PETM. A la suite de cela, une caractérisation des différents proxys (productivité, conditions redox) par éléments traces est effectuée de même que des analyses sur la matière organique (Rock-Eval), sur la minéralogie (roche totale et minéraux argileux), ou encore le caractère ferromagnésien des minéraux (susceptibilité magnétique).

Les résultats montrent une courbe avec une variation négative importante du δ13C à Zumaia de bonne précision et cohérente avec les études précédentes. La minéralogie suit la tendance du réchauffement climatique en montrant des quantités importantes d’altération au niveau de la transition entre le Paléocène et l’Eocène. Les taux de mercure coïncident avec les éruptions du NAVP et sont indépendantes de la quantité de matière organique présente alors. La susceptibilité magnétique indique elle aussi un haut taux d’altération dès l’Eocène, confirmant l’hypothèse d’une augmentation du détritisme, probablement liée à deux facteurs: l’augmentation de la température (hypothèse soutenue par l’augmentation de la kaolinite dès l’Eocène) et le tectonisme lié à l’orogenèse pyrénéenne.

Sur la section de Lizarraga, un important taux d’altération (observé par la minéralogie) est présent, principalement autour dudit emplacement du PETM. L’étude des foraminifères et des isotopes stables du carbone résultent dans l’incapacité de placer exactement la limite Paléocène- Eocène car l’affleurement témoigne d’une incision fluviale à cet endroit. Les analyses minéralogiques et sédimentologiques confirment cependant l’ennoiement progressif de la plateforme durant le Paléocène Tardif.

Abstract The Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM ~55.8±0.2 My) is marked by a global progressive rise in temperature up to 5°C in bottom-waters and 9°C for sea-surface in high latitudes as well as an abrupt negative shift in δ13C (-6.5‰). Rapid changes occurred for marine organisms (deep benthic foraminifera extinction (~40%), planktic foraminifera turnover) and continental (rapid diversification of mammals). Global warming happened after a massive release of methane resulting from ocean sediments destabilization by the North Atlantic Volcanic Province.


20/35

A geochemical and sedimentological approach is used to dismantle the different components of this event along two sections both in south-western Pyrenees. The main motive of this project is to record and compare the stable carbon and oxygen isotopic variations along the PETM. The secondary aims are to characterize and dismantle the geochemical components evolution across the Late Paleocene-Early Eocene transition. The principal analyses completed on both Zumaia and Lizarraga sections are the quantification of mercury content to attest the relation between Large Igneous Provinces (LIPs) and the PETM extinction. The mineralogical semiquantitative measurement on bulk rock and clay minerals to complete stratigraphic observations, the organic matter type and quantity as well as the use of major (MEs) SiO2, Al2O3, TiO2, K2O as alteration and detrital indexes and trace elements (TEs) as proxy for productivity (Ni, Cu) and redox conditions (Mo, U or V).

Specific analyses are completed on separated section. In Zumaia, magnetic susceptibility (MS) in order to characterize ferromagnetic minerals and their relation with the mineralogical content and Isothermal Remnant magnetisation (IRM) to assess the ferromagnetic dominant oxide. In Lizarraga, washing for foraminifera description and PETM positioning.

The PETM in Zumaia was well recorded. Significant negative shifts in δ13C and δ18O have been measured, which substantiate the hypothesis of the rapid warming and massive release of greenhouse gases into the ocean-atmosphere system. The mercury content recorded peaks independent of the Total Organic Carbon (TOC) and correlates with the NAVP emissions as it occurred just before the start of the Eocene. Magnetic susceptibility showed good resolution results, coherent with an increase in detritism after the P-E boundary that can be related to both an increase in global temperature (recorded by δ18O and the increase of kaolinite) and the Pyrenean orogeny.

The Lizarraga section presented high alteration rate and lithological discontinuity, substantiating the presence of a fluviatile incision in the PETM interval and avoiding the possibility to determinate with accuracy the location of the P-E boundary. However, the lithological and mineralogical analyses substantiate the drowning of the platform throughout the Late Paleocene.


21/35

DEL PIERO Nicolò

SERG UNIGE Diplômée en août 2016

Origin and sedimentological characterization of Upper Triassic slope

deposits of the Wallowa Terrane (Oregon, U.S.A.)

Résumé Les roches sèdimentaires et volcaniques de la Wallowa Terrane (Blue Mountains Province, NE Oregon, U.S.A.) montrent un important enregistrement du magmatisme, de l’évolution du basin et de l’accrétion de la terrane qui est largement étudié. Alors que dans certaines zones des Wallowa Mountains, comme Hells Canyon ou les Wallowas du Nord, la succession est bien exposé et, par consequence mieux étudiée, les relations entre ces dépôts dans le Wallowas du Sud ne sont pas bien comprises. Dans cette région, le métamorphisme de grade moyen qui a intéressé les roches au cours les différentes phases de l'accrétion, la couverture végétale ainsi que la complexité structurel et les affleurements mal exposés, rendent la reconstruction de la stratigraphie d’ origine difficile.

En outre, la nature des sédiments volcaniclastiques située au-dessus (Lower Sedimentary Seires) et au-dessous (Hurwal Formation) des carbonates de la Formation triasique Martin Bridge a toujours été un sujet de discussion.Au cours de cette étude de nombreuses localités dans les Wallowas du Sud ont été visités et un total de 77 échantillons a été prélevé. Les résultats pétrographiques et géochimiques obtenus nous ont permis d’ identifier deux différentes associations de roches clastiquues en contact avec les lithologies attribuéeds à la Martin Bridge Formation (Follo 1986).De ce point de vue, les différences géochimiques entre la Lower Sedimentary Series et la Hurwal Formation nous permetter de relier la Hurwal Formation à une source externe à l’ Arc volcanique de la Wallowa Terrane, très probablement la Baker Terrane.

