Perturbation des âges U-Th-Pb par rétention partielle du Pb* dans des nanocristaux

Intégration de données obtenues dans des monazites du complexe de Napier (Antarctique) par sonde atomique tomographique (SAT), microscopie électronique en transmission (MET) et datations micrométriques in situ. Image : Anne-Magali Seydoux-Guillaume.

 

L’interprétation de la dynamique planétaire passe par l’intégration de processus géologiques dans un cadre temporel. La géochronologie donne accès à un âge absolu mais aussi aux durées et vitesses des processus. Au cours des temps géologiques, les roches sont affectées par ces processus qui laissent des traces, parfois seulement visibles à l’échelle nanométrique. La sonde atomique tomographique (SAT) permet d’accéder à des informations isotopiques en 3D à l’échelle nanométrique. Cette technique analytique, appliquée récemment aux matériaux géologiques, ouvre des possibilités nouvelles pour améliorer notre compréhension des mécanismes actifs à l’échelle nanométrique.
 

Des chercheuses et des chercheurs du CNRS et des universités de Saint-Etienne, Lyon, Curtin et Edimbourg, ont identifié la cause des perturbations qui faussent la mesure du temps de roches précambriennes du complexe de Napier en Antarctique à l’histoire géologique mouvementée. Les résultats révèlent que dans ces roches, les radiochronomètres ²³⁸U/²⁰⁶Pb, ²³⁵U/²⁰⁷Pb et ²³²Th/²⁰⁸Pb de la monazite indiquent des âges discordants à l’échelle micrométrique. Les monazites les moins discordantes contiennent beaucoup de nanocristaux riches en Pb (Ø∼ 50 nm). Les plus discordantes contiennent au contraire peu de nanocristaux (Ø∼ 50 à 500 nm). La discordance est donc liée à la rétention partielle de Pb radiogénique (Pb*) sous forme de nanocristaux riches en Pb* à la suite d’un épisode de dissolution-précipitation incongruent. L’étude a également déterminé les moments de perturbation et mobilités du Pb*. Les grains de monazite ont cristallisé à 2,44 Ga et ont été affectés par deux épisodes de mobilité du Pb*. L’un (t1) à 1,05 Ga qui a conduit à la cristallisation d'une première génération de galènes nanométriques (Gn1) et une purge complète du Pb* de la matrice de la monazite. L’autre (t2) à 0,55 Ga est associé à la cristallisation d'une seconde génération de galènes (Gn2) ayant une signature ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb indiquant un mélange de deux composants de Pb∗ hérités. Cet événement est caractérisé par une remise à zéro plus localisée des chronomètres U-Th-Pb de la matrice de la monazite que lors de l’événement t1.
 

Ces résultats sont possibles grâce à l’intégration de datations in situ à l’échelle micrométrique et au couplage des informations isotopiques et structurales obtenues en SAT et microscopie électronique en transmission (MET) à l’échelle nanométrique.
 

Partial retention of radiogenic Pb in galena nanocrystals explains discordance in monazite from Napier Complex (Antarctica). 2022. TURUANI, M. J. ; LAURENT, A. T. ; SEYDOUX-GUILLAUME, A.-M. ; FOGEROUSE, D. ; SAXEY, D. ; REDDY, S. M. ; HARLEY, S. L. ; REYNAUD, S. et RICKARD, W. D. A. Earth and Planetary Science Letters, vol. 588, 117567.

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