Clinoamphibole from a mylonitic amphibolite, located on Senja, Norway, exhibits microstructures characteristic of dynamic recrystallization, including larger host grains in a finer grained matrix of needle shaped amphibole. The matrix amphibole defines an LS fabric and host grains have core and mantle structures with a core containing undulose to patchy extinction and (100) deformation twinning surrounded by a mantle of recrystallized grains. In addition intragranular grains also occur within the cores. TEM analysis of the host grains revealed high densities of dislocations, dislocation arrays/subgrain boundaries parallel to (hk0), stacking faults, and (100) deformation micro-twins. Dark field, weak beam images show that the dislocations are commonly dissociated. Diffraction contrast experiments compared with computer simulation of dislocation images indicate the primary unit Burgers vector is [001]. This information in conjunction with trace analysis of glide loops and dislocation line direction shows that the following glide systems were operative: [001]{110}, [001](100), and possibly [001](010), in order of relative occurrence. These data along with dislocation energies are considered in order to propose a possible model for the [001] unit Burgers vector in the clinoamphibole structure. TEM also showed that matrix grains and intragranular grains have relatively low defect densities, and that the intergranular new grains occur at localities in the host grains characterized by high densities of dislocations. These observations along with the chemical and orientation relationships between the recrystallized grains and their host indicate that the new grains may have formed by heterogeneous nucleation and that further growth probably occurred by both strain assisted and chemically induced grain boundary migration or liquid film migration. This recrystallization event is interpreted to be synkinematic based on the fact that no recrystallization textures are present in the matrix grains and that the matrix grains define an LS fabric. However, the low defect densities in the matrix grains and the lack of intracrystalline strain in other phases indicate that post-kinematic recovery processes were active. / Ph. D.

The complexities in structure and chemical composition of the amphiboles and the wide range of their occurrence suggest that the amphiboles are potential index minerals for the physical conditions of their formation. Hydrothermal stability studies of several amphibole endmembers have demonstrated that the FeMg₋₁ substitution produces a wide spread in thermal stability. The crystal structure, upon substitution, responds to the differences in cation size and site occupancy, but the changes are small. In order to correlate the observed stability variation with the observed differences in crystal structure of amphiboles, structure parameters as well as calculated bond strengths, Madelung site energies, and average bond overlap populations obtained from Extended Hückel Molecular Orbital (EHMO) calculation for different cation sites, were examined. Among the examined structural parameters, calculated Madelung site potentials, and bond strength, only the parameters involving bonds between the M(1)- and M(3)-cations with OH show higher correlations with the thermal stability as compared to those of the M(2)- and M(4)-cations. This reflects the dehydration nature of the amphibole break-down reaction, since the OH bonding with seems important in controlling the thermal stability. Infrared absorption spectra of amphiboles show the fine structure of the hydroxyl group. The frequency of the absorption band is related directly to the strength of the OH bond. Positive correlations exist between thermal stability and OH-stretching frequency for different amphibole end-members at different temperatures. For epidote minerals, as well as for muscovite and phlogopite, high OH-stretching frequencies also correlated with the minerals having higher thermal stability. These correlations indicate that the thermal stability of many hydrous minerals may be significantly related to the localized force field around the OH bond. The crystal structure of grunerite Klein No. 9A has been refined and compared with grunerite Klein No. 1 (Finger, 1969) and cummingtonite (Ghose, 1961; Fisher, 1966). The results show that the substitution of Fe for Mg into the cummingtonite-grunerite structure not only enlarges the octahedral layer but also affects the size of the T(1) and T(2) tetrahedra and thus increases strain on the octahedral and tetrahedral linkage. The high thermal expansion of the octahedral layer and the negligible effect of heating on the tetrahedral layer substantially increase the strain on the structure. This may also explain why the Fe-rich end member decomposes at a lower temperature than its Mg-analogue, the structure of which can accommodate the build-up of strain with increasing temperature. / Ph. D.