Ces proxies, combines aux datations biostratigraphiques (Khalil 2016), nous permettent de proposer de nouveaux concepts pour la stratigraphie de cette region trés complexe de la Wallowa Terrane, que de nouvelles hypothèses concernant l'évolution tectonique des Blue Mountains Province pendant le Trias. Abstract Sedimentary and volcanic rocks of the Wallowa Terrane of northeastern Oregon (Blue Mountains Province, U.S.A.) preserve a widely studied record of magmatism, basin evolution and terrane accretion. While in certain areas of the Wallowa Mountains, such as Hells Canyon or the northern Wallowas, the succession is well exposed and better studied, the relationship between these deposits in the southern Wallowas is not well understood. Here, the medium-grade metamorphism suffered by the area during the different phases of accretion, the vegetation cover along with structural complexity and poorly exposed outcrops make the reconstruction of the stratigraphy difficult.

Furthermore, the nature of the volcaniclastic sediments lying above and below the carbonates of the Triassic Martin Bridge Formation has always been matter of discussion.During the course of this study many localities in the southern Wallowas were visited and a total of 77 samples were collected. Petrographic and geochemical evidences allowed us to recognize two different suites of sediments making up the clastic fraction of rocks found in contact with lithologies inferred to belong to the Martin Bridge Formation by Follo (1986).

From this point of view, the geochemical differences between Lower Sedimentary Series and Hurwal Formation lead to link the Hurwal Formation to a source external to the Wallowa Arc, most likely the Baker Terrane. These proxies, together with age determinations content in Khalil (2016), permitted to give new insights about the development of the stratigraphy in this delicate area of the Wallowa Terrane along with new hypothesis regarding the tectonic evolution of the Blue Mountains Province during the Late Triassic.


22/35

DEMERS-ROBERGE Alexandra


Peridotite Xenoliths from Sierra Baguales (Patagonia) : Insights into melting and refertilization processes in the mantle

wedge

Résumé Les xénolithes du manteau sont abondant dans plusieurs localités à travers la Patagonie. Ils se retrouvent dans les laves de deux épisodes de volcanisme alcalins (plateau et post-plateau) ayant eu lieu dans la région patagonienne d’arrière arc, du Miocène à Pléistocène. Ce dernier est lié à la subduction du point de jonction triple entre les plaques de Nazca et de l’Antarctique et la plaque sud-américaine, provoquant ainsi l’ouverture d’une fenêtre asthénosphérique. Les xénolithes du manteau de cette région ont une grande importance car ils fournissent des informations sur le coin mantellique du sud des Andes. Dans la présente étude, les xénolithes du manteau, incluant des dunites, harzburgites, une lherzolite et une websterite à olivine appartenant tous au faciès à spinel, ont été échantillonnés dans la région de la Sierra Baguales, en Patagonie Australe, située à environ 300 km à l’est de la tranchée de subduction. La pétrographie, la thermométrie, ainsi que la géochimie des éléments majeurs et traces ont été utilisés pour identifier les différents processus qui ont affecté le manteau lithosphérique sous la Sierra Baguales. Les harzburgites et la lherzolite indiquent des températures d’équilibre de 850°C à 940°C et 860°C à 910°C respectivement. Les thermomètres utilisés sont basés sur les interactions entre clinopyroxenes et orthopyroxenes et/ou sur la seule composition des orthopyroxenes. Le Mg# des olivines, clinopyroxene et orthopyroxenes varient de 90 à 92.3, 89 à 94.7 et 90.5 à 92.6 respectivement. Les spinels ont une composition de magnésiochromite et ont un Cr# variant entre 25 pour les péridotites les plus fertiles et 50 pour les plus appauvries. Quatre groupes basés sur la forme des spectres des terres rares dans les clinopyroxenes ont été formés : convexe (groupe 1), convexe avec un enrichissement en terres rares légères (groupe 2), plats (groupe 3) et plus enrichis en terres rares légères que lourdes (groupe 4). En se basant sur les meilleures corrélations des terres rares moyennes et lourdes, entre modèles et concentrations mesurées, nous estimons que la fusion partielle a commencé dans le faciès de péridotite à grenat (0-7%) pour ensuite continuer à fondre dans le faciès à spinel (6-9%). L’enrichissement secondaire associé aux effets chromatiques sont liés à la circulation de liquides, expliquant l’enrichissement observés dans les groupes 2 et 3. Le liquide métasomatique est un liquide alcalin, cogénétique avec les basaltes-hôtes. L’influence des fluides dérivés de la subduction est observée dans les spectres des éléments traces. Les échantillons montrent une gradation lithologique en corrélation avec le degré de refetilization. Le liquide metasomatique a probablement percolé à travers un chenal dunitique, milieu de formation d’échantillon EC_09. Le liquide, percolant à travers les murs du chenal, enrichit les dunites résiduelles EC_03 et EC_14, en contact direct avec les parois du chenal, puis les harzburgites et la lherzolite. Les spectres des terres rares montrent une baisse du ré-enrichissement des échantillons en lien avec la distance croissante qui les sépare du chenal et en lien avec les lithologies. La formation de la webstérite à olivine aurait été favorisée par la circulation de fluides adakitiques. L’influence de ces fluides est démontrée par Faccini et al. (2013) et Killian et Stern (2002) dans la localité de Cerro del Fraile (50-80 l’ouest de la Sierra Baguales) et peut être liée à sa position géographique, sous-entendant une potentielle évolution d’ouest en est de la nature du coin mantellique en Patagonie australe.

