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Le programme « ABP, Amiante et bonnes pratiques », a proposé une étude intégrée et pluridisciplinaire depuis l’identification jusqu’au caractère pathogène des fibres issues des minéraux amiantifères présents en secteur minier néo-calédonien.- Au travers d’un échantillonnage d’un panel représentatif des asbestes présents (famille des serpentinites et des amphiboles), les minéralogies, les propriétés physico-chimiques et toxicologiques de ces minéraux amiantifères ont été caractérisées.- À noter que le programme ABP a apporté les premières données toxicologiques sur les fibres d’amiante néo-calédoniennes. Un intérêt particulier est porté sur l’antigorite, minéral fibreux très présent sur le territoire calédonien, notamment en secteur minier, mais non répertorié comme amiante dans la législation hors territoire.

In subduction zones many evidences confirm the circulation of fluids above the subducting slab and in the mantle wedge. The interaction of peridotites and water coming from the dehydration of the subducting slab favors the formation of antigorite serpentinites. Fluid-rock interactions include several processes: solid-state diffusion, percolation at grain boundaries and pressure-solution. In order to study the various interaction processes at the mantle wedge conditions, antigorite and water were interacted at high pressure (1.5-3.0 GPa) and high temperature (315-540°C) in a belt apparatus or in a diamond anvil cell. D2O-water was used as a tracer of D/H inter-diffusion processes in antigorite and in order to image circulation paths for aqueous fluids, and nickel tracers were used to image the recrystallizations. The analyses of single-crystals with a Raman spectrometer and nano-SIMS lead to a D/H inter-diffusion law in antigorite: DD/H (m2/s) = 7.09 x 10-3 x exp(-202(-33/+70) (kJ/mol) /RT). The sample deformation, due to the non-hydrostatic pressure in the belt apparatus, is localized in shear zones; it raises the porosity (up to 10 fractures/µm) and enhances the fluid-rock interactions. Textures of pore alignments were identify as active circulation paths for fluids from the comparison of maps of fluid-rock interactions and high resolution SEM images. Nickel-rich recrystallizations were studied with EDX analyses and backscattered electron imaging. Crystallization velocities raises with increasing temperature and pressure; Dans les zones de subduction, de nombreux indices attestent la circulation de fluides au-dessus de la plaque plongeante et dans le coin de manteau. L'interaction de péridotites avec des fluides aqueux issus de la déshydratation de la plaque plongeante favorise la formation de serpentinites à antigorite. Les interactions fluides-roche se font sous plusieurs formes : diffusion à l'état solide, percolation aux joints de grains et pression-solution. Afin d'étudier ces différentes interactions dans les conditions du coin de manteau, de l'antigorite et de l'eau ont été placées à haute pression (1.5-3.0 GPa) et haute température (315-540°C) dans une presse Belt ou une cellule à enclumes de diamant. De l'eau D2O a permis de suivre les processus d'inter-diffusion D/H dans l'antigorite et d'identifier les chemins de circulation de fluides et des traceurs de nickel ont été utilisés pour imager les recristallisations. L'analyse de monocristaux par spectroscopie Raman et nano-SIMS a permis de déterminer une loi d'inter-diffusion D/H pour l'antigorite : DD/H (m2/s) = 7.09 x 10-3 x exp(-202(-33/+70) (kJ/mol) /RT). La déformation de l'échantillon est localisées dans des zones de cisaillement ; elle augmente la porosité (jusqu'à 10 fractures/µm) et favorise les interactions fluides-roche. Des textures d'alignement de pores ont été identifiées comme des chemins actifs de circulation de fluides par la comparaison des volumes d'interaction fluides-roche et d'images MEB à haute résolution. Les recristallisations riches en nickel ont été étudiées par analyse EDX et imagerie en électrons rétrodiffusés. Les vitesses de cristallisation augmentent avec la température et la pression

Intermediate-depth earthquakes (30-300 km) have been extensively documented within subducting oceanic slabs but their physical mechanisms remain enigmatic. Earthquakes occur both in the upper and lower Wadati-Benioff planes. The latter is located in the mantle of the subducted oceanic lithosphere, 15-40 km below the plate interface, and is thought to be due to the dehydration of antigorite, the high-temperature serpentine.To test this hypothesis and understand which mechanism is at play in the lower plane, both experiments (Griggs and D-DIA) and field work (Balmuccia, Italy) have been performed.Artificial peridotites were dehydrated during deformation at upper mantle conditions. Between 1 and 3.5 GPa, acoustic emissions are recorded in samples with only 5 vol.% antigorite. Associated microfaults are sealed by fluid-bearing pseudotachylytes, showing that antigorite destabilization triggered dynamic shear failure and frictional melting of olivine. These results lead to a model in which dehydration-induced stress transfer, rather than fluid overpressure, is the trigger of mantle rocks embrittlement.Simultaneously, a pseudotachylyte from the Balmuccia peridotite reveals the recorded sliding history of an ancient Mw > 6 earthquake. The co-seismic fault lubrication is complete and transient, as the melt could rapidly flow into tensile fractures generated by the rupture front pass through, possibly faster than it is produced. Melt suction within the fractures led to rapid cooling and may have promoted strength recovery and sliding arrest.This natural pseudotachylyte, one million times larger than the experimental ones, has formed at the same pressure and temperature. The high similarity between those experimental and natural faults indicates a similar mechanism at both scales, and thus that the experiments show a rupture mechanism representative of what happens in nature. Furthermore, H2O, found fossilized in the pseudotachylyte, was somehow present during the seismic rupture.This work reconciles decades of apparently contradictory studies on the possible link between mantle earthquakes and serpentine dehydration. At a certain scale, an antigorite fraction as low as 5 vol.