Au cours de la dernière phase d'accrétion, les planètes terrestres ont connu des impacts géants violents et très énergétiques. A la suite du chauffage causé par les impacts, la Terre primitive était partiellement ou totalement fondue, et un océan magmatique a été formé dans la couche externe de la Terre. Le refroidissement successif de l'océan magmatique a causé la cristallisation fractionnée du manteau primitif. Cependant, il reste beaucoup d'incertitudes à propos de l'accrétion de la Terre primitive, comme la profondeur et la durée de vie d'un (ou plusieurs) océan(s) magmatique(s), l'effet de la recristallisation du manteau sur la ségrégation chimique entre les différents réservoirs de la Terre et ainsi de suite. La connaissance des propriétés de fusion du manteau profond est important aussi pour examiner la possibilité d'une fusion partielle actuellement. L'objectif était d'aborder quelques problèmes concernant le manteau inférieur terrestre : Quelle est la séquence de fusion entre les phases dominantes dans le manteau inférieur ? Est-ce qu'on peut expliquer la zone à ultra-basse vélocité (ULVZ) avec la fusion partielle d'un manteau pyrolytique (ou chondritique) ? Quel est le partage du fer entre les phases silicatées liquides et solides dans le manteau profond ? Est-ce qu'on peut donner des informations nouvelles sur les propriétés d'un océan magmatique profond à partir des courbes de fusion du manteau primitif ? Dans cette étude les courbes de fusion et les relations de fusion ont été analysées en utilisant la cellule à enclume de diamant chauffé au laser (LH-DAC) pour des pressions entre 25 et 135 GPa et des températures jusqu'à plus que 4000 K, i.e. pour des conditions de P-T qui correspondent au manteau inférieur terrestre entier. Les compositions utilisées ont été le raccord entre MgO et MgSiO3 et une composition de type chondritique pour le manteau terrestre. J'ai utilisé deux techniques in-situ de radiation-synchrotron pour déduire les propriétés de fusion à hautes pressions ; la diffractométrie au rayons-X et la fluorescence au rayons-X. Les nouveaux résultats obtenus dans cette étude sont : (...)

Au cours de la dernière phase d’accrétion, les planètes terrestres ont connu des impacts géants violents et très énergétiques. A la suite du chauffage causé par les impacts, la Terre primitive était partiellement ou totalement fondue, et un océan magmatique a été formé dans la couche externe de la Terre. Le refroidissement successif de l’océan magmatique a causé la cristallisation fractionnée du manteau primitif. Cependant, il reste beaucoup d’incertitudes à propos de l’accrétion de la Terre primitive, comme la profondeur et la durée de vie d’un (ou plusieurs) océan(s) magmatique(s), l’effet de la recristallisation du manteau sur la ségrégation chimique entre les différents réservoirs de la Terre et ainsi de suite. La connaissance des propriétés de fusion du manteau profond est important aussi pour examiner la possibilité d’une fusion partielle actuellement. L’objectif était d’aborder quelques problèmes concernant le manteau inférieur terrestre : Quelle est la séquence de fusion entre les phases dominantes dans le manteau inférieur ? Est-ce qu’on peut expliquer la zone à ultra-basse vélocité (ULVZ) avec la fusion partielle d’un manteau pyrolytique (ou chondritique) ? Quel est le partage du fer entre les phases silicatées liquides et solides dans le manteau profond ? Est-ce qu’on peut donner des informations nouvelles sur les propriétés d’un océan magmatique profond à partir des courbes de fusion du manteau primitif ? Dans cette étude les courbes de fusion et les relations de fusion ont été analysées en utilisant la cellule à enclume de diamant chauffé au laser (LH-DAC) pour des pressions entre 25 et 135 GPa et des températures jusqu’à plus que 4000 K, i.e. pour des conditions de P-T qui correspondent au manteau inférieur terrestre entier. Les compositions utilisées ont été le raccord entre MgO et MgSiO3 et une composition de type chondritique pour le manteau terrestre. J’ai utilisé deux techniques in-situ de radiation-synchrotron pour déduire les propriétés de fusion à hautes pressions ; la diffractométrie au rayons-X et la fluorescence au rayons-X. Les nouveaux résultats obtenus dans cette étude