Conditions redox de formation des chondres et de leurs précurseurs

Redox conditions of the formation of chondrules and their precursors

• Auteur / Autrice : Nicolas Schnuriger
• Direction : Yves Marrocchi, Camille Cartier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 14/03/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Vandoeuvre-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle)
• Jury : Président / Présidente : Vinciane Debaille
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Marrocchi, Camille Cartier, Mathieu Roskosz, Célia Dalou, Emmanuel Jacquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vinciane Debaille, Mathieu Roskosz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cosmochimie

Disques protoplanétaires

Système solaire -- Origines

Disques (astrophysique)

Accrétion (astrophysique)

Chondrites (météorites)

Mots clés libres

Chondrites

Fugacité d'oxygène

Météorites

Disque d'accrétion

Formation du système solaire

Embryon planétaire

Chondrites

Oxygen fugacity

Meteorites

Accretion disk

Solar system formation

Planetary embryos

Résumé

Les chondres sont de petites sphérules silicatées ignées, ubiquiste parmi les météorites primitives et dont la formation reste toujours mal comprise. La nature du matériel précurseur, aussi bien que l'origine du gaz en interaction avec le chondre en formation font l'objet d'un intense débat. Via l'étude minéralogique, chimique et isotopique de plusieurs chondres au sein de différentes météorites, cette thèse essaiera de tracer l'origine du précurseur des chondres, ainsi que de contraindre l'environnement de formation des chondres. Dans un premier temps, les résultats n'indiquent pas de lien de filiation entre les inclusions réfractaires et les chondres contenant des spinelles, la composition chimiques et en isotopes de l'oxygène (δ¹⁷,¹⁸O) de ces minéraux différant dans les deux types d'objets. Ces résultats démontrent que les spinelles et les olivines sont co-magmatiques. A ce titre, il a été possible de contraindre l'histoire thermique des chondres grâce à un géothermomètre basé sur le partage de l'Al entre ces deux minéraux. Il semble que les chondres ont subi un refroidissement non-linéaire, avec une température moyenne de cristallisation des assemblages olivine-spinelle autour de 1470°C. Par la suite, des mesures en éléments traces, notamment les Terres Rares, n'ont pas permis de mettre en évidence de liens entre les olivines de chondres et celles d'inclusions réfractaires. Bien que cela n'ajoute pas d'arguments à l'hypothèse d'un recyclage d'AOAs en chondre, d'autres arguments laissent supposer que cette hypothèse reste la plus robuste. Enfin, le dernier volet de cette thèse s'est appliqué à contraindre l'environnement de formation des chondres. L'utilisation d'oxybaromètres basés sur le partage du V et du Cr entre les minéraux des chondres et la mésostase indiquent que ces derniers se sont formés dans des conditions très réductrices (IW-5), correspondant à un environnement nébulaire enrichi en poussière. Enfin, les mesures de valences du Ti, du V et du Cr dans des olivines reliques (enrichies en ¹⁶O) et hôtes(appauvries en ¹⁶O) indiquent également des environnements de formation réducteurs. Malgré la complexité des processus mis en jeu lors de la formation des chondres, les résultats de cette thèse suggèrent une formation des chondres dans un environnement réducteur, en accord avec les scénarios de formation nébulaire.

Chondrules are small igneous silicate particles, ubiquitous among primitive meteorites yet their formation is still poorly understood. The precursor nature, as well as the origin of the gas in interaction with the chondrule in formation, is in the center of many debates. Using mineralogical, chemical and isotopic study of chondrules among several meteorites, this thesis will try to trace back the origin of the chondrule precursor, as well as constraining the environment of chondrules formation. In the first place, the results do not indicate any genetic link between the refractory inclusions and the chondrules, based on the discrepancies among the chemical and isotopic (δ¹⁷,¹⁸O) compositions. These results prove that the olivine and spinel are co-magmatic. On this basis, it has been possible to better constrain the thermal history of chondrules using a geothermometer based on the Al partitioning between the two minerals. It would appear that chondrules formed along a non-linear cooling path, with a crystallization temperature of the olivine-spinel assemblages around 1470 °C. Afterward, the measurements of trace elements, such as the Rare Earth Elements, did not highlighted any link between the olivine of chondrules and those within refractory inclusions. Eventhough this does not add new arguments toward a recycling of AOAs into chondrules,others point toward that this hypothesis is still the more reliable. Finally, the last section of this thesis focused on constraining the environment of formation of chondrules. Oxybarometers based on V and Cr partitioning between minerals in chondrules and the mesostasis suggest that chondrules formed under highly reducing conditions (IW-5), matching with a nebular environment enriched with dust. Moreover,XANES measurements of Ti, V and Cr valence in relict olivine (enriched in ¹⁶O) and hosts (depleted in ¹⁶O) point toward reducing environments of formation. Altogether, despite the complexity of the processes at stake during the formation of chondrules, the results of this thesis suggest a formation of chondrules under highly reducing conditions, in agreement with the nebular scenarios of chondrule formation.