Academic literature on the topic 'Roche ultrabasique'

Nickel (Ni) laterites are regolith materials derived from ultramafic rocks and play an important role in the world's Ni production. Ni-laterite deposits are the supergene enrichment of Ni formed from the intense chemical and mechanical weathering of ultramafic parental rocks. In Vietnam, the weathering profile containing Ni laterite was first discovered in the Ha Tri massive (Cao Bang). This profile develops on the Ha Tri serpentinized peridotite rocks classified to the Cao Bang mafic-ultramafic complex (North Vietnam) and exhibits thick weathered zone (10 - 15m). This work carried out a detailed study of the weathering profile at the center of Ha Tri massive. Samples from different horizons of the profile were collected and analyzed in detail by XRF, XRD and SEM-EDX methods to establish the relationship between the Ni-rich supergene products and the parental peridotites (lherzolite) rocks in Ha Tri massive. The results show that the saprolite horizon is most Ni-rich in the weathering profile in Ha Tri. In this horizon, Ni-silicate minerals of garnierite group such as pimelite, nepouite and other Mg-Ni silicates have been found. The appearance of minerals of garnierite group is due to the exchange of Mg by Ni during weathering of peridotite minerals, especially olivine, which leads to the enrichment of the supergene Ni. The occurrence of Ni silicates suggests the existence of the supergene Ni ore in the weathering profile of the Ha Tri massive.References Bosio N.J., Hurst J.V., Smith R.L., 1975. Nickelliferousnontronite, a 15 Å garnierite, at Niquelandia, Goias Brazil. Clays Clay Miner., 23, 400-403. Brand N.W., Butt C.R.M., Elias M., 1998. Nickel Laterites: Classification and features. AGSO Journal of Australian Geology & Geophysics, 17(4), 81-88. Bricker O.P., Nesbitt H.W. and Gunter W.D., 1973. The stability of talc. American Mineralogist, 58, 64-72. Brindley G.W. and Hang P.T., 1973. 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Étude pétrographique et géochimique des ultrabasites serpentinisées des chromites associées et du volcanisme basique d'el-aoujda. L'ensemble constitue l'ossature d'un cortège ophiolitique dont la disposition est inversée par le biais d'une technique chevauchante. L'étude réalisée sur la partie volcanique révèle une nature de tholéites océaniques avec un aspect calco-alcalin par endroits, ajoutée d'une lignée alcaline. Ce complexe recéle des minéralisations métalligènes (CR, NI, CO, CU, ETC. . . ) dont certaines ont valeur d'indices. On tire certaines conclusions sous forme de guides de prospection

L'étude des roches du Massif de Kellaki met en évidence deux séries cumulatives majeures : la première est une puissante série rubanée dont l'ordre de cristallisation des minéraux serait caractéristique d'une série de type IIA. La seconde est constituée de plusieurs corps intrusifs recoupant la plupart des zones cumulatives de la première série et dont l'ordre de cristallisation est caractéristique d'une série de type IIC. Les variations texturales et minéralogiques montrent l'importance des processus de rééquilibration des principales phases minérales et permettent de préciser les conditions de refroidissement de la chambre magmatique et notamment le rôle de la pression d'eau et de la fugacité d'oxygène

Le piegeage mineral du co2 par carbonatation est un procede potentiellement perenne dont les cinetiques et mecanismes reactionnels sont peu connus. Ce travail a eu pour but d'identifier les principaux facteurs affectant les vitesses d'alteration et de carbonatation de silicates modeles de roches (ultra)basiques. L'influence des phases secondaires sur la cinetique d'alteration des silicates a ete etudiee. Si la formation d'une couche epaisse et poreuse de silice amorphe en surface de wollastonite ne constitue pas un obstacle a sa dissolution, l'alteration de forsterite est en revanche inhibee par une couche de silice passivante. La reaction continue alors par diffusion a l'etat solide, un processus 100000 fois plus lent que celui de dissolution. Un autre parametre controlant la vitesse d'alteration des silicates (r) est l'ecart a l'equilibre (Δg) auquel elle se deroule. Nous avons montre que la loi liant r a Δg implementee dans les codes geochimiques surestime la vitesse de dissolution du diopside d'un ordre de grandeur sur une vaste gamme de ag. Cet ecart est a l'origine d'une erreur substantielle du taux de carbonatation de diopside modelise, que nous avons calculee et corrigee. Un 3eme facteur affectant la cinetique d'alteration des mineraux provient du co2 lui-meme : son effet (distinct du ph) sur la dissolution de lizardite est intrinsequement accelerateur, surement en raison de la complexation en surface de ligands hco3'. Enfin, les interactions eau-co2-silicates ferreux peuvent conduire a la reduction du co2, un flux entrant en competition avec celui de carbonatation. L'acquisition preliminaire de donnees originales de dissolution de fayalite aidera a traiter cet aspect
