Partial melting of basic dykes in the contact aureoles of two shallow-level, gabbro-pyroxenite intrusions, Fuerteventura

THESIS ABSTRACT Low-pressure anatexis of basic dykes gave rise to unusual, zebra-like migmatites, in the contact metamorphic aureoles of two layered gabbro-pyroxenite intrusions, PXl and PX2, in the root zone of an ocean island, Fuerteventura Basal Complex (Canary Islands). This thesis focuses on the understanding of processes attributing to the partial melting and formation of these migmatites, characterised by a dense network of closely spaced, millimetre-wide leucocratic segregations with perfectly preserved igneous textures. The presence of fluids are required to decrease the solidus of basic igneous lithologies, to allow partial melting in such aloes-pressure (1-2 kb) environment. An oxygen isotope study was thus carried out on dykes inside and beyond the PX2 aureole, in order to decipher the nature and origin of such fluids. Low or negative δ18O values were obtained for whole rocks and mineral-separates, decreasing towards the contact, with the intrusion itself retaining fairly high values. This trend has been attributed to the advection of meteoric water during magma emplacement, with increasing fluid/rock ratios (higher dyke intensities towards the intrusion acting as fluid-pathways) and higher temperatures promoting increasing exchange during recrystallisation. A comparison of whole rock and mineral major- and trace- element data allowed the redistribution of elements .between different mineral phases and generations, during contact metamorphism and partial melting to be assessed. Certain trace-elements, e.g. Zr, Hf, Y, and REEs, were internally redistributed during contact metamorphic recrystallisation, causing- the enrichment of neocrystallised diopsides compared to relict phenocrysts. This has been assigned to the liberation of trace elements on the breakdown of primary minerals, kaersutite and sphene, on entering the thermal aureole. Major and trace element compositions of minerals in migmatite melanosomes and leucosomes are almost identical, pointing to a syn- or post- solidus reequilibration on cooling of the migmatite terrain. The mineralogical, textural and geochemical evolution of dykes in a contact metamorphic aureole, is recorded around an apophysis of the PX1 intrusion, where there is evidence of incipient partial melting. Hydrothermal mineral pseudomorphs in the outer parts of the aureole are progressively replaced by dry mineral assemblages, with increasingly recrystallised diopside and evidence of partial melting -the extent of which varies from one lithology to another. The appearance of more mafic lithologies towards the intrusion, with lower whole rock SiO2 and mobile element abundances, e.g. Rb, Cs, K, has been explained by the migration and accumulation of feldspathic material into leucosomes outside the samples. A micro-structural study of leucosomes and leucocratic pods, with the aid of high-resolution X-ray computed micro-tomography (HRXµCT), allowing the visualization and quantification of shapes and orientations, was carried out in order to better understand the processes of melt segregation in the PX1 aureole. Leucocratic pods, representing former amygdales, are considered as natural strain ellipsoids. Their short axes are oriented perpendicular to leucosome planes, which sub-parallel the intrusive contact. Leucosomes thus effectively represent foliation planes. This implies that the direction of maximum shortening, during migmatisation, was perpendicular to the orientation of leucosomes, contradicting earlier models that suggest leucosomes represent tension veins. RESUME DE LA THESE Un phénomène rare de fusion partielle de filons basiques à basse pression a été étudié dans les auréoles de contact de deux intrusions litées de gabbro-pyroxénite, PX1 et PX2, localisées dans le soubassement de l'île volcanique de Fuerteventura aux Canaries. Cette anatexie a engendré des migmatites finement zébrées d'aspect très inhabituel, dont les processus de formation ont été étudiés dans le présent travail. Ces roches sont caractérisées par un réseau dense de veinules leucocrates d'épaisseur millimétrique, dont les textures ignées sont parfaitement préservées. La fusion partielle de roches basiques à basse pression (1-2 kbar) requiert la présence d'eau afin d'abaisser le solidus du système à des températures géologiquement réalistes. Une étude comparative des isotopes de l'oxygène a ainsi été menée sur des filons respectivement affectés et non affectés par le métamorphisme de contact, afin de confirmer la présence de ces fluides, de déterminer l'importance de leur interaction avec les roches et leur origine. Des valeurs de δ180 basses ou négatives ont été mesurées sur roche totale et minéraux séparés, décroissantes en direction du contact, alors que l'intrusion elle-même a conservé des valeurs élevées. Ce gradient a été attribué à l'advection d'eau météorique durant la mise en place du magma, les températures les plus élevées favorisant d'autant plus la circulation des fluides et les échanges isotopiques durant la recristallisation des roches. Cette recristallisation engendré une redistribution chimique complète des éléments entre les différentes générations de minéraux résultant du métamorphisme de contact et de l'anatexie, mise en évidence par microanalyse. Certains éléments traces comme Zr, Hf, Y et les REE ont été concentrés dans le diopside néoformé consécutivement à la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments comme la kaersutite ou le sphène. Les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux des mélanosomes et leucosomes des migmatites sont pratiquement identiques, indiquant une rééquilibration syn- à postsolidus lors du refroidissement de l'auréole de contact. La transformation progressive des filons basiques au niveau de leur minéralogie, textures et composition chimique a pu être observée en détail à l'approche du contact d'une apophyse de l'intrusion PX1. La paragenèse magmatique initiale n'est jamais préservée, les faciès les plus distants du contact étant