% is sufficient to trigger seismicity, which could therefore ultimately be seen as an indicator for the degree of hydration in the lithospheric mantle.; Les séismes intermédiaires (30-300 km) ont été largement documentés dans les plaques océaniques en subduction mais leur mécanisme physique reste énigmatique. Des séismes se produisent dans les plans de Wadati-Bénioff supérieur et inférieur. Ce dernier se situe dans le manteau lithosphérique plongeant, 15 à 40 km sous l’interface de subduction, et est considéré dû à la déshydratation de l’antigorite, serpentine de haute température.Pour tester cette hypothèse et comprendre quel mécanisme est en jeu dans le plan inférieur, des expérimentations (Griggs et D-DIA) et une étude de terrain (Balmuccia, Italie) ont été effectuées.Des péridotites artificielles ont été déshydratées pendant leur déformation dans des conditions typiques du manteau supérieur (1 à 3.5 GPa). Des émissions acoustiques sont enregistrées dans des échantillons comportant 5 %vol. d’antigorite. Les microfailles associées sont scellées par des pseudotachylites contenant des fluides, montrant que la déstabilisation de l’antigorite a déclenché une rupture dynamique et la fusion de l’olivine sur la surface de faille. Ces résultats mènent à l’établissement d’un model dans lequel un transfert de contrainte induit par déshydratation, et non par surpression de fluides, est le déclencheur de la fragilisation des roches du manteau.Parallèlement, une pseudotachylite de la péridotite de Balmuccia révèle l’enregistrement de l’histoire du glissement d’un séisme fossile de magnitude Mw > 6. La lubrification co-sismique est complète et transitoire, car le magma peut rapidement s’écouler dans les fentes en tension lors du passage du front de rupture, peut-être plus vite qu’il n’est produit. L’aspiration du magma mènerait à un refroidissement permettant le rétablissement de la résistance et l’arrêt du glissement.Cette pseudotachylite naturelle, un million de fois plus grande que son analogue expérimental, s’est formée dans les mêmes conditions de pression et de température. La grande similitude entre ces failles sur le terrain et au laboratoire indique un mécanisme similaire, et donc que les expériences montrent un mécanisme de rupture représentatif de ce qui se passe dans la nature. D’autre part, de l’H2O, trouvée fossilisée dans la pseudotachylite, était présente pendant la rupture sismique.Ce travail réconcilie des décennies d’études semblant contradictoires sur le lien entre séismes mantelliques et déshydratation de l’antigorite. À une certain échelle, une fraction d’antigorite de seulement 5 %vol. suffit à déclencher une sismicité, qui pourrait finalement être vue comme un indicateur du degré d’hydratation dans le manteau lithosphérique.

In subduction zones many evidences confirm the circulation of fluids above the subducting slab and in the mantle wedge. The interaction of peridotites and water coming from the dehydration of the subducting slab favors the formation of antigorite serpentinites. Fluid-rock interactions include several processes: solid-state diffusion, percolation at grain boundaries and pressure-solution. In order to study the various interaction processes at the mantle wedge conditions, antigorite and water were interacted at high pressure (1.5-3.0 GPa) and high temperature (315-540°C) in a belt apparatus or in a diamond anvil cell. D2O-water was used as a tracer of D/H inter-diffusion processes in antigorite and in order to image circulation paths for aqueous fluids, and nickel tracers were used to image the recrystallizations. The analyses of single-crystals with a Raman spectrometer and nano-SIMS lead to a D/H inter-diffusion law in antigorite: DD/H (m2/s) = 7.09 x 10-3 x exp(-202(-33/+70) (kJ/mol) /RT). The sample deformation, due to the non-hydrostatic pressure in the belt apparatus, is localized in shear zones; it raises the porosity (up to 10 fractures/µm) and enhances the fluid-rock interactions. Textures of pore alignments were identify as active circulation paths for fluids from the comparison of maps of fluid-rock interactions and high resolution SEM images. Nickel-rich recrystallizations were studied with EDX analyses and backscattered electron imaging. Crystallization velocities raises with increasing temperature and pressure, Dans les zones de subduction, de nombreux indices attestent la circulation de fluides au-dessus de la plaque plongeante et dans le coin de manteau. L'interaction de péridotites avec des fluides aqueux issus de la déshydratation de la plaque plongeante favorise la formation de serpentinites à antigorite. Les interactions fluides-roche se font sous plusieurs formes : diffusion à l'état solide, percolation aux joints de grains et pression-solution. Afin d'étudier ces différentes interactions dans les conditions du coin de manteau, de l'antigorite et de l'eau ont été placées à haute pression (1.5-3.0 GPa) et haute température (315-540°C) dans une presse Belt ou une cellule à enclumes de diamant. De l'eau D2O a permis de suivre les processus d'inter-diffusion D/H dans l'antigorite et d'identifier les chemins de circulation de fluides et des traceurs de nickel ont été utilisés pour imager les recristallisations. L'analyse de monocristaux par spectroscopie Raman et nano-SIMS a permis de déterminer une loi d'inter-diffusion D/H pour l'antigorite : DD/H (m2/s) = 7.09 x 10-3 x exp(-202(-33/+70) (kJ/mol) /RT). La déformation de l'échantillon est localisées dans des zones de cisaillement ; elle augmente la porosité (jusqu'à 10 fractures/µm) et favorise les interactions fluides-roche. Des textures d'alignement de pores ont été identifiées comme des chemins actifs de circulation de fluides par la comparaison des volumes d'interaction fluides-roche et d'images MEB à haute résolution. Les recristallisations riches en nickel ont été étudiées par analyse EDX et imagerie en électrons rétrodiffusés. Les vitesses de cristallisation augmentent avec la température et la pression

Ce rapport présente la synthèse, issue du rapport scientifique final, des résultats du programme « ABP, Amiante et bonnes pratiques ».- Le programme ABP a proposé une étude intégrée et pluridisciplinaire depuis l’identification jusqu’au caractère pathogène des fibres issues des minéraux amiantifères présents en secteur minier néo-calédonien.- Au travers d’un échantillonnage d’un panel représentatif des asbestes présents (famille des serpentinites et des amphiboles), les minéralogies, les propriétés physico-chimiques et toxicologiques de ces minéraux amiantifères ont été caractérisées.- À noter que le programme ABP a apporté les premières données toxicologiques sur les fibres d’amiante néo-calédoniennes. Un intérêt particulier est porté sur l’antigorite, minéral fibreux très présent sur le territoire calédonien, notamment en secteur minier, mais non répertorié comme amiante dans la législation hors territoire.