Mineral trapping of co2 by carbonation is possibly a way to store co2 permanently. However, little is known aboutthe reaction kinetics and mechanisms of this process. Our work aimed at identifying the main parameters/dontrolling the weathering and carbonation rates of model silicates of (ultra)basic rocks. The influence of secondary phases on silicate weathering rates received detailed attention. Whereas the formation of thick and mesoporous coatings of amorphous silica onto the surface of wollastonite weakly affects wollastonite dissolution, forsterite dissolution is inhibited by a passivating silica layer. In this latter case, the reaction continues through solid-state diffusion, a process which is ~ 5 orders of magnitude slower than an interfacial dissolution mechanism. Another parameter which controls the weathering rate of silicates (r) is the distance from equilibrium (Δgr) at which it takes place. We showed that the law implemented into geochemical codes and which links r to Δgr overestimates diopside dissolution rate by one order of magnitude on a wide range of Δgr. This difference is responsible for a substantial error on the modeling of carbonation rate of diopside, which we calculated and corrected. A third factor which affects the weathering rate of minerals is due to the c02 itself: its effect (apart from that of ph) intrinsically promûtes lizardite dissolution kinetics, presumably because of the formation of surface complexes involving hco3" species. Finally, co2-h2o-fe-silicates interactions can lead to the reduction of co2, a flux which could compete with that of carbonation. Preliminary experiments of fayalite dissolution will help to resolve this question

Les péridotites, roches du manteau terrestre, sont instables en présence d'eau et peuvent se transformer en un minéral hydraté la serpentine, qui a la capacité remarquable de générer de l'hydrogène H2; cette réaction s'appelle la serpentinisation. Au niveau des dorsales médio-océaniques, la circulation d'eau dans ces roches conduit à la formation de larges systèmes hydrothermaux. Ils montrent différentes conditions de température et de pH des fluides, bien qu'ils conduisent tous à la formation abiotique d'H2, de méthane CH4 et possiblement d'autres hydrocarbures légers.Cette thèse est dédiée à l'étude du rôle de la composition chimique du fluide hydrothermal sur la cinétique et les mécanismes de serpentinisation des roches ultrabasiques à différentes conditions de P-T. L'interaction entre l'olivine et/ou l'orthopyroxène a été analysée avec une solution aqueuse simulant une eau de mer enrichie en aluminium et/ou en ions bicarbonates, à différents pH. Une première série d'expériences a été réalisée à 200, 340 °C et 200 MPa en lp-DAC à l'ESRF en France. Elle a permis de quantifier les paramètres cinétiques de réaction, de déterminer un effet opposé de l'aluminium sur la cinétique de ces deux minéraux et l'accélération de la réaction en conditions alcalins. Autres expériences ont été réalisée à Pamb et 80 °C en flacons de verre. Elles ont conduit, pour la première fois, à la formation de serpentine ainsi qu'à la formation d'H2 et de CH4. Ces résultats montrent qu'une chimie plus complexe du fluide hydrothermal peut avoir un impact majeur sur la cinétique de la serpentinisation pour l'accélérer et la rendre plus accessible à une échelle de temps industrielle
Peridotites, Earth's mantle rocks, are unstable in the presence of water and can be transformed into a hydrated mineral, serpentine, which has the remarkable ability to generate hydrogen H2; this reaction is called serpentinization. At the mid-ocean ridges, the circulation of water in these rocks leads to the formation of large hydrothermal systems. They show great variability of temperature and fluids’pH conditions, although they all lead to the abiotic formation of H2, methane CH4 and eventually other light hydrocarbons. This PhD thesis is dedicated to the study of the chemical composition role of the hydrothermal fluid on the kinetics and mechanisms of serpentinization of ultramafic rocks to different conditions of P-T. The interaction between olivine and/or orthopyroxene was analyzed with an aqueous solution to simulate sea water which is rich in aluminum and/or bicarbonate ions, with different pH values. A first series of experiments was carried out at 200, 340 °C and 200 MPa in lp-DAC at the ESRF in France. It was used to quantify the kinetic parameters of the reaction, to determine an opposite effect of aluminum on the kinetics these two minerals and the acceleration of the reaction under alkaline conditions. Other experiments were performed in glass bottles at Pamb and 80 °C. They led, for the first time, to the formation of serpentine, as well as to the formation of H2 and CH4. These results show that the slightly more complex chemistry of the hydrothermal fluid can have a major impact on the kinetics of serpentinization to speed and make it more accessible to industrial time scale

