Thèse de Léa Courtonne

Origines et compositions isotopiques du soufre des magmas d’arc et leur relation avec leur degré rédox

L’état redox des magmas, défini par leur fugacité en oxygène (fO₂), influence fortement le comportement des éléments, notamment celui du soufre. Les magmas d’arc, plus oxydés que ceux des dorsales médio-océaniques, peuvent dissoudre jusqu’à 15 000 ppm de soufre, contre environ 1 000 ppm dans les basaltes de ride. Cette différence s’explique par leur fO₂ plus élevée, mais la détermination précise de cette fO₂ initiale reste complexe en raison des interactions entre l’évolution redox et le dégazage du soufre.

Les magmas d’arc contiennent plus de soufre que ce que le manteau appauvri peut fournir, suggérant une contribution de la plaque subductée, enrichie en isotopes lourds du soufre (³⁴S). Deux hypothèses majeures sont explorées : premièrement, le dégazage du soufre pourrait modifier l’état redox du magma, en fonction de la spéciation initiale du soufre (H₂S vs SO₂) et des conditions de pression. Deuxièmement, des déséquilibres isotopiques inattendus entre sulfure et sulfate (jusqu’à 30‰) ont été observés, bien au-delà des valeurs d’équilibre théoriques. Ces déséquilibres pourraient être liés à des processus tardifs, comme le refroidissement rapide ou le dégazage tardif, remettant en question les interprétations classiques de la fO₂, en particulier dans les magmas riches en silice.

Ce projet de thèse vise à éclaircir ces questions en combinant des analyses géochimiques isotopiques du soufre et des techniques avancées comme la spectroscopie XANES. L’objectif est de mieux comprendre les liens entre redox, dégazage et spéciation du soufre, et d’évaluer l’impact des processus tardifs sur les signatures magmatiques.