Serpentinites are an important component of the oceanic lithosphere formed at (ultra-) slow spreading ridges. Because these rocks are a large reservoir of water, fluid mobile elements (FME), halogens and volatiles, it has been proposed that they play a major role during chemical exchange occurring between the subducted lithosphere and the mantle wedge in subduction zones. The aim of my PhD was to characterize the nature and the composition of the fluids transferred from the slab to the mantle wedge by studying metamorphic alpine ophiolites. Those ones are mostly composed of serpentinites and have recorded different metamorphic conditions modeling a subduction gradient. The petrological studies of alpine ophiolites demonstrate that they record different serpentinization and deserpentinization steps: (1) from oceanic serpentinization and the formation of lizardite and chrysotile assemblages, (2) to the prograde destabilization of oceanic serpentine into antigorite, from greenshist to blueschist facies, and (3) finally the dehydration of antigorite into secondary olivine at eclogite facies. The chemical analyses of trace elements by LA-ICPMS and volatiles and halogens by SIMS show that during subduction, the serpentinization processes took place in a relatively closed system without significant external fluid contamination from sediments. In the shallowest part of the oceanic lithosphere, the deformation enhances the mobility of trace elements and permits their redistribution and the homogenization of antigorite composition at kilometric scale. While in the deepest part, the trace element mobility is reduced and localized in metamorphic veins that correspond to channel fluid flows. The successive crystallization of antigorite and secondary olivine are accompanied by a decrease of FME (B, Li, As, Sb, Ba, Cs…), halogens (F, Cl) and volatiles (S) concentrations. The quantification of Fe3+/FeTot by wet chemistry and XANES spectroscopy in serpentinites and serpentine show that, in the first stages of subduction, the transition lizardite to antigorite is accompanied by a strong reduction of the iron. This reduction is nonlinear with metamorphic grade, but also depends on the initial chemistry of the peridotitic protolith. At higher metamorphic grade, the beginning of the deserpentinization process occurs in a ferrous environment, leading to a new oxidation of the remaining antigorite. To conclude, serpentinites are a vector of element transfer from the ridge to subduction zones. During subduction and during the phase changes of serpentine, the FME, volatile and halogen concentrations of serpentine decrease, suggesting that they are removed in a fluid phase that can potentially contaminate the mantle wedge. The composition and the nature of this fluid phase vary during prograde metamorphism. In the first stages of subduction, during the transition lizardite to antigorite, the released fluids are FME, volatiles and halogens rich. They could oxidize the mantle wedge peridotite (e.g. SOX, H2O or CO2) where they allow the crystallization of a FME, volatils and halogens-rich serpentine. At greater depth, the formation of a Fe3+-rich antigorite associated with secondary olivine suggests a H2 production during slab dehydration., Les serpentinites sont un composant important de la lithosphère océanique formée niveau de rides lentes à ultra-lentes. Ces roches représentant un vaste réservoir de l'eau, d’éléments mobiles dans les fluides (FME), halogènes et volatils, il a été proposé qu'elles jouent un rôle important pendant l'échange chimique se produisant entre la lithosphère subduite et le coin mantellique dans des zones de subduction. L’objectif de mon doctorat a été de caractériser la nature et la composition des fluides transférés depuis la plaque plongeante jusqu’au coin mantellique en étudiant des ophiolites alpines métamorphiques. Celles-ci se composent en grande partie de serpentinites et ont enregistré différentes conditions métamorphiques modélisant un gradient de subduction. Les études pétrologiques des ophiolites alpines montrent que celles-ci ont enregistré différentes étapes de serpentinisation et de déserpentinisation : (1) serpentinisation océanique et la formation d’assemblages à lizardite et à chrysotile ; (2) déstabilisation prograde de la serpentine océanique en antigorite, à la transition des faciès schistes verts – schistes bleus ; (3)déshydratation de l'antigorite en olivine secondaire dans les conditions du facies d'éclogite. Les analyses chimiques des éléments en trace par LA-ICPMS et constituants volatils et halogènes par SIMS prouvent que, pendant la subduction, les processus de serpentinisation se sont réalisés sans contamination significative par des fluides externes provenant de la déshydratation des sédiments. Dans la partie la superficielle de la lithosphère océanique, la déformation augmente la mobilité des éléments en trace et permet leur redistribution et l'homogénéisation de la composition d'antigorite à l'échelle kilométrique. Au contraire, dans la partie la plus profonde de la lithosphère serpentinisée, la mobilité des éléments en trace est réduite et localisée dans des veines métamorphiques qui constituent des chenaux de circulation des fluides. Les cristallisations successives de l'antigorite et de l'olivine secondaire sont accompagnés d'une diminution des concentrations en FME (B, Li, As, Sb, Ba, Rb, Cs…), halogènes (F, Cl) et volatils (S). La quantification de Fe3+/FeTotal, par chimie humide et spectroscopie XANES, des serpentinites et serpentines montrent que, dans les premières phases de subduction, la transition de lizardite en antigorite est accompagnée d'une réduction forte du fer. Cette réduction est non linéaire avec le degré métamorphique, mais dépend également de la chimie initiale du protolithe péridotitique. À un degré métamorphique plus élevée, le début du processus de déserpentinisation se produit dans un environnement ferreux, menant à une nouvelle oxydation de l'antigorite résiduelle. En conclusion, les serpentinites sont un vecteur de transfert d'éléments depuis la ride jusqu’aux zones de subduction. Pendant la subduction et pendant les changements de phases de la serpentine, les teneurs en FME, en éléments volatils et halogènes de la serpentine diminuent, suggérant que ces éléments sont soustraits dans une phase fluide qui peut potentiellement contaminer le coin mantellique. La nature de ce fluide varie au cours de la subduction. Dans les premiers kilomètres de la subduction, lors de la transition lizardite vers antigorite, les fluides relâchés sont riches en FME, volatils et halogènes. Ils pourraient oxyder le coin mantellique (e.g. SOX, H2O ou CO2) où ils initieraient la cristallisation d’une serpentine riche en ces éléments. A l’inverse, à plus grande profondeur, la déshydratation de l’antigorite libère une quantité moindre de FME, volatils et halogènes. De plus, l’observation d’antigorite riche en Fe3+ associée à l’olivine de déserpentinisation pourrait suggérer la production d’hydrogène lors de la déshydratation de la plaque plongeante.

