'Missing xenon': experimental and theoretical study of xe storage in crustal and upper mantle minerals.

par Celine Crepisson

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Chrystele Sanloup.

  • Titre traduit

    Le “Xénon manquant”: étude expérimentale et théorique du stockage du Xe dans les minéraux de la croûte continentale et du manteau supérieur


  • Résumé

    Un stockage du xénon dans les minéraux silicatés en profondeur a été proposé pour expliquer " le Xénon manquant ", i.e. la faible teneur en Xe dans les atmosphères terrestre et martienne comparée à celle des chondrites et aux autres gaz rares. Néanmoins, il existe encore peu de données concernant l'incorporation du Xe dans les minéraux, due à sa très grande volatilité aux conditions ambiantes. Dans cette thèse, nous apportons de nouveaux éléments relatifs à l'incorporation du Xe dans les minéraux majeurs de la croûte continentale (quartz et feldspath) et du manteau supérieur (olivine). Des échantillons riches en Xe ont été synthétisés et caractérisés ex situ, avant d'être étudiés in situ à haute pressions et températures (T). Des calculs théoriques ont permis de proposer des mécanismes d'incorporation du Xe expliquant les observations expérimentales. Une substitution du Xe au site du Si est mise en évidence dans l'olivine et le quartz, avec la présence de liaisons Xe-O, partiellement covalentes (Xe-O = 1.98-2.09 Å). Jusqu'à 0.4 at% Xe pourrait être stocké dans l'olivine en profondeur et une transition de phase est observée dans le quartz à haute T, avec la formation de (Xe,Si)O2. En présence de Fe et Xe, une séparation de phase est observée entre une phase enrichie et une appauvrie en Fe dans l'olivine et le feldspath, Fe et Xe se stabilisant mutuellement. Enfin, la réactivité de Xe et Kr dans un verre et magma feldspathique est étudiée : Kr est oxydé et forme des liaisons courtes Kr-O (2.49 ± 0.1 Å). Ces nouveaux résultats insistent sur la nécessité de prendre en compte l'incorporation du Xe dans les minéraux silicatés en profondeur dans le cadre du " Xénon manquant ".


  • Résumé

    Abcd