Données qualitatives de la méthode RSCM

Un total de 3200 spectres acquis sur 217 échantillons riches en matière carbonée et répartis sur l’ensemble de notre zone d’étude, ont été analysés par spectroscopie Raman (Figure III.25). Une série de spectres représentatifs de l’évolution de la matière carbonée sous l’effet de l’augmentation de température dans notre zone d’étude est présentée sur Figure III.26. Tous les spectres sont composés de deux massifs situés aux alentours de ~1350 cm^-1 et 1580-1605 cm^-1. Ces deux massifs évoluent en fonction du degré d’organisation des matériaux carbonés. Les matériaux carbonés désordonnés représentés par les échantillons BAS 57 et J 1 sont composés de cinq bandes G, D1, D2, D3 et D4 (Figure III.26). Les bandes G et D2 qui forment le massif situé à 1605 cm^-1 sont difficiles à distinguer visuellement. En effet, plus la structure des matériaux carbonés est désordonnée, plus la bande G et son épaulement la bande D2 s’élargiront et se recouvreront. Le deuxième massif situé aux

126 alentours de 1350 cm-1 est composé essentiellement de la principale bande de défaut D1 et de son épaulement D4. L’intensité relative et la largeur à mi-hauteur de la bande D1 sont élevées par rapport à celles des autres bandes du spectre (Figure III.26). L’augmentation du degré d’organisation des matériaux carbonés s’accompagne de variations au niveau des paramètres Raman (position, intensité, largeur à mi-hauteur…). L’évolution spectrale depuis l’échantillon KET 2.1 jusqu’à l’échantillon DEB 02 se manifeste principalement par (Figure III.26) :

 La disparition des bandes D3 et D4 comme le montre le passage du spectre J 1 au spectre KET 2.1 (Figure III.26).

 La diminution progressive de l’intensité relative, de la surface et de la largeur à mi-hauteur de la bande de défaut D1 qui disparaît totalement des spectres des graphites bien ordonnés comme le montre l’échantillon DEB 02 (Figure III.26).

 Le déplacement de la bande G vers des fréquences plus basses, de 1605 cm-1 à 1580 cm^-1 ainsi que la diminution progressive de la largeur à mi-hauteur (FWHM).

 La diminution progressive de l’intensité relative, de la surface et de la largeur à mi-hauteur (FWHM) de la bande de défaut D2 localisée à 1620 cm^-1. Cette bande de défaut disparaît aussi des graphites bien ordonnés (Figure III.26, échantillon DEB 02).

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128 Une observation et une analyse fines des spectres Raman des MC très ordonnés mesurés dans notre zone d’étude a révélé qu’au sein d’un même échantillon, une forte hétérogénéité spectrale peut apparaitre (Figure III.27). Cette hétérogénéité est souvent attribuée à la présence de grains détritiques. Cependant, plusieurs travaux de physiciens ont mis en exergue que cette hétérogénéité pourrait être également liée à un phénomène purement analytique ou à des altérations tardives de la structure des matériaux carbonés ordonnés (Ferrari, 2007; Pimenta et al., 2007; Tan et al., 2004).

La superposition de plusieurs spectres de MC ordonnée acquis sur un même échantillon met en évidence de fortes variations au niveau des paramètres de la bande D1 qui pourraient influencer l’estimation du paramètre Raman R2 proposé par Beyssac et al. (2002) et par conséquent sur les calculs des TRSCM-R2 (Figure III.27). D’autre part, nous observons sur ces mêmes spectres que les paramètres Raman de la bande G restent quasiment similaires. D’où notre proposition d’améliorer la calibration du géothermomètre RSCM (notamment pour les matériaux carbonés très ordonnés) en explorant les variations des paramètres de la bande G avec l’augmentation de la température.

Ce travail est rédigé sous forme d’un article que nous avons prévu de soumettre au journal « Organic Geochemistry ».

Figure III.27 : Exemple de spectres Raman de MC ordonnée présentant une forte hétérogénéité spectrale mesurés dans un échantillon métapélitiques et dans un échantillon de type skarn

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III.4.2 Analyse de l’évolution de la largeur de la bande G dans les spectres

Raman de matériaux carbonés comme un indicateur du pic thermique enregistré

par la roche (Article 3)

Depuis les travaux de calibration du géothermomètre RSCM réalisés par Beyssac et al. (2002) et Lahfid et al. (2010) respectivement dans les gammes de température 330-640°C et 200-350°C, l’applicabilité du géothermomètre RSCM a été testée dans des contextes de métamorphisme de contact (Aoya et al., 2010) et dans des contextes affectés par une histoire géologique complexe caractérisé par la superposition d’événements thermiques (Delchini et al., 2016).

L’objectif de ce papier est donc de proposer un nouveau paramètre Raman permettant de caractériser efficacement les processus de graphitisation tout en s’affranchissant des bandes de défaut dont l’apparition et l’évolution ne sont pas uniquement contrôlées par le degré structural de la MC, mais également par des facteurs externes indépendants (rupture de symétrie, défaut structuraux, polissage, polarisation…). Parmi les nombreux paramètres Raman existant, Yoshida et al. (2006) ont montré que la largeur à mi-hauteur de la bande G (FWHM-G) reflète le diamètre des cristallites de la MC ce qui en fait un bon paramètre pour suivre les processus de graphitisation. Plus tard, Ammar & Rouzaud (2012) confirment cette corrélation entre FWHM-G et le diamètre des cristallites et expliquent que ce paramètre Raman permet de s’affranchir d’un certain nombre de phénomènes, tel que le polissage, qui augmentent de façon imprévisible l’intensité des bandes de défaut et sur lesquelles sont actuellement basées tous les paramètres de calibration des géothermomètres RSCM. Bien que Wopenka & Pasteris (1993) aient montré que la largeur à mi-hauteur de la bande G est un bon paramètre permettant de suivre l’évolution du degré de métamorphisme des roches, ce paramètre n’a jamais été corrélé avec des températures maximales enregistrées par les roches. Par conséquent, nous proposons d’améliorer la calibration du géothermomètre RSCM en explorant les variations de la largeur à mi-hauteur de la bande G en fonction de la température maximale enregistrée par les roches.

Ce travail nous permis de proposer un nouveau paramètre Raman RSA (Raman Spectroscopy Analysis). Ce paramètre donne des températures similaires à celles obtenues par le paramètre R2 mais il permet d’une part, de mieux préciser les températures maximales supérieures à 500°C et d’autre part, étendre l’applicabilité de la méthode pour des températures maximales supérieures à 640°C (limite du paramètre R2) pour pouvoir calculer avec plus de fiabilité des températures maximales allant jusqu’à 700°C.

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Analysis of G-band width evolution in Raman spectra of