Experimental determination of the incorporation of Th into orthophosphates and the resetting of geochronological systems of monazite

• Main Author: Seydoux-Guillaume, Anne-Magali
• Language: ENG
• Published: 2001
• Subjects: [SDU:STU:AG] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Applied geology; [SDU:STU:MI] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Mineralogy; Monazite; Xenotime; Solvus; Recuit; Remise à zéro
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007675; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/74/19/PDF/tel-00007675.pdf

Cette thèse présente les résultats d'étude expérimentales sur (1) le partage du Th entre<br />la monazite et le xenotime, (2) l'effet du recuit sur la structure de la monazite ainsi que (3) la<br />remise à zéro des systèmes géochronologiques U-Pb dans la monazite.<br />(1) Le partage du Th entre la monazite et le xenotime a été déterminé<br />expérimentallement (600-1100°C/2Kbar) en considérant le mécanisme de substitution<br />suivant: Th + Si = REE + P. Le matériel de départ est un gel constitué d'un mélange de<br />CePO4 et YPO4 (1:1) plus 10, 20 ou 50 mole % de ThSiO4. Les produits sont analysés au<br />MET et en DRX. Quelque soit la température et pour une composition initiale de 10 ou 20<br />mole % de ThSiO4, le Th est presque entièrement réparti dans la monazite. Entre 600 et<br />900°C et pour une composition initiale de 50 mole % de ThSiO4, la cristallisation de la thorite<br />montre une saturation en Th de la monazite. A 1000°C, seuls la monazite et un peu de<br />xénotime sont observés; la thorite est absente.<br />(2) Le recuit des dégats d'irradiation dans une monazite naturelle, homogène<br />chimiquement et concordante à 474 ± 1 Ma, a été étudié expérimentallement (500-1200°C/~7<br />jours). Les produits ont été analysés en DXR, MET, Raman et cathodoluminescence. La<br />monazite non-chauffée révèle une structure en “mosaïque” composée de 2 domaines, qui sont<br />2 cristaux de monazites de paramètres de maille différents. Les domaines (A) correspondent<br />aux domaines parfaitement cristallisés, où l'hélium emprisonné provoque une expansion du<br />réseau. Les domaines (B) correspondraient à des domaines exempts d'hélium, où le réseau a<br />été déterioré par les noyaux de recul-alpha. Lors du recuit de la monazite l'hélium diffuse<br />hors du cristal, ce qui induit une relaxation du réseau dans les domaines (A). En même temps,<br />les domaines (B), défectueux, sont recuits. A 900°C, le réseau de la monazite est entièrement<br />recuit.<br />(3) Afin d'étudier l'effet de fluides et de la température sur le “resetting” des systèmes<br />U-Pb dans la monazite, des fragments abrasés (200-400 µm) de l'échantillon utilisé en (2) ont<br />été chauffés (800-1000°C/14-39 jours) en présence de solutions de diverses compositions (eau<br />pure jusqu'à 1200°C/5 jours, fluides à NaCl, SrCl2 CaCl2 et standard de Pb) puis analysés au<br />MEB, EMP, SIMS et ID-TIMS. Quelle que soient les expériences aucun profil de diffusion<br />du Pb n'est observé (EMP). En présence de fluide à CaCl2 ou à standard de Pb et uniquement<br />pour les expériences réalisées à 1000°C on observe des surcroissances. A 1000°C et dans un<br />fluide à CaCl2 on observe une zonation, coeur hérité et bordure enrichie en Ca et exempt de<br />Pb, formée par dissolution/précipitation. Des discordances significatives sont observées<br />uniquement pour les expériences réalisées à 1000°C dans les fluides à SrCl2 (16%) ou CaCl2<br />(68%). Enfin, l'utilisation du fluide à standard de Pb induit un vieillissement des monazites<br />initiales, ce qui indique une contamination de la monazite par ce fluide.