constitués d'un assemblage pseudomorphique hydrothermal. Ce dernier est progressivement remplacé par des assemblages anhydres incluant du diopside néoformé, puis apparaissent les premiers signes de fusion partielle, dont l'importance varie fortement d'une lithologie à l'autre. L'apparition de faciès plus basiques en direction du contact, avec des teneurs réduites en SiO2 et en éléments incompatibles tels Rb, Cs, K, a été attribuée à l'échappement de leucosomes feldspathiques hors du système. Une étude microstructurale de la distribution spatiale du matériel leucocrate au sein des migmatites par microtomographie X de haute résolution (HRXµCT) a été menée pour mieux comprendre les processus de ségrégation des liquides dans l'auréole de PX1. De petites entités ovoïdes, représentant d'anciennes structures amygdalaires au sein des filons, ont été considérées comme des ellipsoïdes marqueurs de la déformation finie. Leur petit axe est orienté perpendiculairement aux plans définis par les leucosomes, eux-mêmes subparallèles au contact intrusif. Les leucosomes matérialisent donc des plans de clivage. Ainsi, la direction de raccourcissement maximum durant la fusion partielle était perpendiculaire à l'orientation des leucosomes, contrairement à ce qui a été dit dans de précédentes publications, qui suggéraient que les leucosomes représentaient des veines de tension. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) L'observation directe du soubassement d'une île volcanique est une occasion rare, accessible dans le «complexe de base » de l'île canarienne de Fuerteventura. Ce dernier a enregistré divers phénomènes magmatiques, métamorphiques et de fusion partielle induits par l'intrusion répétée de magmas alimentant des appareils volcaniques sus jacents, sous forme de petits plutons, essaims de filons et complexes annulaires de gabbros alcalins, pyroxénites, syénites et carbonatites. Dans ce contexte de flux de chaleur élevé, des filons basiques ont subi une fusion partielle au contact de deux intrusions de gabbro-pyroxénite, un phénomène extrêmement rare à une profondeur aussi réduite, estimée à quelque 3-6 km. Les produits de cette fusion partielle sont des liquides très riches en feldspath, concentrés en un réseau dense de veinules blanches (leucosomes) au sein du matériau résiduel sombre non fondu (mélanosome) pour former ce qu'on appelle des migmatites. Outre les aspects pétrologiques liés à la formation de ces migmatites, l'intérêt majeur du phénomène réside dans le fait qu'il puisse représenter la source des magmas évolués parfois observés sur les îles océaniques. A des pressions aussi faibles que dans le soubassement de Fuerteventura (1-2 Kbar), la présence de fluides abondants est nécessaire pour abaisser la température de début de fusion des roches (solidus) à des valeurs géologiquement réalistes. Des expériences ont montré que même en présence de plusieurs %-poids d'eau, une température de 1000°C était encore nécessaire pour obtenir une proportion de liquide équivalente à celle observée sur le terrain, soit 25%. Or les magmas alcalins des îles océaniques, bien qu'hydratés, n'en contiennent de loin pas autant, ce qui implique une source d'eau externe. Une étude isotopique de l'oxygène a été entreprise afin de tester cette hypothèse. Les valeurs obtenues en 5180 sont basses ou négatives et indiquent l'influence d'eau d'origine météorique. Cette eau de pluie se serait infiltrée le long des filons depuis la surface du volcan et les aurait complètement hydrothermalisés en profondeur (situation encore visible à l'extérieur de l'auréole de contact), leur permettant ainsi de stocker l'eau nécessaire à leur fusion partielle ultérieure. L'interaction entre eau de pluie et filons a été d'autant plus importante que ces derniers étaient proches du contact avec l'intrusion, ce qui suggère que la circulation de ces eaux et leur interaction avec les roches a été favorisée par la chaleur fournie par l'intrusion elle-même. Un autre aspect de ce travail s'est focalisé sur la redistribution des éléments traces au sein des minéraux des filons basiques durant le métamorphisme de contact et la fusion partielle. Ainsi, le pyroxène de seconde génération est-il sensiblement enrichi en traces telles Zr, Hf, Y et les terres rares, par rapport au pyroxène magmatique originel, en relation avec la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments tels le sphène et la kaersutite. Cependant, les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux recristallisés des migmatites sont pratiquement les mêmes dans les leucosomes et les mélanosomes, suggérant une rééquilibration chimique complète durant le refroidissement de ces lithologies. Si certaines migmatites se sont comportées en système chimiquement fermé (hormis l'eau météorique), d'autres filons ont manifestement perdu une partie de leurs leucosomes, ainsi qu'en témoigne leur composition progressivement appauvrie en silice et autres éléments incompatibles mobiles, tels K et Rb à l'approche du contact de l'intrusion. Parallèlement à cette évolution chimique, les paragenèses hydrothermales distantes du contact sont progressivement remplacées par des paragenèses anhydres, puis par l'apparition des premiers leucosomes, tandis que les textures magmatiques initiales sont complètement effacées au profit d'une combinaison de textures magmatique dans les leucosomes et en mosaïque dans les mélanosomes. Enfin, la distribution spatiale des liquides de fusion partielle a été étudiée par microtomographie X de haute résolution, dans des filons contenant des entités ovoïdes leucocrates, sans doute d'anciennes amygdales à zéolites. Ces dernières ont été considérées comme des ellipsoïdes de la déformation finie. L'orientation de leur petit axe, perpendiculaire au plan défini par les veinules de leucosomes, indique que ces derniers représentent des plans de clivage perpendiculaires à la direction de raccourcissement maximum. Ainsi, la ségrégation des liquides de fusion partielle se serait faite dans les plans de compression et non dans des plans de dilatation, contrairement à ce que laisserait penser le sens commun.

