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Fiche détaillée Thèses
Université Paul Sabatier - Toulouse III (23/11/2011), Mickael J. Toplis et Misha Bystricky (Dir.)
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Caractérisation texturale des assemblages Métal-Silicate lors de la différenciation des planétésimaux : Etude de météorites & Approche expérimentale
Jeremy Guignard1

Les météorites sont des témoins de planétésimaux formés dans les cinq premiers millions d'années du système solaire. Leur grande diversité est liée à des évolutions thermiques différentes de leur corps parent, allant d'un simple métamorphisme à une différenciation complète manteau-noyau. Cette thèse s'intéresse à la mobilité relative silicate-métal dans les objets ayant connu un métamorphisme thermique ou la fusion partielle. Deux approches sont considérées : une naturaliste basée sur l'étude texturale d'échantillons naturels, l'autre expérimentale dans le but d'identifier et comprendre les processus physiques susceptibles de s'être produits. L'étude texturale sur les métaux et sulfures des chondrites ordinaires de type H, montre que, lorsque le métamorphisme augmente ces deux phases se séparent, changent de forme et croissent. Cette évolution se fait dans un ordre bien précis, cohérent avec les données de géochimie et les modèles thermiques, permettant de distinguer deux échantillons d'un même type pétrologique. On propose donc une nouvelle classification permettant de préciser l'actuelle. L'étude expérimentale de croissance cristalline a été menée sur des analogues synthétiques de météorites : le système forstérite+nickel±silicate fondu (Fo:Ni±SiF). Cette étude a été précédée par la mise en place d'un protocole de frittage par une technique peu connue en géosciences : le Spark Plasma Sintering. Les résultats montrent des mécanismes très différents entre Fo et Ni selon la proportion et la nature de chaque phase. Ces résultats sont en accord avec les observations faites sur objets naturels et permettent de préciser l'histoire thermique des planétésimaux.
1 :  IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
Météorites – Différenciation planétaire – Croissance cristalline – Métal – Silicate – Silicate fondu – Minéralogie expérimentale – Spark plasma sintering

Textural characterisation in the silicate-metal systems during the differentiation of planetesimals: studies of meteorites and experimental investigations
Meteorites are samples of small parent bodies accreted in the first five million years of the solar system. The diversity of meteorites can be related to different thermal evolutions of their parent bodies, from thermal metamorphism to complete mantle/core differentiation. This thesis focuses on the silicate-metal relative mobility during heating, in particular for solid systems which approach or exceed the onset of silicate melting. Two approaches are considered. Firstly, the textural evolutions in natural meteorites have been quantified. Secondly, laboratory experiments have been performed in order to identify and understand the processes which govern these textural changes. A textural study of metal and sulphide grains in H-chondrites shows that as metamorphism grade increases, phases separate, change in shape and grow. This evolution occurs progressively, making it possible to define textural criteria that vary continuously across petrographic boundaries. This evolution is consistent with independent geochemical data and thermal model. We propose a new scale of metamorphism allowing the subdivision of types 4 to 6. Grain growth experiments have been performed in synthetic analogues of meteorites: the system forsterite+nickel±melt silicate (Fo:Ni±M). The synthesis of starting materials required special care. A new sintering technique, seldom used in geosciences, has been developed: Spark Plasma Sintering. Experimental results show that mechanisms of grain growth of Fo and Ni are largely dependent of proportion and composition of each phase. Finally, results are in good agreement with natural observations and can be used to precise thermal history of planetesimals.
Meteorites – planetary differenciation – grain growth – metal – silicate – silicate melt – experimental mineralogy – Spark Plasma Sintering

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