Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Géosciences
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
BIFs,lithosphère,Anomalies magnétiques,Magnétisme des roches,Modélisation,
Keywords
BIFs,lithosphere,Magnetic anomalies,Rock magnetism,Modeling,
Titre de thèse
Propriétés daimantation des sources géologiques des anomalies du champ magnétique terrestre : magnétisme des roches et modélisation numérique
Magnetization property of geological sources of the anomalies in Earth magnetic Field : Rocks magnetization and numerical modelling
Date
Jeudi 12 Juillet 2018 à 14:00
Adresse
CEREGE, Technopôle de l'Arbois méditerranée, BP 80
13545 Aix en Provence amphitéâtre
Jury
Directeur de these |
M. Yoann QUESNEL |
Aix Marseille Université |
CoDirecteur de these |
M. Pierre ROCHETTE |
Aix Marseille Université |
Rapporteur |
M. Eric FERRé |
Southern Illinois University |
Rapporteur |
M. Erwan THéBAULT |
CNRS |
Examinateur |
Mme Mireille PERRIN |
CNRS |
Examinateur |
M. Mohamed HAMOUDI |
Université des sciences et de la technologie Houari Boumediene |
Examinateur |
Mme Sonia ROUSSE |
Geosciences Environnement Toulouse |
Résumé de la thèse
Les sources géologiques profondes des grandes anomalies magnétiques terrestres sont, encore à lheure actuelle, mal connues et faiblement contraintes, que ce soit en termes de nature, de géométrie, ou de profondeur. Un point commun à la plupart de ces anomalies est la corrélation observée entre leur position et celle des zones de boucliers cratoniques, ainsi que la présence de formations de fer rubanées (BIFs) pour les plus grandes. Cette étude sintéresse en premier lieu aux caractéristiques magnétiques déchantillons de BIFs en provenance de Mauritanie, où est observable la plus grande partie de lAnomalie Magnétique Ouest Africaine (AMOA). On met en évidence des valeurs de susceptibilité magnétique allant jusquà 3.4 SI, et daimantation rémanente jusquà 1350 A/m, dans les BIFs. Des valeurs de rapport de Koenigsberger pour la plupart supérieures à 1 impliquent également que la rémanence devrait être prise en compte pour expliquer lAMOA. Leffet de la pression sur les propriétés magnétiques de la titanomagnétite a également été étudié, car ce paramètre est peu connu, et la plupart du temps négligé dans les modèles numériques des sources des anomalies magnétiques. On montre ainsi une dépendance à la pression de la température de Curie de lhématite et de la titanomagnétite, ainsi quune augmentation de lAimantation Thermo Rémanente (ATR) acquise à des pressions lithosphériques, allant jusquà +100% à 675 MPa. Un modèle numérique de la croûte sous lAMOA est ensuite construit, à laide de ces contraintes et de données magnétiques et gravimétriques. On utilise une approche directe pour investiguer la profondeur, lépaisseur et lintensité daimantation des lithologies crustales. Nos résultats montrent que des couches de BIFs sont les seules sources crustales aimantées nécessaires pour expliquer lanomalie, et quelles pourraient être enfouies à plusieurs kilomètres de profondeur. Les résultats de cette étude fournissent de nouvelles perpectives pour létude des sources danomalies magnétiques dans dautres régions cratoniques comportant des affleurements de BIFs.
Thesis resume
The geological sources of major magnetic field anomalies are still poorly constrained, in terms of nature, geometry and vertical position. A common feature of several anomalies is their spatial correlation with cratonic shields and, for the largest anomalies, with Banded Iron Formations (BIF). This study first unveils the magnetic properties of some BIF samples from Mauritania, where the main part of the West African magnetic anomaly is observed. It shows magnetic susceptibility values up to 3.4 SI and natural remanent magnetization up to 1350 A/m can be reached by BIF rocks. Koenigsberger ratios mostly superior to 1 imply that the remanent magnetization should be taken into account to explain the anomaly. I also investigated the impact of pressure on magnetic properties of titanomagnetite, because it is not well known and most of the time neglected in numerical models of the geological sources of magnetic anomalies. My results show a pressure-dependent Curie temperature increase, as well as an intensity increase for TRM acquired under lithospheric pressure (up to +100% at 675 MPa). A numerical modeling of the crust beneath the West African anomaly is then performed using these constraints and both gravity and magnetic field data. A forward approach is used, investigating the depth, thickness and magnetization intensity of all possible crustal lithologies. Our results show that BIF slices may be the only magnetized lithology needed to explain the anomaly, and that they could be buried several kilometers deep. The results of this study provide a new perspective to address the investigation of magnetic field anomaly sources in other cratonic regions with BIF outcrops.