jeanflop/post-ocr-correction huggingface dataset:
obtained in 1971 at Byrd station (Antarctica) [1], δ = —3% and helium concentration = 57% of air mole fraction. Both concentration and isotopic data are consistent with the idea that helium diffused out of the bubbles. However, it is unclear whether or not all diffusion occurred within the ice sheet before sampling; some may have been lost during post-core sample preparation. Our results emphasize the importance of the sampling procedure in obtaining accurate estimates of the isotopic composition of helium in trapped gases in ice cores. It is hoped that further studies of the isotopic composition of deeper sections
that further studies of the isotopic composition of deeper sections of the Vostok or other cores may provide us with information pertaining to variations in the isotopic composition of helium in the paleoatmosphere. It is conceivable that such variations might result from variations in the flux of cosmogenic nuclides produced in the upper portion of the earth's atmosphere. INTRODUCTION. — During the summer austral 1989/1990, samples of ice for analysis of helium isotopes were taken from a drill core at the site of Vostok. Aside from some measurements at the station Byrd (Antarctica) in 1971 and at Dye 3 (Greenland)
station Byrd (Antarctica) in 1971 and at Dye 3 (Greenland) [1], there are few data in the literature on this subject. Our immediate objective was therefore to test our sampling technique and to obtain a first recording of the concentration and isotopic composition of helium. The essential motivation for this work is twofold: first, it is a question of defining, from the analysis of the concentrations and isotopic fractionation, a new tool for improving our knowledge of the physics of gases trapped in ice. Secondly, it is important to know whether or not past variations in the helium isotopes atmospheric
whether or not past variations in the helium isotopes atmospheric ratio, in relation with variations in the geomagnetic field, solar activity, or other factors [2], [3], would be detectable in ice core archives. TECHNIQUE OF SAMPLING AND EXPERIMENTAL METHOD. — Helium is known for its high diffusivity in many materials. The few available data for ice [4], [5] indicate, in the range of temperatures —10/—50°C which interests us, a diffusion coefficient between 10-6 and 2.10-5 cm2/s. In this context, the possible evolution of the original isotopic signal during the time of sampling and the chopping of the sample, by diffusion
of sampling and the chopping of the sample, by diffusion and exchange with the ambient air, is a problem that should not be neglected, especially as the cores that reach the surface are in significant disequilibrium with the atmosphere: when all the helium contained in the bubbles is incorporated into the solid phase (which is the case after 700 m of depth), the concentration of helium in the ice matrix is 12 times higher than the value at equilibrium with the atmosphere. We have evaluated the importance of this phenomenon for a typical ice core, of diameter 0= 100 mm,
for a typical ice core, of diameter 0= 100 mm, by using a numerical solution to the diffusion equation with finite differences (cylindrical geometry). The example shown in figures 1a and 1b, which corresponds to the realistic case of a core rising from an important depth (~700 m), illustrates well the phenomenon of diffusion and its influence on the concentration of helium and on the isotopic ratio. It is observed that the evolution is rapid, especially in the periphery of the core, accompanying a loss of helium and a fractionation in favor of the less mobile isotope (4He). However, for
in favor of the less mobile isotope (4He). However, for times inferior to a few hours, one notices that the central part is not significantly affected. It is therefore imperative to sample the cores on the ground directly at the exit of the drill, by keeping only the central part of the core. We have chosen a procedure based on the sampling of small volumes of ice. This choice was dictated by the presence of a particularly dense fissuring of the cores obtained by thermal drilling at Vostok, on the first few hundred meters. Each sample consists of five or