Abstract Mantle xenoliths are abundant in many different localities throughout Patagonia area. They are found in plateau and post plateau alkaline volcanism (Miocene to Pleistocene) from Patagonian back-arc region. The latter is due to the subduction of the Chile triple junction point, where the Nazca and the Antarctica plates subduct under the South American plates, leading to the opening of a slab window. Mantle xenoliths from these localities are important because they provide information about the Andean mantle wedge. In the present study, mantle xenoliths, which include spinel bearing dunites, harzburgites, lherzolites and ol- websterite, were collected in Sierra Baguales, Austral Patagonia, around 300 km east of the subduction trench in Chile. We use petrographic analyses, thermometry as well as major and trace elements geochemistry in order to identify the different processes which have affected the lithospheric mantle under Sierra Baguales. Harzburgites and


23/35

lherzolites yield equilibration temperatures between 850°C to 940°C and 860°C to 910°C, respectively using various thermometers. Olivine, clinopyroxene and orthopyroxene Mg# range from 90 to 92.3, 89 to 94.7 and 90.5 to 92.6 respectively. Spinel is magnesiochromite and has Cr# between 25 to 50 from the most fertile to the most depleted peridotite. There are 4 distinct groups of REE patterns in clinopyroxenes : convex shaped (group 1), convex shaped with LREE enrichment (group 2), flat (group 3) and higher LREE than HREE (group 4). We estimate, based on the best fit of MREE to HREE content in these cpx, that the initial fractional melting process which depleted these peridotites start in the garnet stability field (0-7%) following by moderate melt extraction in the spinel stability field (6-9%). Secondary melt enrichment associate to chromatic effects related to melt circulation explain the enrichment observed in cpx from group 2 and 3. The metasomatic melt is an alkaline melt which is cogenetic with the host basalt of the peridotite. A slab-derived component is noticeable in the trace element melt patterns. The studied samples show a lithological continuity in correlation with the degree of refertilization. The alkaline metasomatic liquids are likely to have percolated through a dunite channel, in which sample EC_09 was formed, as a replacive dunite. The melt percolated through the channel walls and enriched strongly the dunites EC_03 and EC_14 which were directly in contact with the dunite channel, and then the harzburgites and lherzolite. REE patterns of the samples show a decrease in re-enrichment with increasing distance from the channel and in relationship with the peridotite lithologies. The presence of Ol-websterite EC_07 may have been favored by the circulation of adakitic melts. The influence of adakitic melts in the re-enrichment patterns from the peridotites of Cerro del Fraile (50 to 80 km west of Sierra Baguales) is suggested by Faccini et al. (2013) and Killian and Stern (2002) and can be related to the geographical position of the locality, implying the potential evolution of the nature of the mantle wedge and upper mantle from West to East in Austral Patagonia


24/35

OLIVERAS SEGUI Merli


Ore-forming fluids and trace element geochemistry of enargite

in the Lepanto epithermal high-sulfidation deposit, Philippines :

Composition, origin and time evolution

Résumé hhh

Abstract Porphyry-epithermal transition has been documented in many porphyry- centered districts; however, fluid processes at the porphyry-epithermal interface still remain open to discussion. New advances in analytical techniques allow determination of metal and sulfur concentrations in individual fluid inclusions by LA-ICP-MS analysis. Such information is unique and together with the P-T reconstruction of the hydrothermal fluid evolution (from fluid inclusion microthermometry) can be used for a better understanding of the mechanisms of ore precipitation in the deep porphyry to shallower epithermal environments.

The Lepanto-Far Southeast (FSE)-Victoria cluster in the Mankayan district, Philippines, offers an excellent opportunity to study fluid processes in these environments (Hedenquist et al. 1998 and Tejada, 1989). The district is centered on the FSE porphyry system and the Lepanto high-sulfidation epithermal ore body is developed outwards in NW direction. In order to study its zoning in mineral characteristics and fluid composition, the Lepanto ore body has been subdivided into three main areas according to their distance from the FSE porphyry center – proximal, intermediate and distal.

The combination of near-infrared (NIR) microscopy and microthermometry with LA-ICP-MS analysis of enargite-hosted fluid inclusions (Kouzmanov et al. 2010) allowed studying the composition and P-T of real ore-precipitating fluids at Lepanto. In addition, a detailed mineral geochemistry study of enargite from the three areas of the deposit has been performed in order to investigate the trace element pattern of the mineral as a function of distance to the supposed porphyry center.

Fluid inclusion microthermometry on enargite and quartz revealed a trend of decreasing temperature from the proximal area (250°C) towards the distal areas of the deposit (125°C) and a slightly oscillating salinity of the mineralizing fluids (3.3 wt. % NaCl eq. on average for enargite and 0.88 wt. % NaCl eq. for quartz), with no clear pattern of dilution over the 2 km distance. Salinities measured for enargite-hosted fluid inclusions show a much wider range of values than previously reported for the deposit, with a maximum of 6 wt. % NaCl eq. LA-ICP-MS analyses of enargite- and quartz-hosted fluid inclusions from the Lepanto ore body reveal high metal contents, especially in Pb, Zn, Ag, Bi and Au. Lead and zinc appear in anomalously high concentrations in fluid inclusions from the distal parts of the deposit and decrease towards the FSE porphyry center.

NIR microscopy, electron microprobe and LA-ICP-MS study of enargite crystals from various parts of the ore body shows common oscillatory and/or complex sector zoning. Systematic study of trace-element signatures of enargite along different sectors indicates a preferential incorporation of some trace elements in one specific sector with concentrations varying within several orders of magnitude. Therefore the potential of enargite trace element chemistry as a vectoring tool for porphyry-style mineralization (Deyell and Hedenquist, 2011) needs to be carefully reevaluated taking in account the complex internal growth features of the mineral.


25/35

PERRET Marc

SERG UNIGE Diplômée en août 2016

Petrography and clay mineralogy of sandstones from the Tremp-Graus and

Ainsa basins, Southern Pyrenean foreland basin (Spain) – Implications on sediment

provenance and basin burial history

Résumé Les études de pétrographie et provenance permettent d'améliorer la compréhension du cheminement des sédiments dans les bassins sédimentaires. Ces informations sont cruciales pour résoudre les problèmes de modèles de distribution des sédiments et d’évolution morphologique des chaînes de montagne. Le bassin de Tremp-Graus-Ainsa (Sud-Pyrénéen, Espagne) a été comblé par des sédiments clastiques et carbonatés déposés dans un système tectonique actif de bassin d’avant-pays en chevauchement, du Crétacé tardif à l'Oligocène. Le remplissage sédimentaire fournit un enregistrement des mouvements tectoniques de soulèvement, de chevauchements, et de l'érosion de la chaîne de montagne. Grâce à l’excellente continuité des affleurements et de sa stratigraphie, ce bassin fournit un exemple naturel idéal pour étudier le cheminement des sédiments et permettre la reconstruction de la provenance dans un environnement tectonique actif, pendant une période d’importants changements climatiques (optimum climatique de l’Eocène basal). Jusqu'à présent, les études précédentes ont porté séparément sur la pétrographie des grès dans l'environnement fluviatil-alluvial du sous- bassin de Tremp-Graus, ou sur l'environnement marin profond turbiditique du sous-bassin d’Ainsa, sans tenir compte de leur relation de source à bassin.

