Autodiffusion de l'oxygène dans l'olivine monocristalline de San Carlos

par Olivia Gérard

Thèse de doctorat en Terre, Océan, Espace

Sous la direction de Olivier Jaoul.

Soutenue en 1988

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Oxyde quaternaire
• Défaut ponctuel
• Oxyde quaternaire
• Dislocation
• Péridots -- Teneur en oxygène
• Oxygène
• Diffusion (physique)

Résumé

Cette étude a consisté à mesurer expérimentalement le coefficient d'autodiffusion de l'oxygène dans des monocristaux d'olivine naturelle (San Carlos) (Fe0. 2Mg1. 8) Sio4, constituant majeur du manteau supérieur de la terre. La connaissance de l'ensemble des coefficients de diffusion des majeurs dans un minéral permet de quantifier et de comprendre comment sont contrôlés à l'échelle microscopique les phénomènes macroscopiques tels que la conductivité ionique, la déformation haute 8 subsolidus température, les cinétiques chimiques Nos expériences ont été faites à haute température, T : 1190-1500 °C, à pression atmosphérique, sous atmosphère contrôlée d'oxygène (p02) avec le rapport Fe/Mg et l'activité de l'enstatite (MgSi03) fixés. La diffusion a été 35 étudiée par un échange isotopique solide/gaz entre les atomes d'oxygène 16 de l'olivine et les atomes d'oxygène 18 du mélange gazeux imposé à nos échantillons. Les profils de diffusion ont été analysés en utilisant la réaction nuclaire 18 0 (proton, alpha) 15N Une méthode d'inversion des données a permis de tirer de trente recuits de diffusion, faits dans la direction [001], le coefficient d'autodiffusion suivant :Dox =O. O7 e-(38000 1 T) p02 0. 34 cm2 /s. Dans ces conditions thermodynamiques et dans le cadre du modèle de défauts majoritaires largement admis (lacunes de Fe, Mg fer oxydé Fe3+), nous proposons pour expliquer cette dépendance en po2 observée que la migration de l'oxygène dans l'olivine se fasse par un mécanisme interstitiel :les oxygènes sautent sur des sites interstitiels et sont porteurs d'une seule charge négative. Enfin entre 1200 et 1500 °C : les coefficients de diffusion du fer et du magnésium sont bien plus grands que celui de l'oxygène qui est lui-même plus grand que celui du silicium. Ainsi l'oxygène est l'espèce diffusante intermédiaire dans l'olivine et sa diffusion dans l'olivine devrait contrôler la croissance d'olivine entre enstatite et périclase, (modèle de Wagner généralisé).

Titre traduit

Oxygen self-diffusion in San Carlos olivine syngle crystal

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