La région Centre Ouest du Brésil possède des massifs ultrabasiques (UB) avec des manteaux latéritiques représentants des réserves et ainsi des ressources économiques importantes de Ni. Ces massifs nickélifères permettent d’étudier le cycle du Ni sous contraintes anthropiques par une approche pluridisciplinaire, associant caractérisations chimiques, mesures physiques de sa spéciation solide, et traçage isotopique des sources et des processus affectant le nickel. Cette thèse focalisée sur l’utilisation des isotopes du Ni comme traceur a eu pour but d’identifier la signature isotopique au sein de plusieurs compartiments en interactions les uns avec les autres (roche mère, saprolite, latérite, sol et plantes) et d’associer les fractionnements observés aux processus biogéochimiques. De plus, du fait de leurs ressources économiques, les massifs étudiés, Barro Alto et Niquelândia, subissent une pression anthropique importante, minière et métallurgique. Ainsi, ils offrent une opportunité unique d’étudier le fractionnement isotopique du nickel associé à son cycle anthropique, et voir s’il est possible d’identifier la contribution anthropique dans le cycle naturel du Ni par sa signature isotopique. Les résultats ont montré que l’altération de roches UB conduit à un fractionnement isotopique du Ni, se traduisant par une perte en isotopes lourds de la phase solide, soit un Δ⁶⁰Ni de - 0,47 ‰ entre la roche mère et le top-sol. Ce fractionnement semble associé au moins en partie à l’incorporation et à la sorption des isotopes légers du Ni sur les oxydes de Fe lors de la remobilisation du Ni au cours de l’altération. Cet enrichissement en isotopes légers du Ni dans la partie solide conduit à une composition isotopique en Ni plus lourde dans la phase dissoute (eaux du massifs : 0.50 ‰ < δ⁶⁰Ni < 0,70 ‰). La zone saprolitique présente une variation importante de signature isotopique allant pour δ⁶⁰Ni de -0,04 ‰ à 1,41 ‰. Pour les échantillons présentant une signature isotopique lourde, le Ni se trouve principalement au sein de la serpentine fortement substitué, quand les signatures plus légères sont en lien avec une proportion de Ni plus importante au sein de la goethite. Dans un système comme celui-ci avec un nombre important de phases porteuses de Ni, il est cependant très difficile d’établir un lien entre la spéciation solide et l’isotopie du Ni. Le rôle des plantes dans le cycle du Ni a été abordé en étudiant le fractionnement isotopique du Ni dans trois espèces de plantes hyperaccumulatrices de Ni et deux espèces de plantes tolérantes. Il existe un fractionnement isotopique lors du transfert de Ni de la tige vers la feuille, qui est systématiquement enrichie en isotopes lourds du Ni. Les feuilles sont les compartiments des plantes où les teneurs en Ni sont les plus importantes. L’enrichissement en isotopes lourds du Ni des feuilles par rapport aux sols (- 1,05 ± 0,03 ‰ < Δ⁶⁰Ni_sol-feuilles < - 0,06 ± 0,12 ‰) semble indiquer que la restitution et la décomposition de cette matière organique au niveau du sol s’accompagnera d’un apport en isotopes lourds du Ni dans le sol. L’activité pyrométallurgique entraîne un fractionnement isotopique lors du processus de fusion en conditions réductrices qui conduit à la formation des scories de réduction. Ces résidus présentent un enrichissement en isotopes lourds (δ⁶⁰Ni = 0,18 ± 0,05 ‰) par rapport au matériel entrant (δ⁶⁰Ni = 0,08 ± 0,08 ‰) et au produit final, le FeNi (δ⁶⁰Ni = 0,06 ± 0,02 ‰). Enfin, cette étude montre que l’utilisation des isotopes du Ni pour tracer le Ni « anthropique » et le distinguer du Ni naturel possède certaines limites en raison du faible fractionnement induit par les processus pyrométallurgiques aux regards de la grande variabilité des échantillons naturels au sein de la littérature (-1.03 ‰ < δ⁶⁰Ni < 2.50 ‰)
