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Echantillonnage de zircons « standards » à Fish Canyon Tuff (Colorado, USA)

Echantillonnage de zircons « standards » à Fish Canyon Tuff (Colorado, USA)

Une mission d’échantillonnage a été réalisée par GEOPS (Cécile Gautheron, Floriane Ahadi), en collaboration avec ISTerre Grenoble (Stéphane Schwartz) du 05 au 13 mai 2017 à Fish Canyon Tuff (Colorado, USA) afin de collecter des zircons qui seront utilisés comme standard en thermochronologie dans notre laboratoire.

La thermochronologie basse température est une méthode puissante pour déterminer l’histoire thermique des roches et donc des phases de refroidissement liées à l’exhumation. Les datations (U-Th)/He sur apatite et sur zircons font parties des thermochronomètres de plus basse température. Comme toute méthode de datation, la technique nécessite l’utilisation de minéraux standards, ayant des âges connus par plusieurs méthodes de datation. Le standard le plus répandu pour les datations (U-Th)/He sur zircon est l’ignimbrite Fish Canyon Tuff (FCT, fig 1) qui s’est mise en place il y a ∼28 Ma entre le Colorado et le Nouveau-Mexique (Etats-Unis) suite à plusieurs éruptions massives de cendres volcaniques mis en place en quelques jours. L’éruption a lieu pendant l’effondrement de la caldera géante (∼80x30 km) de La Garita (Bachmann et al., 2007).

Figure 1 : Ignimbrite Fish Canyon Tuff, Colorado (Etats-Unis). a : affleurement, site d’échantillonnage ; b : exemple d’un échantillon FCT ; c : niveau entre deux coulés. La partie échantillonnée se situe au dessus de ce niveau afin que les échantillons n’aient pas été réchauffés par la mise en place tardive de magma.

L’ignimbrite, l’une des plus grande au monde (avec un volume supérieur à 5000 km3), a une composition chimique acide de rhyolite, avec une minéralogie primaire à quartz, sanidine (utilisé comme standard pour les datations Ar-Ar), plagioclase, hornblende, biotite. Ce dépôt volcanique de cendres s’est mis en place et a refroidi très rapidement (Bachmann et al., 2007) ; tous les thermochronomètres s’étant donc enclenchés au même âge à l’échelle des temps géologiques. Cette propriété ainsi que la diversité minéralogique et la fraicheur des échantillons fait de Fish Canyon Tuff un standard de choix pour plusieurs méthodes de thermochronologie de haute à basse température. Le standard est en effet calibré sur différents minéraux (dont les principaux étant la sanidine et le zircon) pour différentes méthodes de datations : 40Ar-39Ar, U/Pb, traces de fission et (U-Th)/He principalement (Reiners et Hickes 2002 ; Renne et al., 2010 ; Bachmann et al., 2007). Les zircons étant des minéraux accessoires de la roche, 150 kg de roches ont été collectés afin d’avoir suffisamment de cristaux standards à l’avenir.

  • Bachmann, O., F. Oberli, M.A. Dungan, M. Meier, R. Mundil, and H. Fischer. 2007. “40Ar/39Ar and U–Pb Dating of the Fish Canyon Magmatic System, San Juan Volcanic Field, Colorado : Evidence for an Extended Crystallization History.” Chemical Geology 236 (1–2) : 134–66. doi:10.1016/j.chemgeo.2006.09.005.
  • Reiners, Peter W, Kenneth A Farley, and Hunter J Hickes. 2002. “He Diffusion and (U–Th)/He Thermochronometry of Zircon : Initial Results from Fish Canyon Tuff and Gold Butte.” Tectonophysics 349 (1) : 297–308.
  • Renne, Paul R., Roland Mundil, Greg Balco, Kyoungwon Min, and Kenneth R. Ludwig. 2010. “Joint Determination of 40K Decay Constants and 40Ar∗/40K for the Fish Canyon Sanidine Standard, and Improved Accuracy for 40Ar/39Ar Geochronology.” Geochimica et Cosmochimica Acta 74 (18) : 5349–67. doi:10.1016/j.gca.2010.06.017.