Géochimie magmatique expérimentale des isotopes du soufre // Experimental magmatic geochemistry of sulfur isotopes

16 Mar 2024
Job Information

Organisation/Company

Université d'Orléans

Research Field

Technology
Chemistry

Researcher Profile

Recognised Researcher (R2)
Leading Researcher (R4)
First Stage Researcher (R1)
Established Researcher (R3)

Country

France

Application Deadline

4 May 2024 - 22:00 (UTC)

Type of Contract

Temporary

Job Status

Full-time

Is the job funded through the EU Research Framework Programme?

Not funded by an EU programme

Is the Job related to staff position within a Research Infrastructure?

No

Offer Description

Le Soufre est un élément ubiquiste sur Terre. Dans les systèmes magmatiques, en particulier ceux liés aux arcs volcaniques, la recherche sur le soufre fourni des informations sur le flux des éléments volatils magmatiques, ainsi que sur l'état d'oxydation des magmas en profondeur. Les éléments sidérophiles (avec une affinité pour le Fer) et chalcophiles (avec une affinité pour le Soufre) d'intérêt économique, sont favorablement associés aux phases sulfurées (minéraux et liquide), et par conséquent, le transport et le partage (fractionnement) de ces éléments dans la Terre sont intimement liés au comportement du soufre. Le soufre est très abondant dans les gaz volcaniques et l'importance du dégazage du soufre magmatique n'est pas sans impact sur l'environnement (ex : acidification des pluies), influence sur le climat…donc les motivations pour étudier le soufre en Sciences de la Terre sont nombreuses. Cependant, parmi les éléments volatils magmatiques (H, C, F, S et Cl), le soufre est sans doute l'élément qui se comporte de la manière la plus complexe, avec ses multiples états d'oxydation dans des conditions naturelles variant de -2 à +6. La recherche liée au comportement géochimique du soufre reste donc toujours très active et d'actualité et nous proposons de participer à cette recherche par une approche couplée de géochimie isotopique et de pétrologie expérimentale.

Le soufre a quatre isotopes stables 32S, 33S, 34S, et 36S, le 32S étant le plus abondant et représentant 95% du total. En général, les réactions chimiques à hautes températures ne discriminent pas les isotopes les uns des autres ; en théorie, toutes les phases, à l'équilibre, contenant du soufre, ont la même composition isotopique à hautes températures. Cependant, dans la nature alors que la théorie nous dit que ce n'est pas possible, des fractionnements de ces quatre isotopes sont observés dans des matériaux dérivés d'éruptions volcaniques, malgré les hautes températures magmatiques.

Ce sujet de thèse vise donc à quantifier le fractionnement à l'équilibre et le fractionnement cinétique des isotopes du soufre dans des magmas riche en silice (i.e. silicique), par une approche expérimentale à hautes températures et hautes pressions. Parce qu'il y a peu de ces paramètres déterminés en laboratoire, la majorité des interprétations actuelles des isotopes du soufre, dépendent les résultats expérimentaux analogique et excluent des considérations pour les processus cinétiques. Nous allons combler ce déficit en faisant des expériences sur des compositions naturelles existantes et des expériences cinétiques, donc hors équilibres, pour reproduire les processus de fractionnements isotopiques trouvés dans la nature. De plus, le magma silicique est à l'origine d'éruptions violentes (ex : Mont Saint Helens, USA ; Unzen, Japon), et la compréhension de leur processus de dégazage est l'un des problèmes les plus urgents de la volcanologie. Egalement, la formation de certains types de gisements de minéraux est associée au transport du soufre et au magma silicique. Une compréhension précise du partage du soufre élémentaire et isotopique fournira des contraintes géochimiques cruciales pour de telles études.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Sulfur is a ubiquitous element on Earth. In magmatic systems, particularly those linked to volcanic arcs, sulfur research provides information on the flow of magmatic volatile elements, as well as on the oxidation state of magmas. Siderophile elements (with an affinity for iron) and chalcophile elements (with an affinity for sulfur) of economic interest are favorably associated with sulfide phases (mineral and liquid), and consequently, the transport and partitioning (fractionation) of these elements in the Earth are intimately linked to sulfur behavior. Sulfur is abundant in volcanic gases, and magmatic sulfur degassing has an impact on the environment (e.g. acidification of rainfall, influence on climate...), so there are many reasons to study sulfur in Earth Sciences. However, among the magmatic volatile elements (H, C, F, S and Cl), sulfur is undoubtedly the element that behaves in the most complex way, with its multiple oxidation states in natural conditions ranging from -2 to +6. Research into the geochemical behavior of sulfur is therefore still active and timely. The applications of sulfur isotope geochemistry are diverse, encompassing topics such as Earth formation history, economic ore formation, and the assessment of magma flux beneath active volcanoes.

Sulfur has four stable isotopes: 32S, 33S, 34S, and 36S, with 32S being the most common with 95% abundance. Typically, chemical reactions at high temperature do not differentiate between isotopes. However, fractionation of sulfur isotopes is observed in materials derived from volcanic eruptions, often attributed to fractionation during volcanic degassing. Though the mechanism and extent of this fractionation are not fully understood, several possible explanations exist.

We propose to lead this study on sulfur by a coupled approach consisting of isotopic geochemistry and experimental petrology, by quantifying the fractionation of sulfur isotopes in geological settings related to volcanic eruptions, especially those involving silicic magmatic system. This research is conducted in a laboratory using one-of-a-kind gas mixing furnace system capable of replicating high-temperature magmatic conditions including redox states. The calibrated isotope fractionation values obtained are crucial for interpreting geochemical processes, allowing for quantitative assessments of sulfur budget and transfer inside the Earth.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2024

Funding category: Autre financement public
Financement d'un établissement public Français
PHD Country: France

Requirements
Specific Requirements

Formation de niveau master en sciences de la Terre requise (et/ou en sciences physiques connexes). Les compétences suivantes seront préférées : familiarité avec les théories thermodynamiques et cinétiques, aisance avec les calculs sous MATLAB, en Python et/ou R. Une expérience dans la synthèse de matériaux à haute température est appréciée mais non exigée. Un intérêt marqué pour travailler au sein d'un laboratoire de pétrologie expérimentale et un engagement fort pour atteindre la meilleure qualité de données sont des qualités hautement appréciées chez les candidats potentiels.
An educational background at the Master's level in Earth Sciences or related physical sciences is required for this research opportunity. Ideal candidates should possess familiarity with thermodynamic and kinetic theories, along with proficiency in computational skills using widely accessible scripting languages like MATLAB, Python, and R. While experience in high-temperature material synthesis is advantageous, it is not mandatory. A keen interest in working within an experimental petrology laboratory and a strong commitment to achieving the highest data quality are highly regarded qualities in potential applicants.

Additional Information
Work Location(s)

Number of offers available

1

Company/Institute

Université d'Orléans

Country

France

City

ORLEANS

Where to apply

Website

https://www.abg.asso.fr/fr/candidatOffres/show/id_offre/121281

STATUS: EXPIRED