Post-detection analysis for grating-based ultra-small angle X-ray scattering.

Until recently, the hard X-ray, phase-sensitive imaging technique called grating interferometry was thought to provide information only in real space. However, by utilizing an alternative approach to data analysis we demonstrated that the angular resolved ultra-small angle X-ray scattering distribution can be retrieved from experimental data. Thus, reciprocal space information is accessible by grating interferometry in addition to real space. Naturally, the quality of the retrieved data strongly depends on the performance of the employed analysis procedure, which involves deconvolution of periodic and noisy data in this context. The aim of this article is to compare several deconvolution algorithms to retrieve the ultra-small angle X-ray scattering distribution in grating interferometry. We quantitatively compare the performance of three deconvolution procedures (i.e., Wiener, iterative Wiener and Lucy-Richardson) in case of realistically modeled, noisy and periodic input data. The simulations showed that the algorithm of Lucy-Richardson is the more reliable and more efficient as a function of the characteristics of the signals in the given context. The availability of a reliable data analysis procedure is essential for future developments in grating interferometry.

Reggies/flotillins regulate E-cadherin-mediated cell contact formation by affecting EGFR trafficking.

The reggie/flotillin proteins are implicated in membrane trafficking and, together with the cellular prion protein (PrP), in the recruitment of E-cadherin to cell contact sites. Here, we demonstrate that reggies, as well as PrP down-regulation, in epithelial A431 cells cause overlapping processes and abnormal formation of adherens junctions (AJs). This defect in cell adhesion results from reggie effects on Src tyrosine kinases and epidermal growth factor receptor (EGFR): loss of reggies reduces Src activation and EGFR phosphorylation at residues targeted by Src and c-cbl and leads to increased surface exposure of EGFR by blocking its internalization. The prolonged EGFR signaling at the plasma membrane enhances cell motility and macropinocytosis, by which junction-associated E-cadherin is internalized and recycled back to AJs. Accordingly, blockage of EGFR signaling or macropinocytosis in reggie-deficient cells restores normal AJ formation. Thus, by promoting EGFR internalization, reggies restrict the EGFR signaling involved in E-cadherin macropinocytosis and recycling and regulate AJ formation and dynamics and thereby cell adhesion.

