Thèse Investigation Expérimentale de l'Origine Possible des Kimberlites H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Clermont Auvergne École doctorale : Sciences Fondamentales Laboratoire de recherche : Laboratoire Magmas et Volcans Direction de la thèse : DENIS ANDRAULT ORCID 0000000299214572 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59 Avec le refroidissement séculaire, la fusion du manteau terrestre n'est plus possible que dans les premiers 70 km de profondeur en l'absence d'éléments volatils. De nombreux magmas émis à la surface témoignent cependant de processus de fusion partielle toujours actifs à de plus grandes profondeurs: ex. les kimberlites, lamproïtes, etc. La circulation de liquide en profondeur est aussi suggérée par un métasomatisme marqué dans les xénolithes du manteau lithosphérique, ainsi que par des anomalies des vitesses sismiques à différentes profondeurs dans le manteau 1. Leur génèse n'est possible qu'en présence d'éléments volatils (i.e. HO et CO). Pourtant, la composition chimique de ces liquides primaires reste mal contrainte et peu de travaux expérimentaux discutent du partage des éléments traces, alors qu'ils constituent un outil géochimique essentiel pour tracer l'histoire de ces magmas.
L'approche expérimentale est limitée par la complexité et la diversité des roches magmatiques observée à la surface 2. Lors de leur remontée, ces liquides de très faible viscosité et riches en éléments volatiles interagissent largement avec les réservoirs qu'ils traversent. Ces interactions contrôlent la composition finale en éléments majeurs et la microstructure des roches magmatiques éruptées. Ces observations sèment le doute sur la possibilité d'établir des liens fiables entre les processus primaires et l'exhumation. Pour répondre à cette complexité, nous proposons d'utiliser une stratégie de modélisation de type 'direct'. Nous explorerons expérimentalement la composition chimique des liquides générés dans le manteau, puis nous modéliserons les évolutions possibles lors de la remontée de ces liquides vers la surface, avant de développer des comparaisons avec les échantillons naturels. Ici, la méthode 'inverse' aurait consisté à 'deviner' les propriétés d'un liquide primaire en étudiant finement une roche magmatique, ce qui peut s'avérer très difficile, et a amené jusqu'ici à de nombreux débats sur la composition même des liquides kimberlitiques 3-5.
Des développements méthodologiques récents permettent la synthèse en abondance de ce type de liquide, même s'ils correspondent à de faibles taux de fusion dans le manteau 6,7. Ces échantillons sont bien adaptés à des caractérisations géochimiques très poussées; élémentaires et isotopiques éventuellement. Nous réaliserons des expériences à diverses conditions de pression, température et compositions chimiques. Quelques études similaires sont déjà disponibles, mais elles restent sporadiques et ciblées sur des contextes géologiques particuliers (en particulier l'étude des anomalies sismiques, e.g. 6,8). Nous mènerons ces expériences sur une plus grande variété de conditions et, surtout, déterminerons le partage des éléments traces lors de la fusion du manteau en présence d'éléments volatils. Se référer au sujet de la thèse Se référer au sujet de la thèse Se référer au sujet de la thèse

Connaissance de base pour l'expérimentation à hautes pression et température
Connaissance de base sur l'analyse d'échantillons par microscopie électronique à balayage, microsonde, spectrométrie de masse
Connaissance de base sur les laves d'origine mantellique