Les basaltes émis dans la Chaîne des Puys, dernière manifestation volcanique du Massif Central, ne correspondent pas à des magmas primaires. Ces derniers ne pouvant pas être identifiés à partir des laves, une approche plus directe a été utilisée, à savoir l'étude des inclusions magmatiques piégées dans les olivines magnésiennes. Les compositions en éléments en traces de ces liquides primitifs inclus, de type basanite-basalte alcalin, seraient le résultat de différents degrés de fusion d'une source magmatique à amphibole résiduelle, c'est-à-dire au niveau du manteau lithosphérique métasomatisé. D'autre part, les liquides piégés dans les olivines d'enclaves mantelliques retrouvées dans un des volcans étudiés sont riches en silice et en alcalins. Ils représenteraient les premiers degrés de fusion d'une péridotite à 1 GPa; sans relation pétrogénique directe avec les liquides piégés dans les olivines magmatiques et les laves émises en surface.

Cette thèse fait partie d'un ensemble de 4 thèses réalisées en commun et consacrées à la géologie de la partie orientale du Haut Dauphiné cristallin. Elle traite de la pétrographie des gneiss et de la tectonique de la partie SE du Massif, et complète les thèses de A. Pecher, A. Barbiéri et J.C. Lacombe traitant respectivement, des gneiss et migmatites de la région Ailefroide-Pelvoux-Bans, des granites intrusifs hercyniens et des faciès moins métamorphiques du Combeynot. Ce travail aborde l'étude pétrologique des migmatites et granites d'anatexie associés ainsi que leurs faciès dans la partie orientale du massif Pelvoux-Ecrins : "complexe intermédiaire". Note d' Arnaud Pecher(2010) : Dans ce travail, fait avec les moyens et idées de l'époque, la cartographie et la description des différents ensembles semblent rester pertinentes. Certaines interprétations sont maintenant caduques ou dépassées, en particulier la signification des gneiss de l'ensemble de Peyre-Arguet (des éclogites rétromorphosées (?) et des blastomylonites à quartz en rubans), des gneiss des Bans (des orthogneiss que l'on peut rattacher aux massif de gneiss oeillés de Crupillouse), les hypothèses sur l'âge du métamorphisme et de la migmatisation, la signification des reliques trouvées ça et là de roches ultrabasiques serpentinisées, la sous estimation de la tectonique ductile post-hercynienne dans le socle,...

Cette étude porte sur la cristallochimie du manganèse dans les silicates ferromagnésiens, clino-amphiboles et phyllosilicates 2:1, abordée par voie expérimentale en milieu hydrothermal, sous différentes conditions de température, de pression, et de fugacité d'oxygène qui conditionnent ses états de valence. La caractérisation des phases et assemblages obtenus a été réalisée par diffraction des rayons X, microsonde électronique, microscopie électronique à balayage, absorption optique, analyses thermogravimétriques, spectrométries infrarouge et Raman, et spectrométrie d'absorption X (EXAFS).<br /><br />Le manganèse, qui possède plusieurs états de valence, se traduisant par des valeurs de rayon ionique variées, est susceptible d'occuper différents sites dans les silicates ferromagnésiens, comme dans les oxydes et bien d'autres composés.<br /><br /> Dans les clino-amphiboles, de type trémolite, et de type richtérite prise comme modèle des clino-amphiboles sodi-calciques, comme dans les phyllosilicates 2:1, talc, phlogopite et clintonite, l'importance des contraintes stériques sur la capacité d'incorporation du manganèse et sa possible distribution dans les différents sites des structures concernées a été démontrée. La multiplicité des sites aptes à accueillir le manganèse permet sa distribution sur l'ensemble des sites octaédriques M1,2,3 et antiprisme pseudo-cubique M4 des clino-amphiboles, comme des phyllosilicates 2:1 en sites M1 et M2 et potentiellement en position interfoliaire. <br /><br /> Cette étude montre que le manganèse divalent peut effectivement se distribuer sur l'ensemble des sites M dans la manganocummingtonite, équivalent manganifère de la trémolite. Dans les clino-amphiboles de type richtérite, synthétisées en conditions oxydantes, la présence du manganèse en sites octaédriques M1,2,3 provoque un changement d'état de valence 2+ ® 3+, qui entraîne une non-protonation locale voire totale de l'amphibole, comme dans la ungarettiite, NaNa2( )Si8O22O2, décrite dans le milieu naturel, et dont les conditions de stabilité ont été déterminées au cours de ce travail.<br /><br />De même, dans les phyllosilicates, on montre la possibilité d'occupation de différents sites par Mn2+, les sites M, mais aussi le site interfoliaire dans la clintonite. Dans le talc, le remplacement de Mg2+ par Mn2+ est restreint à moins de 20%, pour des raisons d'adaptation dimensionnelle entre couches tétra- et octaédriques. Par contre, la souplesse structurale des micas permet une incorporation plus élevée de Mn2+. L'association du manganèse divalent avec des éléments de plus faible taille, tels que l'aluminium, le magnésium ou le zinc, dans les micas de type phlogopite, permet, pour des raisons stériques, de stabiliser leur structure. En conditions oxydantes, Mn3+, de plus faible rayon ionique que Mn2+, contribue aussi à cette adaptation, comme dans la norrishite, K( Li)Si4O12, ce qui entraîne, comme dans les amphiboles, une non-protonation.