En Nouvelle-Calédonie, la présence d’amiante dans l’environnement naturel concerne plusieurs grands domaines géologiques, dont la nappe des péridotites. - Les objectifs de l’étude à laquelle le présent rapport est attaché ont été de compléter les connaissances fondamentales sur ces occurrences d’amiante dans les massifs de péridotite, tant au plan géologique que minéralogique, avec pour finalité la recherche de critères permettant à la profession minière de mieux contrôler ces occurrences. - Les résultats de cette étude ont fait l’objet de la publication d’un rapport distinct (Rapport BRGM/RP-60192-FR). Le présent rapport synthétise l’ensemble des résultats obtenus sous la forme d’un atlas destiné à aider la profession minière à identifier les occurrences présentes sur mine.

En Nouvelle-Calédonie, la présence d’amiante dans l’environnement naturel concerne plusieurs grands domaines géologiques, dont la nappe des péridotites. - Les objectifs de l’étude à laquelle le présent rapport est attaché ont été de compléter les connaissances fondamentales sur ces occurrences d’amiante dans les massifs de péridotite, tant au plan géologique que minéralogique, avec pour finalité la recherche de critères permettant à la profession minière de mieux contrôler ces occurrences. - Les résultats de cette étude ont fait l’objet de la publication d’un rapport distinct (Rapport BRGM/RP-60192-FR). Le présent rapport synthétise l’ensemble des résultats obtenus sous la forme d’un atlas destiné à aider la profession minière à identifier les occurrences présentes sur mine.

Background: Asbestos groups mainly two families of fibrous silicate minerals: serpentines and amphiboles, of which 6 minerals are used for industry and diagnosed by agrees laboratories. Inhalation of asbestos fibres is responsible for lung cancers and malignant pleural mesothelioma. In natural environment, asbestos is commonly found in serpentinites. In 1980, mineralogical analysis showed the presence of asbestos in nickel ore specimens from NC. However, a study established in 1995 a relationship between excess cases of pleural cancer in NC and a traditional whitewash of houses, called “Pö”. Four successive steps set up our study: we first studied the spacial distribution of cancer incidences in NC to check the over incidence of mesothelioma and lung cancer, then we lead a case-control study of mesothelioma in order to identify high risk areas and main risk factors, third we carried out epidemiological, geological and mineralogical investigations in high incidence areas, finally we analysed the clusters of the disease and we performed an ecological study to assess the associations with environmental factors. Objectives: Main objectives were to highlight high risk populations, to study the spatial and temporal variation of mesothelioma in NC and to analyse its association with environmental factors. Methods: From the Cancer Registry of NC, we calculated world age standardized incidences (ASR) of cancers by sex, age group, ethnic group and site, and analysed their trends for the past 30 years. Then we compared malignant pleural mesothelioma diagnosed between 1984 and 2002 with controls selected from the cancer registry. Pö, mining activity and serpentinite in surface soil were analyzed using a qualitative method comparing communes of residence with and without mesothelioma cases, and a quantitative linear regression.In the third step we rebuilt the residential and occupational history of cases living in the highest risk areas, we looked for the asbestos sources in the geological environment, and we checked the presence of fibres by using mineralogical analysis of samples. Then all the 109 mesothelioma cases recorded in the Cancer Registry of New Caledonia for the 1984-2008 period were investigated. We conducted an ecological study in the 100 tribes of a large study area including the highest incidence communes. Spatial, temporal and space-time cluster analyses were performed. Associations with environmental factors were assessed using logistic and Poisson regressions analyses. Confidence intervals of incidence rates, odds ratios (OR) and incidence rate ratios (IRR) are given at 95% level, under the assumption that observed distribution follows a Poisson distribution.Results:Analysis of cancer incidence in NC for the past 30 years showed an over incidence of lung cancers and mesothelioma in both sexes, particularly in Melanesians of Northern Province. Sixty-eight mesothelioma cases were included in the case-control study. Melanesians had the highest risk (OR = 16.18; 95% CI = [5.68; 49.64]) compared to Europeans. The sex ratio close to 1 and the number of young cases were consistent with environmental exposure in this group. Two high risk areas were highlighted: Houailou-Bourail (35% of cases) and Koné-Touho-Poindimié (20% of cases). Mining activity and Pö were not significant risk factors. The existence of a significant relationship between soil containing serpentinite and mesothelioma was demonstrated (p = 0.017). We noticed the presence of numerous serpentinite quarries in the highest risk areas, whose main fibrous mineral was antigorite. Our investigations showed also that Pöwas not always made of tremolite. It could be made of coral, clay or silica. This use was given up since the 1960’s in Houaïlou area while it was present until the last 1990’s in some tribes of Hienghène and Poya.The highest mesothelioma incidence was observed in the Houaïlou area (ASR=128.7 per 100,000 person-years; 95%CI: 70.41–137.84). A significant spatial cluster grouped 18 tribes (31 observed cases vs 8.12 expected cases,p=0.001), but no significant temporal clusters were identified. The ecological analyses identified serpentinite on roads as the greatest environmental risk factor: OR = 495.0, 95%CI: 46.2–4679.7; multivariate IRR=13.0, 95%CI: 10.2-16.6. The risk increased with serpentinite surface, proximity to serpentinite quarries and distance to the peridotite massif. The association with serpentines, particularly antigorite, was stronger than for amphiboles. Living on a slope and close to dense vegetation appeared protective. The use of whitewash was not associated with mesothelioma incidence.Conclusions: This study demonstrated that the use of serpentinite to cover roads is a major environmental risk factor for mesothelioma in NC. It is urgent to finish the census of serpentinite quarries, to ban their use, to neutralize them and the roads covered with this material. Our work shows