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
1.2.2 COMPORTEMENT DU LI DANS LE CYCLE HYDROLOGIQUE.
Comme pour les autres systèmes isotopiques stables, c’est à la surface de la Terre, lors
de réactions à basse température, que les fractionnements des deux isotopes du Li sont les
plus remarquables. De nombreuses études ont démontré la mobilité du Li lors des
interactions fluides/roches �e.g. Seyfried et al., 1998; Brenan et al., 1998; Huh et al., 2001�.
Lorsqu’il est en solution aqueuse, le cation Li � est hydraté dans un site tétraédrique
�Wenger and Armbruster, 1991� alors qu’il est intégré à un site octaédrique lorsqu’il se
substitue au Mg dans les minéraux. Le fractionnement des isotopes du Li lors des
interactions fluides/roches est le résultat d’une plus grande affinité de l’isotope léger pour
le site ayant le plus haut degré de coordination �Nomura et al., 1989�. Les roches sont
enrichies en 6 Li alors que le 7 Li est préférentiellement transféré dans l’eau. Ce mécanisme
est confirmé par les données acquises sur les rivières : elles sont systématiquement
enrichies en 7 Li par rapport aux roches altérées ou aux particules en suspension �Huh et al.,
2001; Kisakurek et al., 2004�. Récemment, Teng et al. �2004� ont mesuré le δ 7 Li de divers
type de roches de la croûte continentale �shales, loess et granites� provenant de divers
continents �Amérique du Nord, Chine, Australie, Europe, Nouvelle‐Zélande�. Leur étude a
démontré que la partie supérieure de la croûte a une valeur de δ 7 Li relativement basse
avec une moyenne de 0 �2‰ �1σ�. L’altération des continents par les eaux de
ruissellement a donc tendance à diminuer le δ 7 Li de la croûte continentale et à relâcher du
i enrichi en 7 L
Li dans les océans �Fig 1.7�.
Le temps de résidence moyen du Li dissout dans l’océan est estimé à 1,5‐3 Ma �Huh et
al., 1998�. Ce temps est suffisamment long pour permettre une homogénéisation de la
concentration ��Li� � 0,2 μg/g�, et de la composition isotopique �δ 7 Li � 32‰� du Li dans
les océans �Chan and Edmond, 1988; You et al., 1996; Moriguti and Nakamura, 1998;
Bryant et al., 2003�. L’un des processus de fractionnement des isotopes du Li les plus
étudiés est l’altération des basaltes lors des interactions océan/croûte océanique �Chan
and Edmond, 1988 ; Chan et al., 1992 ; Chan et Teagle, 2002�. Au fur et à mesure de
l’altération de la croûte océanique, le Li de l’eau de mer est incorporé aux minéraux
argileux �smectites, philippsite…� �Berger et al., 1988�. La composition isotopique du Li de
la croûte océanique est donc modifiée et acquiert progressivement une signature
isotopique enrichie en 7 Li au contact avec l’eau de mer �Chan et al., 1992 ; Chan et Teagle,
2002�. Le budget du Li dans les océans semble majoritairement contrôlé par deux
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