first few hundred meters. Each sample consists of five or six small pieces of ice, taken from the core on the ground, within an hour of its return to the surface. These pieces, with a total weight of approximately 5 to 7 g, are placed in a copper tube that has been receded, of outside diameter 1/2 inch (10 mm). This tube is then connected to a vacuum pump and pumped rapidly to obtain a good primary vacuum (10-2 to 10 Torr). After 3 min, the tube is closed by squeezing between two jaws of steel, held by two screws
squeezing between two jaws of steel, held by two screws and equipped with calibrated spacers of thickness 0.6 mm. This system is analogous to that used classically for the sampling of oceanic gases [6]. The tightness of this system has been tested at the laboratory from "blanks" stored over a period of 3 years. The analysis of the helium at the mass spectrometer indicates a leakage rate of less than 4. 10-11 cm3 STP d'4He/atm/s. This leakage rate, applied to the conditions of storage of our samples from Vostok, leads to a blank of helium equal to 1.6. 10-9 cm3
to a blank of helium equal to 1.6. 10-9 cm3 STP d'4He, or about 0.1% of the total helium in the sample. Cette valeur calculée est en accord avec les "blancs" réalisés sur le terrain, dont la mesure donne une valeur moyenne de 1,45. 10-9 cm3 STP d'4He. La procédure analytique détaillée, pour l'extraction de l'hélium et sa mesure isotopique est décrite par ailleurs [6]. Pour ce type d'échantillon, l'incertitude absolue sur la détermination du rapport isotopique 3He/4He, exprimé dans la notation 83 He, est ±0,5. La précision analytique sur la quantité totale d'hélium est de l'ordre de 0,8. RÉSULTATS
la quantité totale d'hélium est de l'ordre de 0,8. RÉSULTATS ET DISCUSSION. Du 16/12/1989 au 7/1/1990, une dizaine d'échantillons ont été prélevés, suivant le protocole défini ci-dessus, à une profondeur comprise entre 116 et 165 m. Les résultats sont rassemblés dans le tableau. À Vostok, la zone de fermeture des pores se situe entre 90 et 100 m de profondeur. Les prélèvements sont donc proches de cette zone. Pour chaque échantillon, il est nécessaire d'effectuer une correction du fait de la perte de gaz liée à la porosité ouverte présente à la surface des morceaux de glace, lors du pompage
à la surface des morceaux de glace, lors du pompage de l'échantillon. Cette correction est effectuée à partir d'un programme numérique mis au point par Martinerie et al. [7]. TABLEAU Concentration en hélium [4He] et rapport isotopique mesurés à Vostok (ce dernier est exprimé dans la notation 83 telle que 83 He (%) = (Réch/Ratm - 1) x 100, Réch et Ratm étant respectivement le rapport isotopique 3He/4He de l'échantillon et de l'atmosphère, égal à 1,38. 10-6. [4He]th est la concentration initiale théorique en hélium (avec une densité à la fermeture des pores p = 842 kg/m3 et une pression
fermeture des pores p = 842 kg/m3 et une pression atmosphérique P = 0,633 atm, correspondant à 0,084 cm3 STP d'air/g, [4He]th dans égale à 4,4.10-7 (hélium contenu dans la porosité) +0,4.10-7 (fraction dissoute), soit 4,8.10-7 cm3 STP/g). [4He]a est la concentration corrigée de la porosité ouverte et [4He]b est la concentration corrigée également des pertes par diffusion estimées pendant l'échantillonnage (voir texte). (83 He)corr est le 83 He corrigé du fractionnement isotopique estimé durant l'échantillonnage. Concentration [4He] and isotopic ratio measured at Vostok. The isotopic ratio is expressed in the 83 notation: 83 He (%) = (Rs/Ratm - 1)