also that antigorite may release fibers which are dangerous for human health. This mineral should be added on the list of asbestos fibers to diagnose in the analysis of natural environment samples., Introduction. L’amiante regroupe principalement deux familles de minéraux silicatés fibreux : les serpentines et les amphiboles, dont seulement six minéraux sont utilisés pour l’industrie et recherchés par les laboratoires d’analyse agréés. L’inhalation de fibres d’amiante est responsable de graves maladies respiratoires, dont les cancers du poumon et les mésothéliomes malins pleuraux. Dans l’environnement naturel, l’amiante est généralement associé aux roches ultrabasiques et aux serpentinites. En 1980, des analyses minéralogiques ont montré la présence de fibres d’amiante dans des échantillons de minerai de nickel provenant de Nouvelle-calédonie (NC). Une étude établissait cependant en 1995 le lien entre les excès de cas de cancers pleuraux et le blanchissement des habitations avec une chaux locale, appelée « Pö ». Nos travaux de recherche se sont déroulés suivant quatre étapes : nous avons d’abord étudié la distribution des incidences des cancers en NC afin de vérifier l’incidence anormale des mésothéliomes et des cancers pulmonaires, puis nous avons conduit une étude cas-témoins sur les mésothéliomes malins pleuraux pour identifier les groupes et les communes à risque, ainsi que les principaux facteurs de risque ; en troisième étape nous avons mené des enquêtes épidémiologiques, géologiques et minéralogiques dans les secteurs à plus forte incidence, enfin nous avons analysé les clusters de la maladie et réalisé une étude écologique à l’échelle des tribus. Objectifs. Les principaux objectifs de notre travail étaient de cibler les populations à risque, d’étudier les variations spatiales et temporelles du mésothéliiome en NC et d’analyser les associations avec les différents facteurs environnementaux.Méthodes : Les incidences standardisées sur l’âge à la population mondiale des cancers ont été étudiées à partir des données du registre du cancer de Nouvelle-Calédonie, ainsi que leur évolution sur les 30 dernières années. Puis les mésothéliomes malins pleuraux ont été comparés avec des témoins issus du registre. Le Pö, l’activité minière et la présence de serpentinite dans le sol ont été analysés de façon uni et multivariée selon deux méthodes : une analyse qualitative comparait les communes de résidence des cas de mésothéliome avec celles indemnes de cas, puis une analyse quantitative par la régression linéaire prenait en compte les taux d’incidence. La troisième étape de mes travaux consistait à reconstruire l’histoire résidentielle et professionnelle des cas de mésothéliome dans les régions à plus haut risque, à rechercher toutes les sources d’amiante possible dans l’environnement géologique et à vérifier la présence de fibres par l’analyse minéralogique des échantillons. L’ensemble des 109 cas de mésothéliome enregistrés de 1984 à 2008 inclus a été investigué. Une étude écologique a été menée sur les 100 tribus d’un large secteur d’étude, incluant les zones à plus haut risque et des régions sans cas. Les clusters spatiaux, temporels et spatio-temporels ont été analysés. Les associations avec les facteurs environnementaux ont été évaluées en utilisant la régression logistique et la régression de Poisson. Les intervalles de confiance des taux d’incidences, des odds ratios (OR) et des incidences rates ratios (IRR) sont donnés à 95%, sous l’hypothèse que la distribution observée suit une loi de Poisson.Résultats : L’analyse des cancers enregistrés sur les 30 dernières années en Nouvelle-Calédonie montre la sur incidence des cancers respiratoires et des mésothéliomes malins dans les deux sexes, en particulier chez les Mélanésiens en Province Nord. Soixante-huit cas de mésothéliome ont été inclus dans l’étude cas-témoins. Le groupe le plus touché était celui des Mélanésiens, avec un OR de 16,18 (95% CI : [5.68; 49.64]) comparé aux Européens, et un sexe ratio proche de 1 confirmant une exposition environnementale dès l’enfance pour ce groupe. Deux secteurs à risque étaient mis en évidence : Houaïlou-Bourail (35% des cas) et Koné-Touho-Poindimié (20% des cas). L’activité minière et le Pö n’étaient pas significativement liés à l’incidence, alors qu’une relation significative était mise en évidence entre le mésothéliome et la présence de serpentinite dans le sol (p = 0.017).Au cours de nos enquêtes, nous avons constaté l’existence de nombreuses carrières de serpentinite, dont le principal minéral fibreux était l’antigorite. Nous avons aussi découvert que le Pö n’était pas toujours trémolitique ; il pouvait être fait à partir de corail, d’argile ou de silice selon les régions. L’usage du Pö a disparu dans la région de Houaïlou à partir des années 1960, alors qu’il était utilisé jusqu’à la fin des années 1990 dans certaines tribus de Poya et de Hienghène.La plus forte incidence du mésothéliome était observée à Houaïlou (ASR=128.7 pour 100,000 personnes-années; 95%CI: 70.41–137.84), où un cluster spatial significatif rassemblait 18 tribus (31 cas observés vs 8.12 cas attendus, p=0.001). Deux autres clusters, non significatifs, ont été retrouvés à Koné et à Poindimié ; aucun cluster temporel n’a été identifié. Les analyses écologiques ont identifié la présence de serpentinite sur routes comme étant le principal facteur de risque: OR = 495.0, 95%CI: 46.2–4679.7; multivariate IRR=13.0, 95%CI: 10.2-16.6. Le risque croit avec la surface de serpentinite, la proximité aux carrières de serpentinite et la distance au massif de peridotite. L’association de la maladie avec les serpentines, en particulier l’antigorite, est plus importante qu’avec les amphiboles. Une forte pente, ainsi qu’une couverture végétale dense, apparaissent comme des facteurs protecteurs. L’utilisation du Pötrémolitique n’est pas associée avec l’incidence de la maladie. Conclusions: Cette étude révèle que l’utilisation de serpentinite pour encaillasser les routes représente un facteur d’exposition majeur à l’amiante en NC. Il est urgent de terminer le recensement des carrières de serpentinite, d’en interdire l’utilisation et de les neutraliser, et d’en faire de même pour les routes recouvertes avec ce matériau.Nos travaux ont également montré que l’antigorite pouvait libérer des fibres dangereuses pour la santé humaine. Ce minéral devrait être ajouté sur la liste des fibres d’amiante à rechercher dans les analyses d’échantillons d’origine environnementale.

