Influence du fer sur la compression et la dilatation de mineraux du manteau superieur (etude d'olivines et de pyroxenes par diffraction et absorption x)

Influence of iron on the compression and expansion of upper mantle minerals (x-ray diffraction and absorption study of olivines and pyroxenes)

• Auteur / Autrice : BRUNO TOUCHARD
• Direction : Pascal Richet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

L'objet de ce travail est une etude experimentale sur les proprietes physiques et chimiques de mineraux du manteau riches en fer tels que les oxydes de fer, les pyroxenes et les olivines. Ces proprietes sont les equations d'etat, les modifications structurales (longueurs de liaison, changements de phase. . . ) et les variations du degre d'oxydation en fonction de la temperature. Apres une introduction montrant la necessite d'etudier les phases minerales contenant du fer, un premier chapitre porte sur les rapports entre la mineralogie et l'oxydation du fer, et les techniques experimentales utilisees (diffraction x, absorption x. . . ) sont ensuite decrites dans une deuxieme partie. Le troisieme chapitre est consacre au comportement des orthopyroxenes a haute pression. Il montre en particulier que l'effet du fer sur leur compressibilite est faible, alors que celui de l'aluminium est plus notable. Il montre aussi que les orthopyroxenes s'amorphisent facilement et que les contraintes deviatoriques affectent la compressibilite de ces phases. Les deux chapitres suivants utilisent conjointement la diffraction des rayons x et l'exafs pour etudier la dilatation thermique des composes. Dans l'un d'eux, qui concerne le fer et les oxydes de fer, les coefficients de dilatation thermique sont determines et relies aux variations des longueurs fe-o et fe-fe vues par l'exafs, et les facteurs de debye-waller sont aussi determines. Une etude a haute temperature et pression ambiante d'olivines riches en fer montre que leur dilatation thermique diminue quand leur teneur en fer augmente. Le role des liaisons fe-o est egalement etudie jusqu'a la fusion des olivines. Le dernier chapitre est consacre aux reactions redox a haute temperature. Il demontre qu'une utilisation conjointe de la diffraction et de l'absorption x permet de determiner les variations du degre d'oxydation du fer dans les mineraux a haute temperature.