the 83 notation: 83 He (%) = (Rs/Ratm - 1) x 100, with Rs and Ratm respectively the isotopic ratio 3He/4He of the sample and of the atmosphere (1.38 x 10-6). [4He]th is the initial theoretical helium concentration (with a density at close-off of 842 kg/m3 and an atmospheric pressure P = 0.633 atm corresponding to 0.084 cm3 STP of air/g then [4He]th = 4.4 x 10-7 (helium in the pores) +0.4 x 10-7 (dissolved helium) = 4.8 x 10-7 cm3 STP/g). [4He]a refers to the concentration corrected for losses due to sectioned bubbles and [4He]b to the concentration with
due to sectioned bubbles and [4He]b to the concentration with the additional correction for the estimated diffusive loss during sampling (see text). (83 He %)corr is the 83 He that was corrected for the estimated isotopic fractionation during sampling. Masse [He] [4He] [4He]a [4He]b volumique Poids 83 He brut [4He]th [4He]th [4He]th 83 He Profondeur in situ échant. brut 107 x 100 x 100 x 100 corr. (m) (kg/m3) (g) (%) (cm3 STP/g) (%) (%) (%) (%) 116. 870 6,11 -1,2 1,99 41,4 51 ±2 58±4 -0,6±1 121 878 5,38 +0,1 2,10 43,7 53 + 2 59±4 +0,7 ± 1
+0,1 2,10 43,7 53 + 2 59±4 +0,7 ± 1 127 885 6,25 -1,7 2,04 42,5 51 ±2 58±4 1,0± 1 133 892 6,10 -2,5 2,39 49,8 58±2 66±4 -1,8±1 137. 896 7,29 -0,9 2,40 50,0 58±2 66±4 -0,1 ±1 141 899 6,70 -3,5 2,63 54,8 64+1 73 + 4 2,7 ± 1 151 905 7,65 -0,4 2,69 56,0 63+1 73 + 4 + 0,5 ± 1 165. 911 5,46 -1,7 2,39 49,8 58+1 68 + 4 -0,7+1 Compte tenu de la rapidité des prélèvements (moins de 50 mn) localisés vers le cœur de la carotte, le résultat de la
vers le cœur de la carotte, le résultat de la figure 1 montre qu'il n'y a pas lieu de corriger les mesures d'une possible évolution de l'échantillon durant cette opération. Par contre, l'influence des 3 mn de pompage sur les morceaux de glace prélevés doit être prise en compte, vu leurs dimensions très restreintes (plus petite dimension de l'ordre de 6 à 8 mm). Les figures 2 a et b, obtenues à l'aide d'un schéma numérique de diffusion analogue à celui déjà évoqué plus haut, indiquent en effet une influence significative du pompage avec, au bout de 3 mn, une
significative du pompage avec, au bout de 3 mn, une perte d'hélium de 10 à 16 selon la densité, et un effet isotopique entre 3 =—0,6 et 6 = - 1.1 Dans les prélèvements à venir cette question devra être reconsidérée : il y a possibilité de réduire le temps de pompage de façon significative ( < 1 mn), sans augmenter le "blanc" de façon importante, vu le volume très faible à pomper (=25 cm3). Nos données ont donc été corrigées de la perte d'hélium et du fractionnement provoqués par le pompage, à l'aide du modèle de diffusion ci-dessus. Les
le pompage, à l'aide du modèle de diffusion ci-dessus. Les concentrations du tableau ont également été exprimées, en pourcentage de la quantité théorique d'hélium. Celle-ci est égale à la quantité emprisonnée à la fermeture des pores (4,4. 10-7 cm3 d'4He/g à Vostok) à laquelle s'ajoute la fraction initiale d'hélium dissous dans la phase solide. Les valeurs de solubilité de l'hélium dans la glace reportées dans la littérature sont peu nombreuses et imprécises ([5], [9]-[11]). Nous choisissons la valeur 6,2.10-8 cm3 STP/g [11] à -55°C pour 5,24 ppmv d'hélium dans l'air à 1 atm, a h Fig. 1. — a: Calcul
à 1 atm, a h Fig. 1. — a: Calcul de l'évolution de la concentration en hélium dans une carotte de glace (diamètre 10 cm, densité 920 kg/m3) au contact avec l'atmosphère, dans les conditions du site Vostok; b: Calcul de l'évolution du rapport isotopique 3He/4He (exprimé en 83He%) dans une carotte de glace (diamètre 10 cm, densité 920 kg/m3, 53 He initial = 0 %) au contact avec l'atmosphère, dans les conditions du site Vostok. Fig. a: Time-course of the helium concentration in an ice core (diameter = 10 cm, density = 920 kg/m3) in contact with the atmosphere,
cm, density = 920 kg/m3) in contact with the atmosphere, computed for the conditions prevailing at the Vostok site; b: Time-course of the helium isotopic ratio (expressed in ³He %) in an ice core (diameter = 10 cm, density = 920 kg/m3, ³He initial = 0%) in contact with the atmosphere, computed for the conditions prevailing at the Vostok site. Fig. 2. a: Computation of the time-course of the helium concentration in an ice sample (diameter = 7 mm, density = 911 kg/m3) kept under vacuum. b: Computation of the time-course of the ³He in an ice sample (diameter =
