Géochronologie U-Pb par ablation laser et ICP-MS (LA-ICP-MS ...

Géochronologie U-Pb par ablation laser et ICP-MS (LA-ICP-MS): Principes, Complexités & Perspectives
importants d'un point de vue du traçage des sources et des processus qui ont affecté
leurs roches hôtes. Leur résistance importante à des processus d'altération physicochimique
leur permet de conserver la signature chimique (elements en traces et
isotopes) des reservoirs s.l. à partir desquels ils se sont formés. Leur apport dans ce
domaine n’en est encore qu’à ses débuts, en comparaison, notamment, avec leur
utilisation en géochronologie. Toutefois, leur potentiel dans le domaine du traçage
géochimique est extrêmement fort, en raison notamment du développement de
nouveaux appareillages dotés de très grandes sensibilité et résolution et de
techniques de prélèvement à l’intérieur des grains (micromill, microdrill…). Ainsi, de
nombreux minéraux accessoires suscitent un grand intérêt de la part des chercheurs
spécialisés en pétrologie et géochimie avec des applications en tant que traceurs
dans plusieurs champs d’investigation. Il s’agit par exemple de leur utilisation en tant
que géothermomètres (exp. thermomètre monazite-xénotime, thermométrie du Ti
dans le zircon et thermométrie du Zr dans le rutile), en tant que traceurs de la nature
et de l’évolution pétrogéochimique du milieu de cristallisation, des interactions
fluides/roches, ou de l’origine des fluides métasomatiques (e.g. Gratz & Heinrich,
1997; Andrehs & Heinrich, 1998, Harlov et al., 2005). Fournir de meilleures
contraintes sur les processus tectono-métamorphiques et magmatiques et leurs
relations avec les réactions chimiques mises en jeu ainsi qu’avec l’agencement
temporel des évènements successifs constitue un des objectifs interdisciplinaires
majeurs dans le domaine de la géochimie-pétrologie pour les années à venir. Ainsi,
le zircon contient en moyenne 1% d'Hf et il possible de combiner sur ce minéral à la
fois la datation U-Pb et la mesure des isotopes de l'Hf (e.g. Hawkesworth & Kemp,
2006). La thermométrie du Ti, dont l'incorporation dans le zircon dépend de la
température, autorise la détermination simultanée de la température de cristallisation
de ce minéral (Watson et al., 2006). L'apatite constitue un réservoir majeur pour les
Terres Rares legères et présente également l'avantage de concentrer le Sr tout en
excluant généralement le Rb. L'analyse des rapports isotopiques du Sr, in situ, à
l'aide d'un ICP-MS à multi-collection couplé à un laser (e.g. Davidson et al., 2001) est
donc envisageable, en complément des analyses U-Th-Pb. Le rutile me semble
particulièrement important car il est présent dans la plupart des lithologies de HP et
apparaît fréquemment dans les réactions métasomatiques affectant les matériaux du
manteau. Sa température de fermeture vis à vis de la diffusion du plomb (>650°C;
Schärer & Labrousse, 2003), est relativement proche du paroxysme thermique dans
les roches du facies des éclogites. L'integration du Zr dans le rutile est dépendante
de la température (Watson et al., 2006). On peut donc combiner sur ce mineral âge
et température de cristallisation, et obtenir un point T-t dans la trajectoire P-T-t suivie
par les roches considerées. Il s'agit par ailleurs d'un reservoir important pour un
certain nombre d'éléments à champs de force élevé (HFSE) tels que le Ti, le Zr et le
Nb. Le sphène présente la particularité de participer à de nombreuses réactions de
haute température dans les roches ignées mais également dans les assemblages
métamorphiques. Ceci nécessite un contrôle pétrographique et textural précis de la
zone analysée « in situ ». Grâce à ces données et à une imagerie interne du grain, il
est possible de caractériser précisément le type de réaction ayant conduit à la
cristallisation du sphène ou des différentes zones de croissance du minéral
(magmatique, métamorphique…). On peut alors déterminer la composition chimique
et la nature du milieu de cristallisation par le dosage des éléments en trace du
sphéne lui-même et des autres phases à l’équilibre.
La combinaison de ces différents types d'analyses (géochronologie U-Th-Pb;
isotopie Hf et Sr; mesure des éléments en trace) permet de tirer pleinement profit du
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