Background: Asbestos groups mainly two families of fibrous silicate minerals: serpentines and amphiboles, of which 6 minerals are used for industry and diagnosed by agrees laboratories. Inhalation of asbestos fibres is responsible for lung cancers and malignant pleural mesothelioma. In natural environment, asbestos is commonly found in serpentinites. In 1980, mineralogical analysis showed the presence of asbestos in nickel ore specimens from NC. However, a study established in 1995 a relationship between excess cases of pleural cancer in NC and a traditional whitewash of houses, called “Pö”. Four successive steps set up our study: we first studied the spacial distribution of cancer incidences in NC to check the over incidence of mesothelioma and lung cancer, then we lead a case-control study of mesothelioma in order to identify high risk areas and main risk factors, third we carried out epidemiological, geological and mineralogical investigations in high incidence areas, finally we analysed the clusters of the disease and we performed an ecological study to assess the associations with environmental factors. Objectives: Main objectives were to highlight high risk populations, to study the spatial and temporal variation of mesothelioma in NC and to analyse its association with environmental factors. Methods: From the Cancer Registry of NC, we calculated world age standardized incidences (ASR) of cancers by sex, age group, ethnic group and site, and analysed their trends for the past 30 years. Then we compared malignant pleural mesothelioma diagnosed between 1984 and 2002 with controls selected from the cancer registry. Pö, mining activity and serpentinite in surface soil were analyzed using a qualitative method comparing communes of residence with and without mesothelioma cases, and a quantitative linear regression.In the third step we rebuilt the residential and occupational history of cases living in the highest risk areas, we looked for the asbestos sources in the geological environment, and we checked the presence of fibres by using mineralogical analysis of samples. Then all the 109 mesothelioma cases recorded in the Cancer Registry of New Caledonia for the 1984-2008 period were investigated. We conducted an ecological study in the 100 tribes of a large study area including the highest incidence communes. Spatial, temporal and space-time cluster analyses were performed. Associations with environmental factors were assessed using logistic and Poisson regressions analyses. Confidence intervals of incidence rates, odds ratios (OR) and incidence rate ratios (IRR) are given at 95% level, under the assumption that observed distribution follows a Poisson distribution.Results:Analysis of cancer incidence in NC for the past 30 years showed an over incidence of lung cancers and mesothelioma in both sexes, particularly in Melanesians of Northern Province. Sixty-eight mesothelioma cases were included in the case-control study. Melanesians had the highest risk (OR = 16.18; 95% CI = [5.68; 49.64]) compared to Europeans. The sex ratio close to 1 and the number of young cases were consistent with environmental exposure in this group. Two high risk areas were highlighted: Houailou-Bourail (35% of cases) and Koné-Touho-Poindimié (20% of cases). Mining activity and Pö were not significant risk factors. The existence of a significant relationship between soil containing serpentinite and mesothelioma was demonstrated (p = 0.017). We noticed the presence of numerous serpentinite quarries in the highest risk areas, whose main fibrous mineral was antigorite. Our investigations showed also that Pöwas not always made of tremolite. It could be made of coral, clay or silica. This use was given up since the 1960’s in Houaïlou area while it was present until the last 1990’s in some tribes of Hienghène and Poya.The highest mesothelioma incidence was observed in the Houaïlou area (ASR=128.7 per 100,000 person-years; 95%CI: 70.41–137.84). A significant spatial cluster grouped 18 tribes (31 observed cases vs 8.12 expected cases,p=0.001), but no significant temporal clusters were identified. The ecological analyses identified serpentinite on roads as the greatest environmental risk factor: OR = 495.0, 95%CI: 46.2–4679.7; multivariate IRR=13.0, 95%CI: 10.2-16.6. The risk increased with serpentinite surface, proximity to serpentinite quarries and distance to the peridotite massif. The association with serpentines, particularly antigorite, was stronger than for amphiboles. Living on a slope and close to dense vegetation appeared protective. The use of whitewash was not associated with mesothelioma incidence.Conclusions: This study demonstrated that the use of serpentinite to cover roads is a major environmental risk factor for mesothelioma in NC. It is urgent to finish the census of serpentinite quarries, to ban their use, to neutralize them and the roads covered with this material. Our work shows also that antigorite may release fibers which are dangerous for human health. This mineral should be added on the list of asbestos fibers to diagnose in the analysis of natural environment samples.; Introduction. L’amiante regroupe principalement deux familles de minéraux silicatés fibreux : les serpentines et les amphiboles, dont seulement six minéraux sont utilisés pour l’industrie et recherchés par les laboratoires d’analyse agréés. L’inhalation de fibres d’amiante est responsable de graves maladies respiratoires, dont les cancers du poumon et les mésothéliomes malins pleuraux. Dans l’environnement naturel, l’amiante est généralement associé aux roches ultrabasiques et aux serpentinites. En 1980, des analyses minéralogiques ont montré la présence de fibres d’amiante dans