c Les pertes d’argon, rajeunissement des âges

Lors d’une crise thermique, un des processus à l’origine du rajeunissement d’âges 40Ar/39Ar, est la perte d’argon radiogénique induite par diffusion volumique qui se manifeste par un gradient concentrique d’âges en analyse ponctuelle (Hames & Hodges, 1993). Toutefois, plusieurs études montrent que si les pertes d’argon sont uniquement contrôlées par la diffusion volumique, le rajeunissement sera incomplet car le temps nécessaire à un rééquilibrage total est souvent beaucoup plus long que la durée de la crise thermique (Lo & Onstott, 1995 ; Hames & Cheney, 1997). Ainsi la taille des grains apparaît comme un paramètre déterminant vis à vis du taux de rajeunissement d’une population de micas dans une roche. Tout comme pour les systèmes Rb/Sr et Sm/Nd, il existe de nombreux exemples dans la littérature montrant que des minéraux hérités d’une ancienne paragenèse ou d’un protolithe ancien vont préserver plus ou moins partiellement leurs âges 40Ar/39Ar même lors d’événements métamorphiques dans des conditions de température supérieures aux Tf (e.g.

Vershure et al., 1980 ; Chopin & Maluski, 1980 ; Chopin & Monié, 1984 ; Monié 1990 ; Agard et al., 2002 ; Maurel et al., 2003 ; De Jong, 2003). Comme pour les autres systèmes

géochronologiques, une forte corrélation entre déformation, recristallisation et rajeunissement des âges a été observée (Wijbrans & McDoudall, 1986 ; Hammerschmidt & Frank, 1991 ; Phillips, 1991 ; Scaillet, 1992 ; Hames & Cheney, 1997). De plus, des études ont montré que le système 40Ar/39Ar pouvait être remis à zéro même pour des températures inférieures aux Tf

lors d’événements métamorphiques associés à de la déformation (e.g. Costa & Maluski, 1988 ; Kelley, 1988 ; Goodwin & Renne ; West & Lux, 1993 ; Scheuber et al., 1995 ; Kirschner et al., 1996 ; Reddy & Potts, 1999). La déformation plastique caractérisée par des processus de dislocation-recristallisation va avoir un rôle important sur le réajustement isotopique. Les processus liés à la dissolution-recristallisation vont permettre une réouverture efficace du système chimique favorisant les échanges chimiques/isotopiques. La dislocation va entraîner une migration des joints de grains, et segmenter les grains en générant des défauts dans la structure cristalline. Dunlap & Kronenberg (2001) ont mené des expériences de déformation sur des micas pour évaluer en quoi la déformation favorisait le rajeunissement des âges argon. Ils montrent que la déformation cassante n’aura pas d’effet direct sur l’âge mesuré (dans le cas où la déformation est associée à une élévation de température importante, la déformation, en réduisant la taille des grains, aura indirectement un effet sur la diffusion volumique) ; alors que les expériences de déformation plastique sur muscovite laissent supposer un rôle de celle-ci sur le rajeunissement des âges par processus de dissolution- recristallisation. Kramar et al. (2001) ont mis en évidence par ablation laser in situ sur des muscovites, que les âges les plus jeunes étaient localisés le long de défauts parallèles à l’axe c alors que les zones ayant subi le moins de déformation préservent leurs âges anciens. Ils explicitent ce phénomène par le fait que l’40Ar a un rayon ionique significativement plus grand que celui du 40K, et que, par conséquent, il aura une énergie potentielle plus grande dans les sites normalement occupés par le K. Dans ces conditions l’40_{Ar va migrer vers des}

sites cristallographiques de plus basse énergie potentielle (Hames & Bowring, 1994). Ce phénomène est favorisé par le fait que l’argon, en tant que gaz rare, est inerte et non lié, au contraire du K. Des défaut structuraux comme les dislocations apparaissant dans les muscovites déformées offrent de tels sites cristallographiques (Mares & Kronenberg, 1993).

Do et E sont donc plus bas dans les zones déformées, ce qui a pour effet de créer des chemins

en faveur de la diffusion même sous les Tf. Ce processus a été décrit par Lee (1995) sous le

terme de « diffusion multipath » (diffusion multi-chemin) et permet d’expliquer des répartitions complexes d’âges au sein des minéraux. En application de ces principes, la plupart des auteurs suggèrent donc qu’un événement de déformation pourra être daté par la méthode 40Ar/39Ar même si celui-ci se produit sous la Tf du système. Dans ce cas, la perte

d’argon est contrôlées par la déformation et non par un processus de diffusion thermiquement activée.

III.2.d Synthèse

De ces observations, il apparaît donc qu’une distribution hétérogène d’âges 40Ar/39Ar dans un minéral peut être le résultat de différents facteurs :

1- Influence du taux de refroidissement, si celui-ci est faible une zonation des âges entre le cœur et la bordure des grains peut être observée.

2- Variation de la composition locale du minéral, ou polytypisme ou inclusions, qui contrôle la rétention et la diffusion de l’argon par la porosité ionique et donc variation locale de la Tf.

3- Contrôle microstructural par la déformation qui crée une diffusion de type multi- chemin en générant des zones de défaut avec une porosité ionique plus grande selon lesquelles l’argon va migrer.

4- Recristallisation partielle ou surcroissances cristallines en bordure de grain durant un événement métamorphique.

Un autre facteur qui va faire l’objet de la partie suivante est : 5- Incorporation hétérogène d’excès d’argon

En effet, une des conditions aux limites nécessaires à la formulation de l’équation (12) permettant de calculer un âge 40Ar/39Ar était : « Aucun excès d’argon n’a été introduit dans le minéral, soit au moment de sa formation, soit lors d’un événement tardif. Ce qui signifie que l’argon initial est négligeable.».