Géochimie isotopique du lithium dans les basaltes-Géochimie des ...

tel-00344949, version 1 - 7 Dec 2008
Introduction : utilisation des isotopes du Li en sciences de la Terre
Contrairement aux deux autres modes l’importance du fractionnement n’est pas
proportionnelle à la différence de masse entre les isotopes, mais c’est la symétrie
de la molécule qui dicte l’importance du processus.
1.1.3 MESURES DE LA COMPOSITION ISOTOPIQUE DU LI.
Nous avons souligné précédemment que les compositions isotopiques du Li sur Terre
sont proches des valeurs chondritiques � 7 Li/ 6 Li � 12�. Comme pour les autres systèmes
des isotopes stables, les fractionnements mesurés sont relativement faibles et on utilise la
notation δ pour les rendre plus simples à exprimer. Cette astuce permet simplement
d’amplifier les déviations par rapport à un standard. Pour le Li, le standard utilisé est un
carbonate de Li �Li2CO3�, le NBS L‐SVEC �Flesch et al., 1973�. L’unité δ d’un échantillon se
calcule alors ainsi :
δ 7 Li � �� 7 Li/ 6 Li�ech/� 7 Li/ 6 Li�L‐SVEC –1��1000 �exprimé en ‰�
Bien que cette convention δ 7 Li ait été recommandée par l’IUPAC �International Union for
Pure and Applied Chemistry� �Coplen et al., 1996�, quelques auteurs ont préféré utiliser le
δ 6 Li qui est basé sur les rapports isotopiques inversés � 6 Li/ 7 Li�. Dans ce manuscrit la
composition isotopique du Li sera reportée en δ 7 Li. Une valeur positive de δ 7 Li signifiant
n enrichissement en 7 u
Li.
L’analyse de la composition isotopique du Li dans un échantillon peut être réalisée par
des méthodes de mesures ponctuelles �in situ� ou sur roche totale. La forte émission
ionique du Li a permis un développement rapide des mesures in situ de la concentration et
de la composition isotopique en Li par SIMS �Secondary Ion Mass Spectrometry�. En effet,
cet élément a une électronégativité faible qui lui permet d’être facilement ionisé sous forme
de cation Li � . L’analyse in situ des isotopes du Lithium sera décrite en détail dans ce
mémoire. Les méthodes sur roche totale nécessitent une séparation préalable du Li de la
matrice de l’échantillon. Cette étape de purification du Li est réalisée par chromatographie
sur résine échangeuse d’ions, il s’agit là de la première difficulté de l’analyse. En effet, le
passage sur les colonnes chromatographiques entraine un fractionnement isotopique, 6 Li
étant fixé plus efficacement que 7 Li sur la résine �Fig. 1.1� �Taylor et Urey, 1938 ; Oi et al.,
1991�. Contrairement aux méthodes de purification « traditionnelles » en géochimie �par
exemple Sr, Nd ou Pb�, la chimie du Li requiert donc un rendement de 100%. Le Li n’étant
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