En utilisant une gamme de techniques analytiques, telles que la minéralogie optique (OM), microscopie électronique automatisée et classique (QEMSCAN©

et SEM-EDS), ainsi que la diffraction des rayons X (XRD) sur

la fraction d'argile pour étudier la minéralogie des sédiments et leur possible provenance, cette recherche vise à comprendre l'évolution paléogéographique du bassin de Tremp-Graus-Ainsa à l’Eocène. En outre, l'étude diagénétique axée sur la dynamique des minéraux argileux et sur l’albitisation des feldspaths potassiques permet de mieux comprendre l'évolution thermique et géodynamique du bassin. Ceci est d'une grande importance du point de vue de l’exploration pour les hydrocarbures.

Il a été démontré que la plupart des roches détritiques analysées sont des arénites hybrides riches en quartz, feldspaths et carbonates, tandis que les micas et les minéraux argileux sont présents sous forme de phases mineures. La paragénèse des argiles dans les bassins est similaire, à savoir smectite, illite-smectite (I-S), kaolinite, chlorite et illite. Pourtant, il a été observé que la teneur en smectite totale diminue vers l'ouest et que la smectite est manquante dans le bassin d’Ainsa, tandis que l’I-S est progressivement transformée en illite discrète. La fraction de minéraux lourds contenus dans les roches clastiques analysées est dominée par la pyrite, le rutile, la titanite et l’apatite. Sur la base de la composition des roches cristallines (granites et gneiss), sédimentaires pré-Mésozoïques et métamorphiques de bas niveau adjacentes (grès, schistes, et phyllites) aucune région ou lithologie n’apparaît comme étant une source immédiate, de sédiments. Cependant, le contenu en minéraux lourds qui semble être constant dans les bassins (zircon-tourmaline-rutile vs apatite vs autres) corrobore l'hypothèse actuelle d’un système fluviatil connecté au bassin profond.

L'omniprésence de l’I-S, au sein de la fraction argileuse des sédiments analysés, caractérisée par différentes quantités d’illite plaide en faveur d’un matériau de départ composé de smectite au moment du dépôt et formé par l'altération des feldspaths et micas. Une fois enfouie, l’illitisation de la smectite est dépendante de la profondeur, indiquant donc que les sédiments de Tremp-Graus ont été enterrés à une profondeur comprise entre 3 et 3.2 km, en supposant un gradient géothermique standard des bassins d'avant-pays des zones de collision (25oC/km). D'autre part, la profondeur à laquelle les sédiments d’Ainsa ont été enterrés est de plus de 4 km. Une telle conclusion coïncide bien avec la littérature plaidant pour l'approfondissement de l'ensemble du système vers l’ouest. Un autre proxy pour les conditions diagénétiques est l’albitisation prograde de feldspaths potassiques détritiques. Dans le bassin d’Ainsa, l’albitisation est complète et indique donc des


26/35

températures d'enfouissement supérieure à 100°C, alors que dans le bassin de Tremp-Graus l'albitisation affecte progressivement les feldspaths potassiques en fonction de la profondeur des strates.

Cette étude pétrographique et diagénétique complète a permis une compréhension approfondie des propriétés et des potentiels des grès en tant que roches réservoirs. Afin de mieux comprendre la provenance complexe et les interactions entre les sources de sédiments, l’accent devrait être mis sur le géochimie comparative - roche totale et fraction fine - des sédiments du bassin et des roches cristallines.

Abstract Petrography and provenance studies help improve the understanding of material pathways within sedimentary basins. This information is of interest to address problems of sediment distribution patterns and mountain range morphological evolution. The Tremp-Graus-Ainsa basin (Southern Pyrenees, Spain) was filled by clastic and carbonate sediments deposited in an active tectonic system of piggyback foreland basin during Late Cretaceous to Oligocene times. The sedimentary infill provides a record of uplift, thrusts motion, weathering and erosion of the active mountain range. Thanks to excellent outcrop continuity and stratigraphic constraints this basin provides an ideal natural example to study sediment pathways and provenance reconstruction in a tectonically active environment and during a period of important climate change (early Eocene climatic optimum). So far, previous studies have focused separately on sandstone petrography in the fluvial-alluvial environment of the Tremp-Graus sub-basin, or on the deep-marine turbiditic environment of the Ainsa sub-basin, without considering the whole source-to-sink relationship between them.

Using a range of analytical techniques, such as optical mineralogy (OM), automated and classical electron microscopy (QEMSCAN©

and SEM-EDS), and X-ray diffraction (XRD) on clay fraction to study the sediment

mineralogy and plausible sediment provenance this research aims to understand the paleogeographic evolution of the Tremp-Graus-Ainsa basin during Eocene. In addition the diagenetic study focused on clay mineral dynamics and albitization of K-feldspars shed more light on thermal and geodynamic evolution of the basin, which is of high importance from the perspective of hydrocarbon explorations.

It has been shown that most of analysed clastic rocks are hybrid arenites consisted of high quartz, feldspar and carbonate content, whereas mica and clay minerals are reported as minor phases. Clay paragenesis in the linked basins are similar numbering smectite, mixed-layer illite-smectite (I-S), kaolinite, chlorite, and illite. Still, it has been observed that the total smectite content diminishes westwards, with a discrete smectite lacking in the Ainsa basin, while I-S is progressively being transformed toward high-charged illite compositions.