Située à cheval sur la frontière franco-italienne, à proximité du col du Petit-Saint-Bernard, la zone du Versoyen est pincée entre le houiller briançonnais et les massifs cristallins externes, et se rattache structuralement à la zone des Brèches de Tarentaise (extrémité SW de la zone valaisane). Elle est constituée, d'écailles de serpentinites associées à des lentilles gneissiques, et d'un ensemble volcano-sédimentaire caractérisé par des filons-couches basaltiques différenciés, intrusifs dans une série pélitique d'âge Crétacé inférieur à moyen. Dans les parties sommitales du bâti, un débit en coussins est souvent observé. La trilogie ophiolitique classique n'est pas complète, en effet, sont absents les termes mafiques grenus et le "sheeted dike complexe" proprement dit (qui, en l'occurrence, pourrait être représenté par les sills). L'environnement géotectonique, dans lequel le complexe ophiolitique s'est développé, a pu être mis en evidence grâce à des diagrammes de discrimination géochimiques; il s'agirait d'un petit bassin, engendré dans une faille transformante, de type golfe de Californie. D'autre part, ces ophiolites et leurs sédiments associés ont subi une histoire métamorphique complexe qui a pu être retracée, grâce à une étude pétrographique détaillée et à l'analyse par microsonde des minéraux clés, selon le scénario suivant: Lors de la mise en place des sills se produit un métamorphisme de contact, à caractère thermique et hydrothermal, qui a eu lieu aux contacts sills - sédiments encaissants; il a principalement engendré des roches porcelanées, les adinoles. Un métamorphisme de fond océanique a suivi probablement peu après, occasionnant une remobilisation importante d'éléments volatils et produisant également, en certains secteurs, une spilitisation. Ensuite la zone du Versoyen a ete affectée par le métamorphisme régional alpin, à caractère polyphasé, représenté par 3 faciès; le premier, le faciès éclogitique (déjà mentionné lors d'études précédentes, mais considéré jusqu'alors comme "metamorphisme transporté"), a pu être défini comme s'étant développé in situ". La découverte de l'omphacite dans plusieurs secteurs du Versoyen et l'extension géographique de l'apparition de la jadéite notamment, permettent de cerner les conditions P-T qui ont permis la cristallisation des paragenèses éclogitiques; elles se situent entre 7 et 16 kbars, et 300 et 600* C. Un contexte géodynamique inédit est envisagé, soit une zone de subduction avec, conjointement, des phénomènes de surpression, engendrées par un chevauchement,tectonique majeur. Les faciès métamorphiques qui ont suivi sont : le facies schistes bleus, cristallisant, lui aussi, dans des conditions de P-T relativement extrêmes, et le faciès schistes verts, nettement rétrograde. Une approche géochronologique a été tentée, par l'isochrone, calculée pour les glaucophanes, métamorphisme paroxysmal (HP-BT) à 65 ± 16 M.a. ,

