Cette thèse présente les résultats d’une étude de la mobilité de l’hydrogène dans l’andradite entre 400 et 700°C et dans le zircon entre 800 et 1100°C. Contrairement à ce qui est généralement observé dans ce type d’expériences, il n’a pas été possible de remplacer par du deutérium tous les hydrogènes présent dans la structure cristalline sous la forme de défauts ponctuels. A la fin de l’échange 15% à 35% des H dans l’andradite et 25% à 40% des H dans le zircon restent présent. Cependant, un état d’équilibre étant atteint, nous avons pu déterminer les lois de diffusion relative à ces échanges. L’énergie d’activation est comparable à l’énergie d’activation de diffusion de l’hydrogène dans le grossulaire (102 kJ/mol), mais avec une diffusion deux ordres de grandeur plus rapide. Nos résultats montrent que la composition joue un rôle majeur sur la diffusion d’hydrogène dans la série grossulaire-andradite et celle-ci doit impérativement être prise en compte dans toute interprétation des données de δD dans les grenats. Dans le zircon, la diffusion de l’hydrogène est anisotrope, avec une diffusion selon [001] légèrement plus rapide que celle selon [100] et [010]. Le zircon est le MNA qui a la diffusion d’hydrogène la plus lente et qui présente la plus forte énergie d’activation. Lors des expériences d’échange H-D le zircon incorpore également du deutérium parallèlement à la réduction de l’uranium présent dans la structure en suivant la réaction d’hydratation U5+ + OH- = U4+ + O2- + 1/2H2. La cinétique d’incorporation associée est très légèrement plus lente que la cinétique d’échange H-D, suggérant que l’incorporation est ici limitée par la mobilité de l’hydrogène. / The hydrogen mobilities in andradite and zircon were investigated by performing H-D exchange experiments under ambient pressure in a horizontal furnace flushed with a gas mixture of Ar/D2(10%). The temperature range investigated was 400˚C-700˚C for andradite and 800˚C-1100˚C for zircon. At contrary to the same type of experiments performed in NAMs, it was not possible to replace all hydrogen atoms in the structure by deuterium, 15% to 35% for andradite and 25% to 40% for zircon of OH remaining after completion of the exchange. However, a steady-state equilibrium was reached at the end of the experiments and it was possible to determine the diffusion law of the exchange process. The activation energy is similar to those of hydrogen diffusion in grossular, but the diffusivity is more than 2 orders of magnitude faster. Our results demonstrate that, composition has a major effect on H diffusion and it must be considered in any discussion of δD signatures in garnets. In zircon, hydrogen diffusion is anisotropic, slightly faster along [001] than along [100] and [010]. H diffusion in zircon has much higher activation energy and slower diffusivity than other NAMs. During H-D exchange zircon incorporates also deuterium. For the first time, the hydration reaction U5+ + OH- = U4+ + O2- + 1/2H2, involving uranium reduction is observed. The kinetics of deuterium incorporation is just slightly slower than hydrogen diffusion, suggesting that the reaction is limited by hydrogen diffusion. It confirms that hydrogen isotopic memory of zircon is higher than other NAMs. Zircons will be moderately retentive of H signatures at mid-crustal metamorphic temperatures.

Η λεκάνη του Αμυνταίου-Πτολεμαΐδας είναι μέρος μιας τεκτονικής τάφρου που εκτείνεται από την πόλη του Μοναστηρίου (FYROM) μέχρι την Κοζάνη, με μέσο απόλυτο υψόμετρο +600 m και με γενική διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ. Η Νεογενής λεκάνη της Πτολεμαϊδας είναι το κύριο ενεργειακό κέντρο της Ελλάδας, φιλοξενώντας ένα από τα μεγαλύτερα λιγνιτικά κέντρα του κόσμου. Τα ιζήματα που μελετήθηκαν είναι από τα ορυχεία του Νότιου Πεδίου και του Τομέα 6. Ορυκτολογικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα λιγνίτη και εργαστηριακής τέφρας (350oC and 750oC). Τα δείγματα αναλύθηκαν σε διαφορετικές θερμοκρασίες,με σκοπό τον προσδιορισμό των πεδίων σταθερότητας των ορυκτών. Επιπλέον πραγματοποιήθηκαν γεωχημικές αναλύσεις στα δείγματα λιγνίτη και εργαστηριακής τέφρας 350,550,750,950οC για να μελετηθεί η κινητικότητα των ιχνοστοιχείων κατα την καύση. Προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις των στοιχείων Ag, As, B, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Ga, Se, Sr, U, V, Zn, Hg και Hf με χρήση του ICP-MS. / The Amyntaion – Ptolemais basin is a NNW – SSE trending graben system that extends over a distance of 250km from Monastiri, in the Former Yugoslavian Republic of Macedonia to Servia, southeast of Kozani Greece. The Neogene basin of Ptolemais is the main energy centre of Greece, hosting one of the biggest lignite centers of the world. The sediments under study are from the areas Notio Field and Tomeas-6 open pits. Mineralogical analysis of lignite and ashed samples (350oC and 750oC) was carried out using Bruker D8 Advance x-ray diffractometer. Four samples (NP2,NP4, T6-2 and T6-4) analysed in different temperatures to carry out conclusions about the fields of stability of minerals. Geochemical analysis of the Notio – field and Tomeas -6 field were carried out in order to predict the mode of occurrence of trace elements and their mobility during coal combustion. The lignite and ash samples (350oC, 550oC, 750oC, 950oC) were digested in microwave furnace using acids. The concentrations of Ag, As, B, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Ga, Se, Sr, U, V, Zn, Hg and Hf were determined using Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP – MS).