Formation et transformations de la matière extraterrestre : grains comètaires et météorites choquées

Formation and modifications of extra-terrestrial matter : cometary particles and shocked meteorites

• Auteur / Autrice : Tristan Ferroir
• Direction : Philippe Gillet, Alexandre Simionovici
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : École normale supérieure (Lyon ; 1987-2009)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Sciences de la Terre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyroxènes

Diamant

Mars

Mots clés libres

Haute pression

Olivine

Résumé

Au cours de cette thèse, nous avons pu participer à l'étude chimique et minéralogique des grains de la mission Stardust comètaires par des techniques basées sur le rayonnement synchrotron. L'importance de ces études tient au fait que les comètes sont parmi les objets les plus primitifs et les plus intacts de notre système solaire. Les météorites font aussi partie des premières briques du système solaire. Nous avons pu étudier les transformations qui se produisent au cours du choc dans ces roches. Nous avons notamment montré comment une partie de l'atmosphère martienne peut être capturée par les météorites lors de leur éjection mais aussi les différentes transformations qui peuvent se produire au cours du choc. Pour ceci, nous nous sommes intéressés à trois des grands systèmes minéralogiques qui existent : les olivines, les pyroxènes et le carbone. Nous avons ainsi pu mettre en évidence différents modes et mécanismes de transition de phase au sein de ces ensembles et montrer que le passage par un intermédiaire liquide dans deux des trois cas change la vision que nous avons des transitions de basse pression en polymorphe de haute pression dans les météorites. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence l'existence d'un nouveau polytype du diamant et d'un nouvelle phase carbonée ultra dure dans les ureilites. Enfin, nous avons aussi étudié le comportement des feldspaths potassiques à haute pression par cellule à enclume de diamant couplée à la diffraction des rayons X et montré que la structure de haute pression, la hollandite, bien que subissant une transition de phase que nous avons découverte, semble stable jusqu'à la base du manteau terrestre.

During this Ph. D, we were member of the Preliminary Examination Team which studied the chemical ans mineralogical compositions of Stardust mission cometary grains using synchrotron radiation techniques. These studies are of great importance since comets are the most primitives and unmodified bodies of our Solar System. Apart from comets, meteorites are also part of the first solar system stones. Using a very wide range of analytical techniques, we studied the different transformations which take place during a shock event undergone by these rocks. We particulary studied how part of the martian atmosphere was trapped in martian meteorites during their ejection from their parental body. We also studied the different phase transformations during the shock events on three different mineralogical system : olivines, pyroxenes and carbon. We showed that different transformation mechanisms were active in these systems and that a melting step in two of the three cases greatly change our vision in the transformation mechanism from low pressure polymorphs to high pressure polymorphs in meteorites. Moreover, we described a new diamond polytype and a new ultra-hard phase of carbon in ureilites. Finally , we also made in situ studies of the behavior of K-feldspar at high pressure using diamond anvil cell coupled with X-ray diffraction techniques. We showed that the high pressure polymorph, K-hollandite, over goes a phase transition which we discovered and that it seems to be stable as deep as the bottom of the Earth mantle.