Heavy-mineral (HM) content of analysed clastic rocks is dominated by pyrite, rutile, titanite, and apatite. Based on the composition of the adjacent crystalline (granites and gneisses) and pre-Mesozoic sedimentary or low-grade metamorphic rocks (sandstones, schists, and phyllites) no immediate source region or lithology, which might have served as a material feedstock, can be identified. However, the HM content that appeared to be constant within the basins (zircon-tourmaline-rutile vs. apatite vs. others) corroborates the present hypothesis on the E-W source-to-sink fluvial systems that operated at the time of sediment deposition.

The omnipresence of I-S within clay fraction of analysed sediments featured by different amounts of illite component argues for smectite as a starting material at deposition time formed by weathering of feldspars and mica. Once buried, the illitization of smectite is depth dependant, showing that the Tremp-Graus sediments were buried to the depths between 3 and 3.2 km, assuming a standard geothermal gradient in foreland basins of collision zones of 25oC/km. On the other hand, the depth to which the Ainsa sediments were buried exceeds 4 km. Such a finding goes well with the literature arguing for the westwards deepening of the whole foreland depositional system in the Pyrenees. Another proxy of inferred diagenetic conditions is the prograde albitization of detrital K-feldspars. In the Ainsa basin the albitization is thus found complete, indicating the burial temperatures higher than 100oC, whereas in the Tremp-Graus basin the albitization progressively affects K-feldspars depending to the depth of related strata.

This comprehensive petrographic and diagenetic study allowed an in-depth comprehension of the properties and development of the potential sandstone reservoir rocks. Still, in order to better understand the complex provenance and interactions between multifold sediment sources, more effort should be placed on the


27/35

comparative geochemical – whole rock and phase chemistry – inquiry of basin sediments and surrounding crystalline rocks.


28/35

PIETRA Lara


Caractérisation multicritère des propriétés géologiques et mécaniques des formations molassiques du Chattien-Aquitanien (USM)

Résumé La Molasse d’eau douce inférieure (USM) est souvent caractérisée par des glissements de terrains, la lithologie plus touché est caractérisée par des sédiments fins (du grès fin aux argiles). Pour mieux comprendre cette tendance aux instabilités, des analyses pétrographiques, géotechniques et géomécaniques ont été effectué sur 17 échantillons de sédiments fins, prélevés sur des carottes forées à Belmont-sur-Lausanne.Les sédiments forés sont composés par des dépôts fluviatiles caractérisés par des alternances gréso-marneuses. Les 17 échantillons ont été classifiés selon cinq classes représentatives des lithologies : grès, microgrès, microgrès marneux, marnes microgréseuses et Marnes. Ces cinq classes sont utilisées dans deux classifications distinctes, la première prend en considération une échelle d’observation au niveau du mètre, la deuxième se base sur des observations au niveau du centimètre – millimètre.

En plus des méthodes d’analyse standard, la tomographie aux rayons X a été employée à basse et à haute résolution pour déterminer la porosité, le contenu de pyrite, la densité et la disposition spatiale des structures en trois dimensions (fractures et litage). Quand il s’agit d’analyser des matériaux très fins (riches en argiles), cette méthode montre des lacunes, notamment à cause de la résolution insuffisante. Néanmoins les résultats sont très encourageants et mettent en évidence un grand potentiel qui impose d’ultérieurs approfondissements.

Les caractéristiques pétrographiques étudiées sont la minéralogie, la granulométrie et les structures sédimentaires. Pour les caractéristiques géotechniques ont été sélectionnées la densité, la porosité et l’anisotropie. La caractéristique mécanique plus utilisé pour estimer la stabilité d’un terrain est la résistance à la compression simple, souvent associée au moule d’élasticité.

Les analyses statistiques de la variance entre les différentes variables et les deux classifications ont permis de déterminer que la deuxième classification est la plus adaptée pour décrire les échantillons, et que les échantillons qui représentent les mélanges lithologiques (microgrès marneux et marnes microgréseuses) sont les plus difficiles à caractériser. Ces résultats mettent en évidence l’extrême variabilité pétrophysique de l’USM et l’importance de tenir en considération les changements d’échelle entre les différentes observations. Les corrélations statistiques entre les variables pétrographiques et géotechniques, avec la résistance à la compression simple, ont permis d’établir que les facteurs principaux qu’influencent directement la stabilité de l’USM sont les fractures, le litage, la porosité, le coefficient de courbure, le taux de quartz, et de calcite et la densité (apparente et effective). L'importance de ces caractéristiques varie en fonction de lithologie à laquelle se réfère.

Finalement, les échantillons ont été reliés aux différents milieux de dépôt fluviatile en fonction des différentes caractéristiques, notamment les grès plus grossiers représentent les sédiments des petits chenaux de débordement, et les marnes représentent les zones plus calmes de la plaine alluviale. Les échantillons provenant de mélanges de ces environnements ont été beaucoup plus difficiles à placer en raison de leur grande hétérogénéité, ces derniers représentant les milieux énergétiquement irréguliers (crevasse splay et levée). En générale, il est très difficile de relier les différents environnements de dépôts avec la résistance à la compression parce que les propriétés qui la contrôlent sont plusieurs et souvent elles ne sont pas toutes associées au même milieu. En tout cas les résultats de cet étude ont montré que la plaine alluviale, caractérisé par des dépôts fins bien lités, et les levées caractérisés par des dépôts hétérogènes avec un litage marqué, sont plus enclines à montrer des faiblesses face à des contraintes. Les grès massifs qui se déposent dans les chenaux sont généralement bien résistants, mais la quasi absence de ciment rend ces échantillons très peu résistants.


29/35

Abstract The Lower Freshwater Molasse (USM) is often characterized by landslides, the most affected lithology is characterized by fine sediments (fine sandstone to clay). To better understand this tendency to instabilities, petrographic, geotechnical and geomecanical analyses were performed on 17 samples of fine sediments, collected on drilling cores drilled in Belmont-sur-Lausanne. The drilled sediments are represented by fluvial deposits characterized by sand-marl alternations. The 17 samples were classified following five categories representative of the lithologies: sandstones, microsandstone, marly microsandstone, microsandy marl, and marl. This five categories are used in two distinct classifications, the first one takes in consideration a metric scale observation, the second one is based on centimetric to millimetric scale observations.