des échantillons de minerai de nickel provenant de Nouvelle-calédonie (NC). Une étude établissait cependant en 1995 le lien entre les excès de cas de cancers pleuraux et le blanchissement des habitations avec une chaux locale, appelée « Pö ». Nos travaux de recherche se sont déroulés suivant quatre étapes : nous avons d’abord étudié la distribution des incidences des cancers en NC afin de vérifier l’incidence anormale des mésothéliomes et des cancers pulmonaires, puis nous avons conduit une étude cas-témoins sur les mésothéliomes malins pleuraux pour identifier les groupes et les communes à risque, ainsi que les principaux facteurs de risque ; en troisième étape nous avons mené des enquêtes épidémiologiques, géologiques et minéralogiques dans les secteurs à plus forte incidence, enfin nous avons analysé les clusters de la maladie et réalisé une étude écologique à l’échelle des tribus. Objectifs. Les principaux objectifs de notre travail étaient de cibler les populations à risque, d’étudier les variations spatiales et temporelles du mésothéliiome en NC et d’analyser les associations avec les différents facteurs environnementaux.Méthodes : Les incidences standardisées sur l’âge à la population mondiale des cancers ont été étudiées à partir des données du registre du cancer de Nouvelle-Calédonie, ainsi que leur évolution sur les 30 dernières années. Puis les mésothéliomes malins pleuraux ont été comparés avec des témoins issus du registre. Le Pö, l’activité minière et la présence de serpentinite dans le sol ont été analysés de façon uni et multivariée selon deux méthodes : une analyse qualitative comparait les communes de résidence des cas de mésothéliome avec celles indemnes de cas, puis une analyse quantitative par la régression linéaire prenait en compte les taux d’incidence. La troisième étape de mes travaux consistait à reconstruire l’histoire résidentielle et professionnelle des cas de mésothéliome dans les régions à plus haut risque, à rechercher toutes les sources d’amiante possible dans l’environnement géologique et à vérifier la présence de fibres par l’analyse minéralogique des échantillons. L’ensemble des 109 cas de mésothéliome enregistrés de 1984 à 2008 inclus a été investigué. Une étude écologique a été menée sur les 100 tribus d’un large secteur d’étude, incluant les zones à plus haut risque et des régions sans cas. Les clusters spatiaux, temporels et spatio-temporels ont été analysés. Les associations avec les facteurs environnementaux ont été évaluées en utilisant la régression logistique et la régression de Poisson. Les intervalles de confiance des taux d’incidences, des odds ratios (OR) et des incidences rates ratios (IRR) sont donnés à 95%, sous l’hypothèse que la distribution observée suit une loi de Poisson.Résultats : L’analyse des cancers enregistrés sur les 30 dernières années en Nouvelle-Calédonie montre la sur incidence des cancers respiratoires et des mésothéliomes malins dans les deux sexes, en particulier chez les Mélanésiens en Province Nord. Soixante-huit cas de mésothéliome ont été inclus dans l’étude cas-témoins. Le groupe le plus touché était celui des Mélanésiens, avec un OR de 16,18 (95% CI : [5.68; 49.64]) comparé aux Européens, et un sexe ratio proche de 1 confirmant une exposition environnementale dès l’enfance pour ce groupe. Deux secteurs à risque étaient mis en évidence : Houaïlou-Bourail (35% des cas) et Koné-Touho-Poindimié (20% des cas). L’activité minière et le Pö n’étaient pas significativement liés à l’incidence, alors qu’une relation significative était mise en évidence entre le mésothéliome et la présence de serpentinite dans le sol (p = 0.017).Au cours de nos enquêtes, nous avons constaté l’existence de nombreuses carrières de serpentinite, dont le principal minéral fibreux était l’antigorite. Nous avons aussi découvert que le Pö n’était pas toujours trémolitique ; il pouvait être fait à partir de corail, d’argile ou de silice selon les régions. L’usage du Pö a disparu dans la région de Houaïlou à partir des années 1960, alors qu’il était utilisé jusqu’à la fin des années 1990 dans certaines tribus de Poya et de Hienghène.La plus forte incidence du mésothéliome était observée à Houaïlou (ASR=128.7 pour 100,000 personnes-années; 95%CI: 70.41–137.84), où un cluster spatial significatif rassemblait 18 tribus (31 cas observés vs 8.12 cas attendus, p=0.001). Deux autres clusters, non significatifs, ont été retrouvés à Koné et à Poindimié ; aucun cluster temporel n’a été identifié. Les analyses écologiques ont identifié la présence de serpentinite sur routes comme étant le principal facteur de risque: OR = 495.0, 95%CI: 46.2–4679.7; multivariate IRR=13.0, 95%CI: 10.2-16.6. Le risque croit avec la surface de serpentinite, la proximité aux carrières de serpentinite et la distance au massif de peridotite. L’association de la maladie avec les serpentines, en particulier l’antigorite, est plus importante qu’avec les amphiboles. Une forte pente, ainsi qu’une couverture végétale dense, apparaissent comme des facteurs protecteurs. L’utilisation du Pötrémolitique n’est pas associée avec l’incidence de la maladie. Conclusions: Cette étude révèle que l’utilisation de serpentinite pour encaillasser les routes représente un facteur d’exposition majeur à l’amiante en NC. Il est urgent de terminer le recensement des carrières de serpentinite, d’en interdire l’utilisation et de les neutraliser, et d’en faire de même pour les routes recouvertes avec ce matériau.Nos travaux ont également montré que l’antigorite pouvait libérer des fibres dangereuses pour la santé humaine. Ce minéral devrait être ajouté sur la liste des fibres d’amiante à rechercher dans les analyses d’échantillons d’origine environnementale.