The Centre region the West of Brazil possesses ultramafic massifs (UM) with coats lateritic representatives of the reserves and so the important economic resources of Ni. These nickelifere massifs allow to study the cycle of Ni under anthropological constraints by a multidisciplinary approach, associating chemical characterizations, physical measures, solid speciation, and the isotopic drawing of sources and the processes affecting the nickel. This work focused on the use of the isotopes of Ni as tracer aimed at identifying the isotopic signature within several compartments in interactions some with the others (source rock, saprolite, laterite, soil and plants) and to associate the fractionation observed in the biogeochemical processes. Furthermore, because of their economic resources, the studied massifs, Barro Alto and Niquelândia, undergo an important, mining and metallurgical anthropological pressure. So, they offer an opportunity to study the isotopic fractionation of the nickel associated with its anthropological cycle, and to see if it is possible to identify the anthropological contribution in the natural cycle of Ni by its isotopic signature. The results showed that the weathering of rocks UB leads to an isotopic fractionation of Ni, being translated by a loss in heavy isotopes of the solid phase with a Δ⁶⁰Ni of - 0,47 ‰ between the bedrock and the top-soil. This division seems associated at least partially with the incorporation and with the sorption of the light isotopes in iron oxides during the remobilization of Ni. This enrichment in light isotopes in the solid part leads to a heavier isotopic composition in the dissolved phase (waters of massifs: 0.50 ‰ < δ⁶⁰Ni < 0,70 ‰). The saprolitic zone presents an important variation of isotopic signature (δ⁶⁰Ni) from -0,04 ‰ to 1,41 ‰. For samples presenting a heavy isotopic signature, Ni is mainly within the serpentine strongly substituted, when the lighter signatures are in connection with a proportion of Ni more important within the goethite. In a system as this one with a significant number of Ni-bearing phases, it is however very difficult to establish a link between the solid speciation and the isotopic composition. The role of plants in the cycle of Ni was approached by studying the isotopic fractionation of Ni in three species of hyperaccumulating plants of Ni and two species of tolerant plants. There is an isotopic fractionation during the transfer of Ni between the stem and the leaf, which is systematically enriched in heavy isotopes of Ni. The leaves are the compartments of the plants where the Ni contents are the most important. The enrichment in heavy isotopes of Ni in leaves with regard to soils (- 1,05 ± 0,03 ‰ < Δ⁶⁰Ni_sol-feuilles < - 0,06 ± 0,12 ‰) seems to indicate that the return and the decomposition of this organic matter at soil level will come along with a contribution in heavy isotopes of Ni in the soil. The pyrometallurgical activity lead to an isotopic fractionation during the smelting process in reducing conditions which leads to the formaton of the reduction slag. These slags present an enrichment in heavy isotopes (δ⁶⁰Ni = 0,18 ± 0,05 ‰) compared with the feeding material (δ⁶⁰Ni = 0,08 ± 0,08 ‰) and the end product, the FeNi (δ⁶⁰Ni = 0,06 ± 0,02 ‰). Finally, this study shows that the use of the isotopes of Ni to decipher the Ni anthropogenic and natural is limited because of the low fractionation induced by the pyrometallurgical processes in the looks of the big variability of the natural samples within the literature (-1.03 ‰ < δ⁶⁰Ni < 2.50 ‰)

On distingue des corps composes uniquement de perodotites mantelliques et des corps mixtes. Les massifs mixtes, les plus nombreux en limousin, contiennent tous des roches cumulatives. La coexistence a l'affleurement de tectonites et de roches cumulatives permet d'assimiler les massifs "stratifies" a des elements constitutifs d'un complexe ophiolitique. Les massifs purement matelliques sont representes par trois exemplaires; l'etude des massifs de la rebiere et du larzac montre qu'ils sont constitues de lherzolites a spinelle d'origine sous continentale, contenant des niveaux websteritiques. Ces deux types de massifs n'ont pas subi la meme evolution metamorphique. Leur mise en place est egalement differente

Trois profils d’altération du régolithe péridotitique de Nouvelle-Calédonie sont étudiés par spectroscopie d’absorption des rayons X. Ceci permet de confirmer la redistribution de Ni, depuis les minéraux primaires (olivine, pyroxène et serpentine) vers les minéraux néoformés (phyllosilicates secondaires, goethite et oxydes de manganèse), au cours de la latéritisation des roches ultrabasiques. La cristallochimie des phyllosilicates est détaillée, dans les saprolites des profils mais aussi dans des veines serpentinisées de la roche. Un modèle de minéralisation précoce est alors proposé, selon lequel le nickel aurait été largement redistribué dans le régolithe dès l’obduction de l’ophiolite, et ceci depuis des serpentines pauvres en Ni vers des talcs fortement enrichis en Ni. L’analyse minéralogique et cristallochimique de la goethite le long des parties latéritiques des profils montre que la maturation de ce minéral, par dissolution-cristallisation, induit une augmentation de sa cristallinité et une diminution de sa teneur en Ni vers la surface. Ce processus est proposé comme explication de la diminution des teneurs globales en Ni depuis la base des latérites vers leur sommet, classiquement observée dans les latérites nickélifères. La présence de latérites remaniées, enrichies en goethite fortement différenciée par ce processus, pourrait expliquer certaines hétérogénéités latérales de teneurs en Ni observées dans les latérites de Nouvelle-Calédonie. Enfin, une analyse XAS montre que la sidérite peut piéger d’importantes proportions de Ni si des environnements riches en matière organique, et donc réducteurs, se développent dans ces altérites nickélifères
