Etude expérimentale de la déstabilisation de l'olivine en milieu réducteur : applications à la nébuleuse solaire

par Laurence Lemelle

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Sylvie Derenne.

Soutenue en 1998

à Paris 7 .

mots clés

• Péridots
• Géochimie
• Système solaire -- Origines
• Espace extra-atmosphérique

Résumé

Cette these presente une etude experimentale de l'evolution microstructurale et chimique de l'olivine sous conditions reductrices. L'objectif est de specifier les modifications associees a un ou plusieurs evenements thermiques que l'on pourrait detecter dans le milieu interstellaire et qui pourrait avoir affecte le systeme solaire primitif. Les olivines, monocristallines ou sous forme de poudres, ont ete soumises pendant des durees variant de 2h30 a 72h heures, sous pression totale de 1 bar, a essentiellement deux types de conditions reductrices : t = 1100c, fo#2 = 10##1#7#,#6 atm et t = 1350c, fo#2 = 10##1#6 atm. L'etude a ete effectuee par microscopie electronique analytique en transmission et a balayage, microsonde electronique, spectroscopies mossbauer et infra-rouge et conductimetrie electrique. A t = 1100c, des precipites metalliques et une couche amorphe riche en silice de quelques nanometres d'epaisseur sont observes sur la surface de l'olivine. Le bilan de la reduction et son avancement sont : fe#2sio#4 = 2fe + sio#2 + o#2 (t) = a * t (h) ou a est une constante egale a 1. 6 (0. 1) 10##1#7 molm##2. A t = 1350c, les precipites metalliques sont observes dans le volume des cristaux et aucune phase riche en silice n'est detectee. L'interpretation thermodynamique du bilan de masse et son avancement sont : fe#2sio#4 = 2fe + sio#g#a#z + 3/2 o#2 (t) = b * t#1#/#2(h) ou b est une constante egale a 4. 5 (0. 2) 10##1#5 molm##2. Un changement important de mecanisme avec la temperature a ete mis en evidence. Le processus limitant est la reduction du fe#2#+ a la surface de l'olivine a 1100c et l'interdiffusion fe#2#+mg#2#+ a 1350c. Un fractionnement chimique de si par rapport a mg et fe, lie a la volatilisation couplee a la reduction, a lieu a 1350c. Les lois et constantes cinetiques determinees dans cette etude pourront etre utilisees dans des modeles dynamiques de nebuleuses pre-stellaires incluant des sequences de volatilisation.

Titre traduit

Experimental study of the destabilization of olivine under reducing conditions. Applications to the solar nebula

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