time-course of the ³He in an ice sample (diameter = 7 mm, density = 911 kg/m3, ³He initial = 0%) kept under vacuum. Fig. 3. — Vertical records of the helium concentration (open squares) — expressed in percent of the initial theoretical value — and δ³He (stars) measured at Vostok. Fig. 3. — Vertical records of the helium concentration (open squares) — expressed in percent of the initial theoretical value — and δ³He (stars) measured at Vostok. ce qui correspond à une augmentation d'environ 55 par rapport à la solubilité de l'hélium dans l'eau à 0°C [8]. Dans les conditions
de l'hélium dans l'eau à 0°C [8]. Dans les conditions prévalant à la station Vostok, la quantité d'hélium dissous dans la glace serait donc de l'ordre de 0,4.10-7 cm3 STP/g, soit une concentration totale théorique en hélium de 4,8.10-7 cm3 STP/g. Une autre inconnue est le fractionnement isotopique entre ³He et 4He à la dissolution dans la glace. À notre connaissance, aucune donnée n'est rapportée dans la littérature pour la glace. Une première estimation faite sur des échantillons à −15°C au laboratoire indique un δ³He de l'ordre de −4. Le δ³He initial à la fermeture des pores, comprenant à la
δ³He initial à la fermeture des pores, comprenant à la fois l'hélium dissous et l'hélium dans l'air des bulles (avec δ = 0 %), se situerait donc approximativement vers 0,4. Nos résultats corrigés indiquent une quantité d'hélium dans la glace comprise entre 58 et 73 de la quantité théorique. Du fait des deux corrections successives apportées, chaque valeur individuelle est entachée d'une incertitude assez importante (±4 %). Cependant, les données d'ensemble montrent une variation régulière avec la profondeur (fig. 3) Fig. 3. — Vertical records of the helium concentration (open squares) — expressed in percent of the initial theoretical value
squares) — expressed in percent of the initial theoretical value — and δ³He (stars) measured at Vostok. Fig. 3. — Vertical records of the helium concentration (open squares) — expressed in percent of the initial theoretical value — and δ³He (stars) measured at Vostok. avec semble-t-il, l'existence d'un maximum vers 150 m. Le rapport isotopique ³He/4He montre une variabilité supérieure à l'incertitude absolue sur la mesure au spectromètre de masse et les données isotopiques ne permettent pas de dégager une tendance avec la profondeur. La valeur moyenne du δ³He est légèrement négative : −0,8 ±1. Ces valeurs de la concentration
légèrement négative : −0,8 ±1. Ces valeurs de la concentration en hélium et du rapport isotopique sont à rapprocher des données de Craig à la station Byrd en Antarctique [1], avec une quantité d'hélium égale à 57 de la quantité théorique et un δ³He de 3. Le déficit en hélium observé, ainsi que la valeur négative du δ³He sont cohérents avec une perte par diffusion in situ que provoquerait la mise en pression progressive des gaz occlus sans qu'il nous soit possible toutefois d'affirmer que l'ensemble du déficit est dû à ce phénomène. Un élément de réponse viendra de l'analyse
à ce phénomène. Un élément de réponse viendra de l'analyse simultanée, pour les prochains échantillons, de la concentration d'autres gaz présents dans l'échantillon (N2, Ar, CO2) qui, de par leur diffusivité beaucoup plus faible devraient permettre de faire la part des choses entre les biais dus éventuellement à la technique d'échantillonnage et les pertes par diffusion. CONCLUSION ET PERSPECTIVES. — Ces premiers résultats montrent que la question de la qualité de la procédure de prélèvement est essentielle si l'on veut être en mesure de capter le signal réel en minimisant les corrections à effectuer. Ainsi que nous l'avons évoqué dans