Three weathering profiles, 43 to 67 m thick, of the peridotitic regolith of New Caledonia, were studied by X-ray absorption spectroscopy. This allowed confirming the redistribution of Ni from the primary minerals (olivine, pyroxene and serpentine) into neoformed phases such as secondary phyllosilicates, goethites and manganese oxides, during the formation of the lateritic covers of ultramafic rocks. The crystal-chemistry of phyllosilicates was investigated in more details, with samples either from the saprolite of the profiles or from serpentinized veins in rock fractures. This lead to propose a mineralization model according to which Ni would have been massively redistributed among the regolith as soon as the ophiolite obducted, and this from poorly nickeliferous serpentines to talcs very enriched in nickel. The analysis of goethite mineralogy and crystal-chemistry along the profiles showed that ageing of this mineral species, through dissolution and crystallization, yield to an upward increase of its crystallinity and a decrease of its Ni content. This process was proposed to explain the upward Ni depletion that is classically observed in lateritic covers of ultramafic rocks. The occurrence of high amounts of differentiated goethites, yielded by this ageing process and by reshuffle of the differentiated lateritic materials, is also proposed to explain some of the lateral heterogeneities of Ni contents that are observed in New Caledonian laterites. Finally, a XAS analysis showed that siderite secondary phases can hold significant proportions of Ni, if reductive environments set by organic matters develop among these nickeliferous lateritic covers

L'objet de ce travail, qui se veut resolument un essai de geomorphologie structurale, est original a un double titre: il l'est par sa thematique dans un pays ou le facteur petrographique est tenu pour negligeable dans l'explication des formes de relief; il l'est egalement, dans un courant de recherches collectives sur l'erosion differentielle dans les domaines cristallins, par le traitement d'une famille de roches plutoniques meconnues en raison de l'habituelle modestie de leurs affleurements. Couvrant quelque 12 000 km2, la sequence stratoide, qui est structuree en couches affectees de pendages centripetes, possede une expression topographique tres variable qui ne laisse pas d'intriguer: alors que le bushveld oriental presente un relief insolite de formes monoclinales contrastees, l'exploitation de la structure dans le bushveld occidental est restee trop timide pour imprimer sa marque au paysage en depit d'un potentiel lithologique tout aussi favorable. Il est apparu a l' echelle regionale que les mouvements epirogeniques sont indispensables au degagement des formes d'echelle moyenne: cette condition morphotectonique a ete effectiment remplie a l'est a la faveur de rajeunissements tectoniques associes au fonctionnement du bourrelet marginal, rajeunissements qui se materialisent par l'emboitement, en contrebas de la surface culminante du highveld d'age fini-cretace et eocene, de deux niveaux d'aplanissement partiel sous le controle de la structure et respectivement dates de l'oligocene et du mio-pliocene; elle ne l'a pas ete a l' ouest ou, en raison d'un affaissement persistant, le volume expose aux cycles successifs a toujours ete insignifiant, le relief d'erosion selective restant de ce fait virtuel. C'est donc dans le bushveld oriental qu'ont pu etre degages les principes gouvernant l'alteration differentielle des roches basiques et ultrabasiques: en raison de la forte alterabilite potentielle de leurs constituants mineraux (plagioclases, pyroxenes et peridots), le role essentiel revient non pas a la composition mais a la texture des sediments magmatiques; toutefois, ce facteur, s'il constitue une cle efficace, ne peut justifier toute la diversite de leur comportement morphologique, et les experiences d'alteration appellent l'attention sur l'importance de l'ambiance geochimique. Le dernier theme aborde est l'evolution paleoclimatique quaternaire a laquelle les reliefs structuraux doivent leur ultime faconnement.