Successive phases of serpentinization and carbonation recorded in the Sivas ophiolite (Turkey), from oceanic crust accretion to post-obduction alteration - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Bulletin de la Société Géologique de France Year : 2022

Successive phases of serpentinization and carbonation recorded in the Sivas ophiolite (Turkey), from oceanic crust accretion to post-obduction alteration

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Abstract

The ophiolite of Sivas (Turkey) was studied in order to define the chronology of different alteration events related to a series of serpentinization and carbonation episodes. Six samples were investigated, representative of different types of ophicalcite (partially carbonated serpentinite). X-ray diffraction (XRD) and Mössbauer spectroscopy were used to determine the bulk mineralogy and the bulk Fe 3+ /Fe tot ratio, respectively. Electron microprobe and secondary ion mass spectrometer (SIMS) analyses were also conducted to identify the chemical composition of different mineral phases in addition to the carbon and oxygen isotopic compositions of calcite. An initial, i.e. pre-obduction, phase of olivine and pyroxene serpentinization was followed by a brecciation event associated with precipitation of massive serpentine. This first alteration event occurred during exhumation of the peridotites to the seafloor, followed by a carbonation event at temperatures in the range 35‒100 °C. A low-temperature (∼35 °C) carbonation event occurred between 90 and 65 Ma. Finally, a reheating of the system likely occurred after the obduction at 55‒40 Ma, resulting in a carbonation episode followed by late serpentinization. Our study presents the first direct evidence of serpentinization after obduction. In that geological context, the hydrogen produced during the proposed multiphase serpentinization may have been trapped by the salt deposits overlying the ophiolite but subsurface data will be necessary to define potential traps and reservoirs; further studies are also needed to determine whether the serpentinization process is still ongoing.
L’ophiolite de Sivas (Turquie) a été étudiée pour caractériser les différents épisodes de serpentinisation et de carbonatation. Pour cela, six échantillons représentatifs des différents types d’ophicalcite (serpentinite partiellement carbonatée) ont été analysés. La diffraction des rayons X et la spectroscopie Mössbauer ont été utilisées pour déterminer respectivement la minéralogie et le rapport Fe 3+ /Fe tot en roche totale. Les analyses en microsonde électronique et au spectromètre de masse à ions secondaires ont permis d’identifier la composition chimique des différentes phases et la signature isotopique en carbone et en oxygène des calcites. Ces mesures ont permis de proposer un modèle où l’olivine et le pyroxène ont été serpentinisés avant de subir une bréchification menant à la précipitation de serpentine massive dans les fractures. Ce premier épisode d’altération a eu lieu durant l’exhumation des péridotites, suivie par une carbonatation entre 35 °C et 100 °C. Une autre carbonatation basse température (∼35 °C) a ensuite eu lieu entre 90 et 65 Ma. Enfin, un réchauffement du système a probablement eu lieu après obduction entre 55 et 40 Ma menant à une carbonatation et une serpentinisation tardive. C’est ainsi la première évidence directe de serpentinisation post-obduction. Il n’est pas clair si l’hydrogène produit durant les différents épisodes de serpentinisation a été piégé par les dépôts de sel sus-jacents et d’autres études seront nécessaires pour comprendre si la serpentinisation est toujours en cours.
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Cite

Dan Lévy, Jean-Paul Callot, Isabelle Moretti, Mathieu Duttine, Brigitte Dubreuil, et al.. Successive phases of serpentinization and carbonation recorded in the Sivas ophiolite (Turkey), from oceanic crust accretion to post-obduction alteration. Bulletin de la Société Géologique de France, 2022, 193, 12 (21 p.). ⟨10.1051/bsgf/2022015⟩. ⟨hal-03776154⟩
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