In addition to the standard analyses, the X-ray tomography was used in low and high resolution in order to determine the porosity, the pyrite content, the density and the spatial disposition of the 3D structures (fractures and bedding). When it comes to analyze very fine materials (clay rich), this method shows shortcomings, especially because the insufficient resolution. However results are very hopeful and highlight a large potential which requires consequence thorough researches.

The studied petrographic characters are the mineralogy, the granulometry and the sedimentary structures. For geotechnical characteristics were selected the density, the porosity and the anisotropy. The most used mechanical feature to estimate the stability of a ground is the resistance to the simple compression, often associated with the modulus of elasticity.

Statistical analyses of variance between the different variables and the both classifications allowed to determine that the second classification is the most adapted to describe the samples, and that the samples which represent the lithological mixtures (marly microsandstone and microsandy marl) are the most difficult to characterize. These results highlight the extreme petrophysical variability of the USM and the importance of considering the changes of scale between the different observations. Statistical correlations between the petrographic and the geotechnic variables, with the resistance to the simple compression, allowed to establish that the main factors which directly influence the USM stability are the fractures, the bedding, the porisity, the curvature coefficient, the quartz and calcite content and the density (apparent and effective). The importance of these features varies depending on referred lithologies.

Finally, the samples were linked to the different fluvial depositional environments in function of the different characteristics, in particular the coarser sandstone deposits representing small overflow channels, and the marl representing the quietest areas of the floodplain. The samples coming from mixing of these environments were much more difficult to situate because of their large heterogeneity, these representing generically irregular environments (crevasse splay and levee). In general, it is very difficult to link the different environmental deposits with the compression resistance because the properties that control it are divers and often they are not all associated with the same environment. In any case the results of this study showed that the alluvial plain, characterized by well bedded fine deposits, and the levees characterized by heterogeneous deposits with a marked bedding, are more likely to show weakness in front of constraints. The massive sandstone that settle in the channels are generally well-resistant, but the almost absence of cement weakens these samples.


30/35

PUJOL SOLA Nuria


Metal geochemistry and Cu+Zn isotope compositions of volcanic gas condensates and volcanic rocks : Vulcano Island, Italy

Résumé Compositions isotopiques de Cu et Zn ont été mesurées par spectroscopie de masse à plasma à couplage inductif avec multiple collecteur (MC-ICP-MS) dans :

. a) Des roches volcaniques avec différent degré d’évolution and appartenant aux séries calque-alcaline riche en potassium et shoshonitique de l’Ile de Vulcano (Arc d’Îles Éoliennes).

. b) Dans des condensats de gaz et des roches altérées des fumerolles du cône de La Fossa (système magmatique-hydrothermal active dans l’Ile de Vulcano).

L’objectif principal était l’investigation du fractionnement isotopique du Cu et du Zn pendant l’évolution magmatique et pendant le transfert du Cu et du Zn du magma aux fluides dans le système actif du Vulcano. Les isotopes de Cu et Zn ont été combiné avec des études pétrographiques, compositions de roche totale, chimie minérale et isotopes radiogéniques pour établir le cadre petrogénétique sur lequel les isotopes de Cu et Zn pourraient s’interpréter.

Pour obtenir des compositions isotopiques de Cu et Zn, des différentes méthodes de purification chromatographique ont été utilisés. La méthode développée par Maréchal et al. (1999) a été suivi avec deux colonnes de purification pour le Cu et seulement une colonne pour le Zn parce qu’elle donne les meilleurs résultats dans la purification et alors les minimes interférences. Correction pour standard bracketing a été appliquée pour les résultats de Cu et Zn. Néanmoins, à cause de la purification incomplète et multiples interférences poliatomiques, la correction avec un élément externe (in-run correction) a été appliquée pour le Zn mais pas pour le Cu, parce que plusieurs oxydes de Ti and hydroxydes de Ti causent interférences dans les masses de Zn.

Les résultats pour les roches volcaniques varient entre -0.579±0.133‰ et +0.595±0.890‰ pour le δ65Cu et entre +0.059±0.106‰ et +1.145±0.101‰ pour le δ68Zn. Des variations entre les différents échantillons ne sont pas observées pour le Cu. Cependant, les variations des isotopes de Zn pourraient refléter processus de différentiation magmatique. Les variations isotopiques de source, liées au recyclage de la croûte terrestre pendant la subduction, seraient le principal facteur responsable des variations isotopiques observées.

Les résultats pour les échantillons du champ de fumerolles à haute température montrent des valeurs de δ65Cu plus hauts pour les condensats de gaz que pour les roches altérées et des valeurs de δ68Zn plus basses pour les condensats de gaz que pour les roches altérées. Ces variations peuvent être expliquées par des processus de fractionnement isotopique liés avec évaporation et condensation dans différents niveaux dans le système magmatique-hydrothermal de Vulcano: (i) fractionnement en équilibre dans la surface and (ii) fractionnement cinétique (condensation) pendant l’ascension du gaz.

Les compositions isotopiques du Cu reflètent le fractionnement cinétique pendant l’ascension du gaz, alors, les condensats de gaz présentent δ65Cu plus lourdes parce que pendant les réactions cinétiques les isotopes légers sont incorporés de préférence dans les produits des réactions. Les isotopes du Zn sont principalement affectés pour fractionnement en équilibre dans la surface et alors les condensats de gaz présentent δ68Zn plus légers parce que les isotopes lourds sont incorporés dans les phases solides pendant les réactions en équilibre. Le comportement différent des deux éléments dépend de leurs solubilités par rapport à la température (plus grande solubilité pour le Zn que pour le Cu dans une certaine température). Dans le rang de températures des fumerolles étudiées (98-427°C), le Cu tend a précipiter pendant l’ascension du gaz alors que le Zn reste en


31/35

solution et précipite seulement près de la surface à températures plus basses. Ceci peut expliquer les concentrations différentes du Cu (0.065-3.582 ppm) et du Zn (28.0-2859 ppm) mesurées dans les gaz condensats.

