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Datation des calcites : potentiel de la méthode (U-Th)/He

L’étude intitulée « 4He behavior in calcite filling viewed by (U-Th)/He dating, 4He diffusion and crystallographic studies » par Alexandre Cros, Cécile Gautheron, Maurice Pagel, Patrick Berthet, Laurent Tassan-Got, Eric Douville, Rosella Pinna-Jamme et Philippe Sarda vient d’être publiée dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta
Cette étude teste la datation (U-Th)/He sur calcite, en prenant l’exemple du remplissage calcitique d’une faille régionale affleurante du fossé de Gondrecourt dans l’Est du Bassin de Paris. Ce test se base sur des mesures du coefficient de diffusion de la littérature prédisant un caractère de rétention de l’He produit dans la calcite. Comme l’âge présumé de l’activité de cette faille et des possibles précipitations associées (Éocène/Oligocène, 30-40 Ma) sont bien connus, ainsi que son histoire thermique depuis cette période (<40 °C), cette zone est idéale pour tester le potentiel de cette méthode pour dater les calcites.
Selon des critères pétrographiques et morphologiques, trois générations successives de calcite ont été déterminées : (1) calcites de micro-fracture, (2) calcites de brèche et géodiques, ainsi que des (3) calcites de veine et géodes associées. Soixante trois fragments de calcite ont été datées en (U-Th)/He, et les âges varient de 0.2±0.02 à 35.8±2.7 Ma. Deux âges sont plus vieux que l’âge supposé de cristallisation (117±10 and 205±28 Ma, 1σ). Les âges He se corrèlent avec la chimie du grain, comme la concentration de Sr, et/ou de ΣREE, ou le rapport (La/Yb)N, reflétant probablement l’évolution du fluide parent lors de la cristallisation de la calcite. Seuls les âges les plus vieux (autour de 35 Ma), correspondant aux cristaux précipités les plus récemment (calcite de veine et géodes associées, 3ème génération), ont préservé le budget d’He total depuis la précipitation. Afin de comprendre la cause de la dispersion des âges He et les âges jeunes (>10Ma) des cristaux de calcite précipités en premier, nous avons conduit des expériences de diffusion sur 10 fragments, provenant de trois échantillons ayant des âges He de 0.2-6 Ma. Les résultats indiquent que la rétention de l’He est contrôlée par des domaines de diffusion multiples (MDD) avec des tailles diverses. Nous interprétons ainsi que la dispersion des âges He mesurés sera la conséquence de la production de défauts (fractures, clivages créant différents domaines de diffusion facilitant la fuite de l’He), suite aux phases de cristallisation de calcite successives associées à l’histoire de déformation.


Distribution des âges des calcites en fonction des générations.