sont : (...) / During the final stage of accretion, terrestrial planets experienced violent and highly energetic giant impacts. As a consequence of impact heating, the early Earth was partially or wholly molten, forming a magma ocean in the outer layer of Earth. Subsequent cooling of the magma ocean has led to fractional crystallization of the primitive mantle. Many unknowns remain about accretion of the early Earth, such as extension depth and life time of the magma ocean(s), role of mantle recrystallization on the chemical segregation between the different Earth reservoirs, and so on. The knowledge of melting properties of the deep mantle is also important to investigate the possibility of partial melting at the present time. The aim of this study was to tackle a few major questions concerning the Earth lower mantle : What is the melting sequence between the main lower mantle phases ? Can we explain the ultra-low-velocity zones (ULVZ) by partial melting of pyrolitic (or chondritic) mantle ? How does iron partition between liquid and solid silicate phases in the deep mantle ? Can we provide new information on the properties of the deep magma ocean based on the melting curve of the primitive mantle ? Melting curves and melting relations have been investigated using the laser-heated diamond anvil cell (LH-DAC) for pressure between 25 and 135 GPa and temperature up more than 4000 K, i.e. at P-T conditions corresponding to the entire Earth’s lower mantle. Compositions investigated were the join between MgO and MgSiO3 and a model chondritic-composition for the Earth mantle. Two different in situ synchrotron radiation techniques have been used to infer melting properties at high pressures ; X-ray diffraction and X-ray fluorescence spectroscopy. The new results obtained in this study include : (...)

Le plateau Caraïbe s'est formé, sans doute dans le Pacifique, par la fusion de la tête d'un panache mantellique. Il s'est ensuite accrété autour des Caraïbes et sur la côte ouest de l'Amérique du sud. Nous avons étudié des échantillons de l'île de Curaçao et de la ride de Béata, dans les Caraïbes, et de l'île de Gorgona dans le Pacifique. Ces échantillons sont des roches volcaniques (basaltes, komatiites et picrites) ou plutoniques (gabbros, dolérites, dunites et wehrlites). Nos méthodes sont celles de la pétrologie et de la géochimie élémentaire et isotopique (Nd, Sr, O).<br />La ride de Béata est formée de gabbros et de dolérites. Ces roches, comme celles de Curaçao, dérivent de liquides basaltiques et montrent des spectres de terres rares (TR) plats. Leur source est isotopiquement appauvrie. L'âge des roches de Béata suggère une longue histoire magmatique pour la formation du plateau en trois épisodes (90 Ma, 76 Ma et 55 Ma).<br />Toutes les roches plutoniques de Gorgona (gabbros, dunites et wehrlites) dérivent de liquides basaltiques montrant des spectres de TR plats ou appauvris en TR légères. Les picrites et les komatiites dérivent de liquides ultra-magnésiens appauvris ou très appauvris en TR légères. Les compositions isotopiques de Nd indiquent deux sources mantelliques : une appauvrie et une plus enrichie (epsilon Nd +10 et +6). La similitude des rapports d'éléments incompatibles et des compositions isotopiques suggère que certaines roches plutoniques dérivent par différenciation des liquides komatiitiques. Ces magmas se mettent ensuite en place dans des sills à faible profondeur.<br />Les conclusions principales sont :<br />(a) le système d'alimentation du plateau est complexe<br />(b) les liquides parents sont hétérogènes : ultra-magnésiens ou basaltiques, appauvris ou non en éléments incompatibles. La source comprend un composant enrichi et un composant appauvri.<br />(c) la tête du panache est zonée. Ceci est lié au processus de fusion partielle. Au cœur, de haute température, les liquides ultra-magnésiens se forment. Un processus de fusion fractionnée avancé permet de former des liquides très appauvris et l'échantillonnage du composant appauvri. Dans les bordures, plus froides, les liquides basaltiques se forment par des taux de fusion fractionnée moindres, ce qui favorise l'échantillonnage du composant enrichi. Ces liquides sont ensuite homogénéisés et acquièrent des signatures géochimiques uniformes.