Thèse soutenue

Condensation et évolution du métal Fe-Ni dans le Système Solaire jeune : systématiques des isotopes du germanium et des éléments sidérophiles dans les chondrites primitives (Chondrites Ordinaires et Bencubbinites)
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Auteur / Autrice : Guillaume Florin
Direction : Béatrice LuaisTracy RushmerOlivier Alard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences
Date : Soutenance le 30/06/2020
Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Macquarie University (Sydney, Australie)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Vandoeuvre-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle)
Jury : Président / Présidente : Laurie Reisberg
Examinateurs / Examinatrices : Béatrice Luais, Tracy Rushmer, Olivier Alard, Vinciane Debaille, Mike Toplis, Mohammed Ali Bouhifd, Frank Wombacher
Rapporteurs / Rapporteuses : Vinciane Debaille, Mike Toplis

Résumé

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La formation et l’évolution de la phase métal dans les corps primitifs et les planétésimaux sont d’une importance majeure pour comprendre les premières étapes de l’évolution du Système Solaire primitif. Malgré de nombreuses études sur le métal des chondrites, les conditions de condensation à température intermédiaire, et les processus de chauffe et d’oxydation qui l’affectent dans le disque d’accrétion et dans les planétésimaux sont toujours mal compris. En utilisant une approche combinée des mesures in situ des éléments fortement sidérophiles (HSE) et modérément sidérophiles (MSE) et volatils (e.g. germanium), ainsi que de la composition isotopique du germanium du bulk et des phases séparées des chondrites, cette thèse vise à apporter des contraintes supplémentaires quant à : (1) la formation du métal via condensation et la fusion de précurseurs métalliques dans les chondrites carbonées de type CB (Bencubbinites), (2) l’évolution du métal avec le métamorphisme enregistrée dans la séquence H, L et LL des chondrites ordinaires. Le fractionnement isotopique du germanium permet de distinguer les deux groupes de chondrites carbonées CB et de tracer différentes étapes de condensation à l’équilibre et cinétique, et d’évaporation. Ces processus ne peuvent être enregistrés par les éléments majeurs et réfractaires (Fe, Ni) dont la température de condensation est plus élevée que celle du germanium. Dans le métal des chondrites ordinaires primitives (type H), les larges variations en éléments sidérophiles, ainsi que les valeurs positives du Δ74/70Gemetal-silicate, suggèrent des variations locales de l’état d’oxydation et des échanges métal-silicate, lors du métamorphisme sur les corps parents. Un des résultats majeurs est l’augmentation corrélée des valeurs δ74/70Ge et des anomalies isotopiques de l’oxygène Δ17O et %Fa dans la séquence H, L à LL des chondrites ordinaires. Ces observations sont interprétées et modélisés par l’accrétion graduelle d’un composant oxydant avec une composition élevée en δ74/70Ge et Δ17O des groupes H, à L et LL durant la formation des chondrites ordinaires. Ce composant à la fois riche en eau et en Ge pourrait être identifiée comme un phyllosilicate. Les conclusions de cette thèse soulignent le fort potentiel des isotopes du germanium pour enregistrer les processus de formation et d’évolution de la phase métal.