Abstract Cu and Zn isotope compositions have been measured by multiple collector inductively coupled plasma-mass spectrometry (MC-ICP-MS) for:

. a) Volcanic rocks representing various degrees of evolution within the high- potassium calc-alkaline and shoshonitic series of Vulcano Island (Aeolian Island Arc, Italy).

. b) Gas condensates and altered rocks from the fumaroles of La Fossa Cone (active magmatic-hydrothermal system in Vulcano Island).

The main goal was to investigate whether Cu and Zn isotope fractionation occurred during magma evolution and during the transfer of these metals from the magma to the fluids in the active system of Vulcano. Petrographic, major and trace elements whole-rock compositions, mineral chemistry, and radiogenic isotope studies have also been performed to establish the petrogenetic frame inside which interpretation of Cu and Zn isotope data could be carried out.

For Cu and Zn isotope compositions, different chromatographic purification methods were tested but the method developed by Maréchal et al. (1999) has been followed with two purification columns for Cu and one for Zn because it gave the best results in terms of purification and hence the minimal interferences. Standard bracketing correction was used for both elements. Due to incomplete purification and multiple polyatomic interferences, in-run correction was applied for Zn analyses but not for Cu analyses, because Ti-oxides and Ti-hydroxides interferences at several Zn atomic masses prevented the use of Zn for internal normalization.

Results for fresh volcanic rocks range between -0.579±0.133‰ and +0.595±0.890‰ for δ65Cu and between +0.059±0.106‰ and +1.145±0.101‰ for δ68Zn. Variations within uncertainties are not observed for Cu isotopes, but Zn isotope variability is beyond analytical uncertainty and could reflect processes of magmatic differentiation. The main factor responsible of the observed variations is a source effect related to recycling of subducted crust.

Results for the high-temperature fumarolic field of la Fossa generally show higher δ65Cu values for gas condensates than for altered rocks, and lower δ68Zn for gas condensates than for altered rocks. These results can be explained by evaporation/condensation processes occurring at different levels of the magmatic- hydrothermal plumbing system of Vulcano: (i) equilibrium fractionation at surface levels and (ii) kinetic fractionation (precipitation) during gas ascent. Cu isotopes reflect the kinetic fractionation occurring during gas ascent and for this reason present heavier δ65Cu in the measured gas phase because during kinetic reactions the lighter isotopes are incorporated preferentially into the reaction products. δ68Zn values are mainly affected by equilibrium fractionation at surface levels, therefore, the gas phase is enriched in the lighter isotopes because the heavier isotopes are preferentailly incorporated into the solid phase during equilbrium reactions. The different behaviors of the two metals are related to their different solubilities with respect to temperature (higher solubility for Zn than for Cu at a given temperature), so that, within the fumarole temperatures range (98-427°C), Cu tends to precipitate during gas ascent (at higher temperature) while Zn tends to remain in the solution and precipitate only near the surface at lower temperature. This explains the different concentrations of Cu (0.065-3.582 ppm) and Zn (28.0-2859 ppm) measured on the gas condensates.


32/35

RATIU Julia


Magmatic rocks of the Berisal Complex (Middle Penninic domain, Valais,

Switzerland) Geochemistry and zircon geochronology

Résumé Le Complexe de Berisal se trouve au pied du Bortelhorn, près du col du Simplon dans le canton du Valais, Suisse. Le Complexe fait partie des nappes du Pennique Moyen, plus précisément il est considéré comme socle de la nappe des Pontis. Les roches de Berisal présentent un aspect bimodal, ayant un assortiment entre des roches basaltiques à rhyolitiques. Toute la région montre des formations rubanées et lenticulaires. La plupart des roches sont acides. Les roches basiques et intermédiaires correspondent à des bandes mélanocrates, des amphibolites à grenat et des amphibolites à plagioclase. Les roches acides sont des méta-granodiorites, leucogneiss et augen gneiss. Les autres lithologies sont des plagioclasites, paragneiss et veines leucocrates alpins.

Des travaux antérieurs ont donné des âges Sm-Nd sur roche totale de ca. 1 Ga pour les roches acides et intermédiaires, tandis que les roches mafiques ont donné 475 ± 81 Ma (Stille & Tatsumoto 1985). L’âge de 1 Ga est le plus ancien enregistré dans les Alpes. Des datations U-Pb sur zircons d’autres étudies ont donné des âges Cambro- Ordoviciens (Allègre 1974, Hetherington et al. 2008, Gauthiez 2011), ce qui coïncide avec d’autres lithologies dans le domaine Briançonnais.

Les auteurs ne sont pas tous d’accord sur l’origine et la genèse de ce Complexe. Certains indiquent une séquence bimodale tholéiitique, d’autres un contexte d’arc continental calc-alcalin. La géochimie d’éléments majeurs et traces montre une tendance calc-alcaline pour les amphibolites à plagioclase, les méta-granodiorites, leucogneiss et augen gneiss. Par contre, des tendances de MORB et OIB sont observés pour les bandes mélanocrates et amphibolites à grenat.

Datation U-Pb sur zircons ont donné des résultats de 575.65 +0.65/-3.65 Ma et 526.00 ± 1.70 Ma pour les amphibolites à plagioclase, 468.90 +2.60/-6.90 Ma pour les leucogneiss, 458.70 +4.30/-3.40 Ma pour les méta-granodiorites, et 458.60 +1.90/-0.60 Ma pour les augen gneiss. Des schémas de mise en place du Complexe pour (1) des zircons hérités et un magmatisme Ordovicien contemporain et (2) des événements magmatiques différents Cambro-Ordoviciens de longue durée sont expliqués dans cette étude. La deuxième hypothèse est préférée, surtout par le fait que les populations de zircons au sein des amphibolites à plagioclase sont extrêmement homogènes. Dans les deux cas, ceci place la région d’origine dans la marge nord de Gondwana. Abstract The Berisal Complex is located at the foot of the Bortelhorn, near the Simplon Pass in the canton of Valais, Switzerland. It is part of the Middle Penninic nappes; more specifically it is considered the basement to the Pontis nappe. The rocks from the Berisal Complex present a bimodal aspect, geochemically ranging from basaltic to rhyolitic. The whole area shows banding and lenticular shapes for the rocks. The majority of the rocks are felsic. The basic and intermediate rocks are melanocratic bands (meta-basalts), garnet amphibolites and plagioclase amphibolites. The felsic rocks are meta-granodiorites, leucogneisses and augen gneisses. Other lithologies are plagioclasites, paragneisses and leucocratic Alpine veins.