les corrections à effectuer. Ainsi que nous l'avons évoqué dans l'introduction, il est possible que l'analyse d'échantillons plus profonds puisse révéler des variations isotopiques reflétant d'éventuelles modifications de la teneur atmosphérique des deux isotopes dans le passé. Le champ d'investigation offert par les archives polaires en matière d'isotopes de l'hélium est donc largement ouvert. Nous remercions chaleureusement les foreurs de l'Institut des Mines de Leningrad. Ce travail a reçu le soutien financier et/ou logistique des Expéditions Soviétiques Antarctiques, de la mission scientifique des TAAF, du CEA et de la NSF. Note remise le 30 octobre 1992, acceptée le 14 décembre
Note remise le 30 octobre 1992, acceptée le 14 décembre 1992. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] H. CRAIG et C. C. CHOU, EOS. 63. (18). 1982. D. 298. [2] W. R. SHELDON et J. W. KERN, J. Geophys. Res., 77, (31), 1972, p. 6194-6201. [3] G. KOCKARTS, Space Sci. Rev., 14, 1973, p. 723-757. [4] J. G. DAVY et K. W. MILLER, Solid State Comm., 3, 1970, p. 1459-1461. J. HAAS et al., Solid State Comm., 9, 1971, p. 2033-2035. [6] P. JEAN-BAPTISTE et al., Appl. Radiat. Isotopes., 43, (7), 1992, p. 881-891. [7] P. MARTINERIE et al., J. Glaciol., 36, 1990,
881-891. [7] P. MARTINERIE et al., J. Glaciol., 36, 1990, p. 299-303. [8] R. F. WEISS, J. Chem. Eng. Data, 16, (2), 1971, p. 235-241. [9] Z. TOP et al., Geophys. Res. Lett., 15, (8), 1988, p. 796-799. [10] J. HAAS, Thèse 3e cycle, USMG Grenoble, 1971. [11] A. KAHANE et al., Solid State Comm., 7, 1969, p. 1055-1056. P.-J. B. et F. M. DSM, Laboratoire de Modélisation du Climat et de l'Environnement, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France; D. R. : Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l'environnement, CNRS, Grenoble, 38402 Saint-Martin-d'Hères, France; T. S. : University of Rhode Island,
38402 Saint-Martin-d'Hères, France; T. S. : University of Rhode Island, Graduate school of oceanography, Narragansett, RI 02882, USA; N. B. : Institut de Recherches Arctiques et Antarctiques, 38, rue Beringa, 199226 Saint-Pétersbourg, CEI. Métallogénie / Ore deposits Amas sulfuré formé par injection de sills dans des sédiments : exemple d'Hajar (Marrakech, Maroc) Marc LEBLANC Résumé Le gisement d’Hajar est un amas sulfuré de 15 Mt qui présente une auréole métamorphique à biotite (350-400°C); il est concordant avec les sédiments viséens encaissants. La minéralisation sulfurée est de haute température, elle est intimement associée à du matériel rhyolitique. Cet amas sulfuré s'est
intimement associée à du matériel rhyolitique. Cet amas sulfuré s'est formé sous le plancher sous-marin par injection phréatomagmatique dans les sédiments. Massive sulphide deposit related to felsic sills beneath the sea floor (Hajar Deposit, Marrakech, Morocco) Abstract The Hajar Massive Sulphide Deposit (15 Mt) lies conformably within Visean turbidites and is intimately associated with felsic rocks; it is surrounded by biotite hornfels. Mutual relationships between sulphide mineralization, felsic rocks, high temperature hydrothermal alteration (350-400°C) and surrounding sediments suggest that this ore-body formed by phreatomagmatic intrusions within sediments, beneath the seafloor. Such a hypothesis should explain some characteristics of other Massive
Such a hypothesis should explain some characteristics of other Massive Sulphide Deposits. Abridged English Version It is generally accepted that Massive Sulphide Deposits formed as hydrothermal precipitates on the sea floor, at the discharge sites of hydrothermal convective systems (Hutchinson, 1973). This model was strengthened by the discovery, along Mid Oceanic Ridges, of active hydrothermal vents and associated sulphide deposits (Francheteau, 1979); these remains are small except in sediment-covered ridges (Davis, 1987; Fouquet, 1991) where sediments acted as thermal screens for hydrothermal fluids allowing important sulphide deposition beneath the sea floor. The massive sulphide deposit of Hajar was found below
