Thèse CD Origine et Devenir du Carbone dans la Croute Inferieure H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lorraine École doctorale : SIReNa - SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES Laboratoire de recherche : CRPG - Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques Direction de la thèse : Pierre BOUILHOL ORCID 0000000226473864 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59 Ce projet étudie le stockage et le devenir du carbone magmatique dans la croûte inférieure, un réservoir critique mais encore mal compris de la lithosphère terrestre. En combinant la pétrologie, la géochimie des isotopes stables et l'analyse des inclusions fluides, nous étudierons trois sites géologiques d'exception
Objectifs de recherche clés : Quantifier la teneur en carbone primaire des magmas et leur comportement de dégazage. Déterminer la capacité de stockage du carbone et ses signatures isotopiques dans la croûte inférieure. Évaluer le rôle de la croûte inférieure dans le cycle profond du carbone terrestre.
Points forts du projet : Une recherche à la pointe à l'intersection de la pétrologie, de la géochimie et des sciences du climat. Une formation aux techniques de pointe (SIMS, EPMA, laboratoires d'isotopes stables). Une collaboration avec des experts locaux et internationaux.
Le dioxyde de carbone (CO), le soufre et l'eau constituent les principaux composants des émissions volcaniques et contrôlent intrinsèquement l'évolution climatique à long terme. Les zones de subduction jouent un rôle majeur dans le cycle du carbone terrestre. La plaque subductée constitue un important réservoir de carbone (C), ayant capté du carbone au cours de son long contact avec l'exosphère. Ce carbone est principalement fixé par métasomatisme et hydrothermalisme de la croûte et du manteau à la dorsale, tandis que, en progressant vers la fosse, les sédiments porteurs de carbone peuvent ajouter une couche de matière carbonée. Au cours de la subduction, la plaque se déshydrate par métamorphisme, transférant une partie de son carbone stocké vers la plaque chevauchante, tandis qu'une autre partie reste piégée pour être recyclée dans le manteau profond. La majeure partie du carbone stocké dans la plaque est éliminée dans la région du prisme avant-arc, où le carbone est lessivé de la croûte par des réactions de déshydratation [1-6]. Ce carbone est alors piégé dans la région froide du prisme avant-arc de la plaque chevauchante. À la profondeur de l'arc, le manteau de la plaque serpentinisé domine le processus de déshydratation et participe activement à la fusion du manteau par apport d'eau [par exemple 7]. Là, une partie du carbone stocké dans le manteau de la plaque (sous forme de carbonates) est remobilisée dans les fluides produits [8] et finalement recyclée vers la plaque supérieure via les magmas. Le carbone profondément subduit peut être ultérieurement réinjecté dans l'atmosphère par le magmatisme des points chauds et des dorsales océaniques. Ce cycle profond du carbone reste cependant mal contraint, avec des variations importantes dans les estimations du carbone recyclé [5]. Cela s'explique principalement par le manque de contraintes pétrologiques sur les processus contrôlant la fixation et la libération du carbone, ces processus variant dans l'espace et dans le temps. Un aspect crucial pour contraindre le cycle du carbone réside dans le rôle des différents réservoirs dans le stockage et la libération de quantités significatives de carbone au cours de leur évolution géologique. L'un de ces réservoirs, l'un des moins connus de la lithosphère, concerne la croûte continentale inférieure. En effet, on sait peu de choses sur sa capacité de stockage et sur la quantité et les caractéristiques du carbone qu'elle contient [9]. Étant donné que la solubilité du carbone dans les magmas est très faible, son dégazage au cours de l'ascension et de la différenciation magmatique implique que 1) notre estimation de la teneur en carbone des magmas primaires est peu contrainte ; et 2) que la majeure partie du carbone magmatique est perdue dans la croûte au cours de l'évolution du magma. Cela implique en outre que l'estimation du dégazage du CO magmatique à la surface volcanique ne peut être que largement sous-estimée. Caractériser les processus intervenant lors de l'évolution des magmas en termes de perte de carbone dans la croûte inférieure. Déterminer la teneur en carbone des magmas primaires; estimer la quantité et les caractéristiques du carbone stocké dans la croûte inférieure. Pétrologie et géochimie: Pétrographie, caracterisation des phases (EPMA / Raman). Caracterisation du Carbone in situ (Raman / Sonde Ionique) et en bulk (spectrometrie stables).