Previous studies resulted in whole-rock Sm-Nd ages of ca. 1 Ga for the felsic and intermediate rocks, whereas the mafic rocks result in 475 ± 81 Ma (Stille & Tatsumoto 1985). The 1 Ga is the oldest documented in the Alps. Zircon geochronology from other previous studies result in Cambro-Ordovician ages (Allègre 1974, Hetherington et al. 2008, Gauthiez 2011), which is in line with other lithologies from the Briançonnais domain.

Authors could not agree on the origin and genesis of the Complex. Some say it is a tholeiitic bimodal sequence, others a calc-alkaline continental arc. In light of whole- rock major and trace element geochemistry, a calc-


33/35

alkaline trend is observed for plagioclase amphibolites, meta-granodiorites, leucogneisses and augen gneisses. On the other hand, the melanocratic bands and garnet amphibolites show MORB and OIB affiliations.

Zircon U-Pb geochronology results gave ages of 575.65 +0.65/-3.65 Ma and 526.00 ± 1.70 Ma for plagioclase amphibolites, 468.90 +2.60/-6.90 Ma for the leucogneisses, 458.70 +4.30/-3.40 for the meta-granodiorites, and 458.60 +1.90/-0.60 Ma for the augen gneisses. Scenarios for (1) zircon inheritance with contemporary Ordovician magmatism and (2) long-lasting Cambro-Ordovician diverse magmatic events are both described in this study. The second hypothesis is preferred over the first, mainly because of the extremely homogeneous zircon populations in the plagioclase amphibolites. In both cases, this sets the originating region on the northern border of Gondwana. .


34/35

SORDET Valentin


Timing, tempo and paleoenvironmental implications of Deccan volcanism relative

to the K-Pg mass extinction: evidence from the red bole record

Résumé Les dernières études sur les Traps du Deccan montrent qu’environ 80% de leurs volumes se sont déposés en moins de 750 milliers d’années. Des datations U-Pb réalisés sur des zircons montrent que la principale phase d’éruptions a commencé 250 milles ans avant l’extinction de masse de la limite Crétacé-Tertiaire (KT) et a continué pendant environ 500 milles ans jusqu’au début du Danian, supposant un rôle majeur dans l’extinction de masse. La plupart des coulées de laves sont séparées par des horizons très altérés, appelés ‘‘red boles’’, qui marquent des périodes de volcanismes moins intenses. Ces horizons sont étudiés afin de mieux comprendre les impacts climatiques et environnementaux des épanchements basaltiques. Les dernières datations à l’aide de la méthode Uranium-Plomb ainsi que les

études minéralogiques et gécochimiques dans les Traps du Deccan mettent en évidence un lien entre activité volcanique et changements globaux. Un red bole typique commence par un basalte qui est progressivement altéré. Un horizon formé par des « boules » de basalte entourées d’argiles et recouvert par une banc d’argiles rouges très friables. La coulée suivante vient recouvrir le tout. La couche d’argile est composé d’éléments immobiles comme l’aluminium ou le fer, ce qui est typique d’un paléosol se dévellopant sous un climat semi-aride. Ces argiles sont composés presque exclusivement de smectites. Environ 40 de ces red boles sont présent entre les différentes coulées. Le temps très court de formation de ces horizons se reflète dans leur minéralogie et les données géochimiques indiquent un altération intense et rapide (CIA très élevés). Les données isotopiques des ∂D et ∂18O indiquent une origine de pluie et leurs variations montrent des changements très rapides dans le régime des précipitations liées à la mise en place des Traps du Deccan. Abstract Recent studies indicate that ~80% of Deccan Traps erupted over ~750 ky in magnetic polarity C29r. U-Pb zircon geochronology shows that the main phase began 250 ky before the Cretaceous-Tertiary (KT) mass extinction and continued for 500 ky into the early Danian, suggesting played a role in the mass extinction. Many lava flows are separated by red weathered horizons known as red boles that mark quiescent periods between basalt flows. Red boles have increasingly attracted the attention of researchers to understand the climatic and paleoenvironmental impact of Continental Flood Basalts. Recent advances in U- Pb dating of Deccan lava flows, studies of weathering patterns and paleoclimatic information gained from multiproxy analyses of red bole beds (e.g., lithology, mineralogy, geochemistry) yield crucial evidence of environmental changes coincident with volcanic activity.A typical red bole begins with the fresh underlying basalt and evolves into weathered basalt, a layer of ‘bole’-shaped basalt infilled with, and overlain by, clays, which is overlain by the next lava flow. The upper clay layer is composed of red silty clays characterized by high-concentrations of immobile elements such as Al and Fe3+

that are typical of paleosoils, which developed under semi-arid conditions during the short

periods of weathering between eruptions. Clay minerals consist mostly of smectite suggesting semi-arid monsoonal conditions. At least 40 thick red bole layers are present between the lava flows forming the main volcanic phase. The short duration of exposure of these red boles are reflected in the mineralogical and geochemical data that indicate rapid weathering (high CIA) probably linked to increasing acid rains. ∂D and ∂18O measured on smectite clays from the red boles approximate the meteoric water composition that prevailed during Deccan eruptions. Isotopic data from these red boles suggest significant and rapid changes in rainfall intensity and/or altitude linked to the accumulation of 3400m of basalt that erupted over about 750 ky.


35/35

Documents

Résumé - Abstract Master Thesis - Mémoire de Master 2016€¦ · Diplômée en janvier 2016 Progressive assembly of a crustal magmatic body: insights from Monte Capanne pluton