The evolution of a subduction zone is intimately linked with the petrological reactions in the subducting plate and their kinetics. Several examples showing this relation have been experimentally investigated using HP-HT devices (large volume press, diamond anvil cell) and synchrotron in situ X-ray diffraction. (i) The transformation rates of coesite into its low-pressure polymorph, quartz, have been determined. These kinetic data are used to discuss the preservation of coesite during its ascent to the Earth's surface, and the tectonic processes related to the exhumation of ultra-high pressure rocks. The use of the percentage of retrogression of natural coesite inclusions to constrain P-T-t paths is examined. (ii) The breakdown of antigorite under low H2O activity conditions results in a fluid discharge rate of the order of 3.10-6 to 3.10-8 m3fluid.m-3rock.s-1. This is faster than the viscous relaxation of serpentinites, and could lead to brittle failure or weakening of pre-existing faults. The dehydration of antigorite could thus provide an explanation for the seismicity in the lower plane of double seismic zones. (iii) The petrological assemblage of a mid ocean ridge basalt (MORB) under lower mantle conditions consists mostly of Mg-rich perovskite, Ca-rich perovskite and stishovite. Between 800 and 1150 km, two Al-rich phases occur, the Ca-ferrite type and the new aluminum-rich phase (NAL), and represent 20 wt% of the assemblage. At 1200 km approximately, the NAL phase disappears whereas all other phases are stable up to 1400 km depth. From 800 to 1400 km, the density of a thermally equilibrated oceanic crust is higher than that of the surrounding mantle. Moreover, the NAL disappearance triggers a 1% density rise, increasing the dragging effect of the oceanic crust in the uppermost lower mantle. This petrological change might be related to the seismic heterogeneities detected at ~1200 km depth beneath Pacific subduction zones. (iv) Finally, investigations on the chemical analysis of experimental samples, at a sub-micron scale, using a nano-SIMS ion probe are presented., L'évolution d'une zone de subduction est reliée aux transformations pétrologiques de la plaque plongeante et à leurs cinétiques. Plusieurs exemples illustrant cette relation ont été étudiés expérimentalement, à l'aide des techniques de HP-HT (presse large volume, cellule à enclumes de diamant chauffage laser) et de la diffraction de rayons X in situ source synchrotron. (i) La vitesse de transformation de la coésite vers son polymorphe de basse pression, le quartz, a été déterminée. Cette cinétique de rétromorphose permet de discuter les modalités de préservation de la coésite lors de son retour vers la surface, et par là les processus tectoniques à l'origine de l'exhumation des roches de ultra-haute pression. L'utilisation du taux de rétromorphose de coésites naturelles pour la modélisation des chemins P-T-t d'exhumation est discutée. (ii) La déstabilisation de l'antigorite (serpentine), dans des conditions de faible activité d'H2O, libère des fluides à une vitesse de 10-6 à 10-8 m3fluide.m-3roche.s-1. Ces taux de production de fluides seraient susceptibles d'occasionner une augmentation de la pression de fluides et une hydrofracture de la matrice rocheuse. La déshydratation de l'antigorite pourrait ainsi expliquer la séismicité du plan inférieur des zones à doubles plans de Bénioff. (iii) L'assemblage minéralogique d'un basalte de ride médio-océanique (MORB) dans le manteau inférieur est constitué majoritairement de Mg-pérovskite, Ca-pérovskite et stishovite. De 800 à 1150 km de profondeur, deux phases alumineuses sont présentes, l'une de structure calcium ferrite et l'autre nommée "new aluminum phase" (NAL), et représentent 20% pds de l'assemblage. A ~1200 km, la phase NAL disparaît alors que toutes les autres phases restent stables jusqu'à 1400 km au moins. De 800 à 1400 km, la densité de la croûte océanique à l'équilibre thermique est plus élevée que celle du manteau environnant. En outre, la disparition de la NAL conduit à un saut de densité de +1% qui pourrait être responsable de réflecteurs sismiques profonds observés dans les zones de subduction péri-Pacifique. (iv) Enfin, des investigations sur l'analyse chimique à l'échelle sub-micronique d'échantillons de pétrologie expérimentale par sonde ionique nanoSIMS sont présentées.

This manuscript presents a petrological, spectroscopic, TEM, pluridisciplinary approach of the evolution of serpentine microstructures as a function of metamorphic grade and deformation in order to constraint their behavior in convergent context. Experimentally, the four main varieties of serpentine minerals are regularly compressing up to 10 GPa at ambient temperature. Pressure increase is mostly adjusted by reducing interfoliar space. No pressure-enhancement of hydrogen bonding is evidenciated in serpentine minerals. Cubean and alpine serpentinite analysis confirmed the high pressure stability of antigorite. Its microstructures vary with metamorphic grade. High grade antigorites do not display intracrystalline polysomatic disorder which characterize low grade antigorites. We propose that a second step in ordering microstructures is reached under eclogitic facies conditions by eliminating most of microstructural defects, but only in exceptionally well-preserved samples. Serpentinites are extremely sensitive to retrogressed deformation. In alpine serpentinites, low-grade deformation is characterized by brittle behavior at the crystal-scale. Under higher metamorphic grade, deformation seems to be accommodated by pressure solution processes, which are likely to persist up to eclogitic conditions. Planar defects observed in antigorite microstructures suggest that (001) gliding of sheets partly contributes to accommodate the deformation., Ce mémoire présente une approche pluridisciplinaire (pétrologie, spectroscopie Raman et MET) de l'évolution des microstructures des serpentinites avec les conditions métamorphiques et la déformation afin de préciser leur comportement en contexte de convergence. Expérimentalement, les différentes variétés de serpentines se compriment de façon régulière jusqu'à 10 GPa à température ambiante. L'augmentation de pression est principalement ajustée par réduction de l'espace interfoliaire. Les liaisons hydrogène liant les feuillets ne sont pas renforcées avec la pression. L'analyse d'échantillons de serpentinites de HP-BT provenant de Cuba et des Alpes a confirmé que l'antigorite est la variété stable à haute pression. Les microstructures de ce minéral varient avec le degré métamorphique. Les antigorites de haut degré, au delà du faciès des schistes bleus, ne présentent pas le désordre polysomatique intracristallin qui caractérise les antigorites de bas degré. Une second étape de mise en ordre des microstructures est proposée sous les conditions éclogitiques par l'élimination des défauts microstructuraux. Mais les serpentinites étant très sensibles à toute déformation rétromorphique, cette mise en ordre n'a pu être observée que sous des conditions de préservation exceptionnelle (Cuba) et n'a pas été confirmée dans les échantillons alpins. Dans les serpentinite alpines, la déformation se manifeste à bas degré métamorphique (transition SV-SB) par des structures cassantes à l'échelle du cristal. Sous des conditions PT plus sévères, la déformation est accommodée principalement par des phénomènes de dissolution recristallisation qui semblent persister jusqu'aux stades éclogitiques. Les défauts plans observés dans les antigorites suggèrent aussi une contribution à la déformation par glissement des feuillets le long des plans (001).