Ce travail de thèse concerne la caractérisation physico-chimique et structurale de fibres minérales et la compréhension de mécanismes chimiques et moléculaires qui peuvent amorcer des pathologies spécifiques relatives à leur inhalation. En particulier, dans ce travail on s'est concentrés sur la fluoro-édénite, une amphibole naturelle d'origine volcanique découverte récemment à Biancavilla (Sicile), en comparaison avec d'autres fibres minérales, comme les trémolites et le chrysotile. La première partie de cette thèse concerne l'étude minéralogique, chimique et morphologique des fibres naturelles de fluoro-édénite préalablement purifiées. Ces informations ont été fondamentales pour la deuxième partie de cette étude, qui a concerné l'étude des propriétés toxicochimiques et la réactivité de surface de ce minéral. Cette approche a été enfin validée à travers des tests in vitro et in vivo de la toxicité de ces matériaux, en collaboration avec une équipe de médecins et biologistes.

Ce travail comporte une étude radiométrique sur minéraux, principalement sur biotites (méthodes Rb/Sr et K/Ar) et amphiboles (méthode K/Ar) , et l 'étude de quelques granites par la mé thode Rb-Sr . La distribution cartographique des âges obtenus sur les formations cristallophylliennes et granitiques des massifs cristallins externes (Belledonne ,Grandes Rousses et Pelvoux) de la zone delphino-helvétique (Alpes Françaises) permet de mettre en évidence : - un comportement hétérogène des roches et des différents massifs cristallins vis à vis de l'o rogenèse alpine ; - une chloritisation de biotites qui est d'âge soit tardi-hercynien , soit crétacé supérieur . Les chlorites de néoformation sont différentes et certainement méso-alpines ; - l 'importance du rôle et de l'influence des accidents majeurs du socle . L'accident médian de Belledonne , ceux de la Meije et de la bordure orientale du Pelvoux ont une zone d 'influence bien mise en évidence par les cartes de discordance entre les méthodes Rb/Sr et K/ Ar sur biotites. Une chronologie des évènements hercyniens et alpins est aussi précisée : - une granitisation ancienne probable : Saint Colomban (à 500 Ma ?) ; - un métamorphisme ancien, fini calédonien ou hercynien précoce à 373 ± 30 Ma K/ Ar sur les amphiboles des séries gneissiques des Grandes Rousses , mais il est peu marqué dans le massif de Belledonne ; - un métamorphisme hercynien tardif à 323 - 18 Ma (/K -Ar sur les amphiboles , avec des excès d 'Ar40 fréquents). Il est surtout bien marqué dans le massif de Belledonne; - une granitisation fini hercynienne importante produisant le granite du Rochail (NW du Pelvoux) .à 331 ± 31 Ma , et celui des Sept -Laux (Belledonne) à 322 ± 43 Ma . Le granite de la Lauzière est le plus tardif, mais s'il est vraisemblablement repris par des évènements tardi -hercyniens à permiens (254 ± 17 Ma); - ces derniers sont très importants dans l 'ensemble des massifs cristallins : 288 ± 10 Ma (K -Ar sur amphiboles du SE de Belledonne , Rb-Sr des biotites du SW des Grandes Rousses ) ; - une phase alpine précoce (126 à 81 Ma dans le massif de Belledonne 130 à 52 Ma dans celui du Pelvoux) soit éo- alpine (crétacé sup-paléocène) . Elle est bien marquée , en particulier par le rejeu important des accidents majeurs du socle ( "synclinal" médian, chevauchements de la Meije et de la bordure orientale du Pelvoux); - une phase méso -alpine (Eocène-Oligocène ) 39± 7 Ma (Belledonne sud ) fin à 27 ± 5 Ma (Belledonne nord) ; - une phase néo-alpine (Miocène moyen ) à 15,4 ± 1, 2 Ma (phengite de fent e alpine ) correspond à la surrection du massif de Belledonne .