Zenith angle distributions at Super-Kamiokande and SNO and the solution of the solar neutrino problem

We have performed a detailed study of the zenith angle dependence of the regeneration factor and distributions of events at SNO and SK for different solutions of the solar neutrino problem. In particular, we discuss the oscillatory behavior and the synchronization effect in the distribution for the LMA solution, the parametric peak for the LOW solution, etc. A physical interpretation of the effects is given. We suggest a new binning of events which emphasizes the distinctive features of the zenith angle distributions for the different solutions. We also find the correlations between the integrated day-night asymmetry and the rates of events in different zenith angle bins. The study of these correlations strengthens the identification power of the analysis.

Fixed-angle elastic hadron scattering

null

Dynamics of driven three-dimensional thin films: from hdrophilic to superhydrophobic substrates

We study the forced displacement of a thin film of fluid in contact with vertical and inclined substrates of different wetting properties, that range from hydrophilic to hydrophobic, using the lattice-Boltzmann method. We study the stability and pattern formation of the contact line in the hydrophilic and superhydrophobic regimes, which correspond to wedge-shaped and nose-shaped fronts, respectively. We find that contact lines are considerably more stable for hydrophilic substrates and small inclination angles. The qualitative behavior of the front in the linear regime remains independent of the wetting properties of the substrate as a single dispersion relation describes the stability of both wedges and noses. Nonlinear patterns show a clear dependence on wetting properties and substrate inclination angle. The effect is quantified in terms of the pattern growth rate, which vanishes for the sawtooth pattern and is finite for the finger pattern. Sawtooth shaped patterns are observed for hydrophilic substrates and low inclination angles, while finger-shaped patterns arise for hydrophobic substrates and large inclination angles. Finger dynamics show a transient in which neighboring fingers interact, followed by a steady state where each finger grows independently.

Phosphorus extracted by ion exchange resins and mehlich-1 from oxisols (latosols) treated with different phosphorus rates and sources for varied soil-source contact periods

Despite the large number of studies addressing the quantification of phosphorus (P) availability by different extraction methods, many questions remain unanswered. The aim of this paper was to compare the effectiveness of the extractors Mehlich-1, Anionic Resin (AR) and Mixed Resin (MR), to determine the availability of P under different experimental conditions. The laboratory study was arranged in randomized blocks in a [(3 x 3 x 2) + 3] x 4 factorial design, with four replications, testing the response of three soils with different texture: a very clayey Red Latosol (LV), a sandy clay loam Red Yellow Latosol (LVA), and a sandy loam Yellow Latosol (LA), to three sources (triple superphosphate, reactive phosphate rock from Gafsa-Tunisia; and natural phosphate from Araxá-Minas Gerais) at two P rates (75 and 150 mg dm-3), plus three control treatments (each soil without P application) after four contact periods (15, 30, 60, and 120 days) of the P sources with soil. The soil acidity of LV and LVA was adjusted by raising base saturation to 60 % with the application of CaCO3 and MgCO3 at a 4:1 molar ratio (LA required no correction). These samples were maintained at field moisture capacity for 30 days. After the contact periods, the samples were collected to quantify the available P concentrations by the three extractants. In general, all three indicated that the available P-content in soils was reduced after longer contact periods with the P sources. Of the three sources, this reduction was most pronounced for triple superphosphate, intermediate for reactive phosphate, while Araxá phosphate was least sensitive to the effect of time. It was observed that AR extracted lower P levels from all three soils when the sources were phosphate rocks, while MR extracted values close to Mehlich-1 in LV (clay) and LVA (medium texture) for reactive phosphate. For Araxá phosphate, much higher P values were determined by Mehlich-1 than by the resins, because of the acidity of the extractor. For triple superphosphate, both resins extracted higher P levels than Mehlich-1, due to the consumption of this extractor, particularly when used for LV and LVA.