floor. The massive sulphide deposit of Hajar was found below a thick quaternary cover (Felenc et al., 1985). It is located in the Visean terranes of Marrakech (Bernard et al., 1988) which belong to the western external basin of the Variscan domain (syntectonic turbidite sedimentation and basic and felsic magmatism) and which can be correlated with the South-Iberic Pyritic Belt (Bordonaro et al., 1979). This important orebody (15 Mt) lies conformably within the Visean turbidites which suffered low-grade greenschist facies metamorphism during Variscan tectonics. It corresponds to a 70 m thick lens, up to 500 m in length, of massive
thick lens, up to 500 m in length, of massive and banded sulphides (pyrrhotite-sphalerite-galena-chalcopyrite) grading laterally to interbanded sulphide and sediment layers. Sulphide composition and ore textures correspond to a paragenesis formed over 300°C. All sulphide beds show a very fine mineral banding and contain abundant angular or flexuous fragments of chloritite; the banding can be discordant and wall rock fragments can be included; chlorite-rich sulphide beds are more abundant along the borders of the orebody. Stockwork facies are poorly developed at the footwall, with stringers sub-concordant to stratification; there is no jasper bed at the top. The Hajar deposit
is no jasper bed at the top. The Hajar deposit is surrounded by a metamorphic zone characterized by the progressive development of biotite and sulphide up to constitution of biotite-labrador-pyrrhotite hornfels with, accessorily, garnet and cordierite; the biotite zone is wider at the footwall (40 m) than at the hangingwall (20 m). This metamorphic association is also present along the wall rocks of sulphide veinlets and isolated sulphide beds; biotite, chlorite and sericite are the main silicates found in the sulphide ore. Biotite and chlorite are always iron-rich. This uncommon contact metamorphic zone (Macleod and Stanton, 1984) indicates temperatures around
contact metamorphic zone (Macleod and Stanton, 1984) indicates temperatures around 350-400°C (Ferry, 1984; Goujou et al., 1988). Rhyolite sills surrounded by biotic hornfels are present laterally or below the massive sulphide deposit. The latter includes an upper and a lower horizon, as well as interbedded layers, of metarhyolites (as attested by the presence of magmatic zircons, scarce rhyolitic quartz, apatite crystals and relic flow or hyaloclastic textures) which were transformed in a biotite-pyrrhotite-plagioclase assemblage then strongly chloritized. They cut the surrounding sediments, developing a biotite-rich contact metamorphism; chloritite fragments in the sulphide ore are also rhyolitic material; they are either
the sulphide ore are also rhyolitic material; they are either angular or flexuous and include pyrrhotite blades. Referring to the description of sediment-covered oceanic ridges and associated magmatic and hydrothermal processes within the sediments (Kelts, 1982; Einsele, 1982), we suggest that the Hajar mineralization is linked to the hot intrusion of rhyolite sills within fresh sediments developing a phreatomagmatic intrusion of supercritical fluids, rich in iron and associated metals, from which sulphides formed. From preliminary geochemical and isotopic (Fariss, 1992) results, the hydrothermal fluids come probably from a deeper and wider source-zone from which they flowed up accompanying the upwelling
wider source-zone from which they flowed up accompanying the upwelling magmas. In conclusion, massive sulphide deposits can be formed beneath the sea floor by intrusion of hot fluids within sediments; these processes should explain some problems of mass balance concerning the transport of metals from the oceanic crust. INTRODUCTION. — Les amas sulfurés se forment au débouché de circuits convectifs hydrothermaux, sur le plancher sous-marin (Hutchinson, 1973). Les dépôts de sulfures des systèmes hydrothermaux actifs des rides médio-océaniques (Francheteau, 1979) sont 100 à 1 000 fois plus petits que les amas sulfurés, sauf sur les rides situées dans des zones