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Rôle des impacts et déformation sur la ségrégation du métal des chondrites

Thèse à l’Université de Lorraine et l’Université de Macquarie (POSTE POURVU)

Titre : Rôle des impacts et de la déformation sur les mécanismes de ségrégation du métal des chondrites : une approche intégrée expérimentale et isotopique. Conséquences sur les processus de formation du noyau.

Le noyau des planètes s’est formé par ségrégation métal-silicate à partir de matériel silicaté indifférencié dans des conditions fortement réductrices, de haute pression et haute température, définissant le modèle global "d’océan magmatique". Ces conditions requièrent des taux de fusion important du matériel silicaté non différencié, ce qui nécessite des sources de chaleur et d’énergie très importantes. Les radioactivités courtes périodes, 26Al-Mg et 60Fe-Ni qui ont été actives dans le disque solaire, sont des sources de chaleur potentielles pour les petits corps (< 30 kms de diamètre) s’étant formés très tôt dans l’histoire du système solaire (<10Ma). Pour les corps de plus grande taille ou formés plus tardivement, les radioactivités éteintes ne sont pas des sources de chaleur suffisantes pour induire la fusion, ce qui implique le rôle majeur d’impacts très énergétiques durant les processus d’accrétion.

La compréhension des mécanismes d’extraction du métal à partir de l’océan magmatique (ou en partie cristallisé, suivant un modèle de "crystal mush"), et d’accumulation du métal pour former le noyau est primordial pour définir les paramètres dynamiques de l’équilibre métal-silicate. Les mécanismes d’accumulation sont plus complexes que de simples processus de diapirisme. Les processus d’impacts vont notamment induire de la déformation et modifier la texture et la minéralogie du matériel impacté. Des études expérimentales et modélisations basées sur la physique des matériaux permettent d’examiner les mécanismes de ségrégation du métal à très petite échelle (µm), sous l’influence de la déformation et de la porosité du matériel indifférencié, du taux de fusion partielle du silicate sur la migration du métal liquide et de son accumulation.

Ce projet de thèse a pour but d’examiner les conséquences minéralogiques, géochimiques et isotopiques de la déformation sur la ségrégation et la percolation du métal à petite échelle. Le(la) candidat(e) sera impliqué(e) (1) dans des expérimentations simulant la déformation à différentes pressions et températures (P= 1-2GPa et T= 900-1000°C), sur des chondrites choisies pour leur absence de déformation et l’abondance de billes de métal, (2) dans l’évaluation et la quantification de modifications texturale et minéralogique par MEB et EMPA, et de variations de la composition chimique et isotopique en éléments sidérophiles et volatiles (in situ par laser ICP-MS, MC-ICPMS) des phases métal Fe-Ni et silicate (minéraux, liquide de fusion). Ces données seront intégrées dans un modèle conceptuel d’évolution du coefficient de partage métal-silicate au cours de la déformation. Elles seront comparées aux compositions chimiques et isotopiques du métal des chondrites, et des météorites de fer représentant respectivement les composants initiaux et finaux, afin d’évaluer les processus de ségrégation métal-silicate lors des processus d’impacts, et de migration du liquide métallique et la formation du noyau des planètes.

Directeurs de thèse : Béatrice Luais (CRPG CNRS-UL, Nancy, France) et Tracy Rushmer (Macquarie University, Australie)

Laboratoires impliqués :

Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG), CNRS-Université de Lorraine, Nancy, (France) http://www.crpg.cnrs-nancy.fr : salles blanches de chimie, mesures isotopiques par MC-ICPMS Neptune Plus

Department of Earth and Planetary Sciences, Macquarie University (Australie) http://www.mq.edu.au/research/resea... : expérimentations déformation piston-cylindre, minéralogie (MEB), microsonde électronique, mesures traces laser ICP-MS

  • possibilités de thèse en co-tutelle entre l’Université de Lorraine et Macquarie University

Bourse de thèse : Ministère de la l’Education Nationale et de la Recherche Scientifique (MESR)

Durée : 3 ans

Candidature : Le(la) candidat(e) doit être titulaire (en Septembre 2016) d’un diplôme de Master (ou équivalent) en Sciences de la Terre (géochimie, pétrologie). Expériences en salle blanche de chimie et MC-ICPMS, laser ICP-MS ou pétrologie expérimentale seraient souhaitables. Les candidats(es) sont invités(es) à joindre une lettre de motivation, un C.V. et les noms et contacts de deux référents à Béatrice Luais (luais@crpg.cnrs-nancy.fr) et Tracy Rushmer (Tracy.Rushmer@mq.edu.au). Les candidats non francophones sont invités à soumettre leur candidature en anglais.

Date limite de candidature : 31 mai 2016, ou jusqu’à mi-juin si nécessaire.

Début de thèse : à partir du 1er octobre 2016




publié vendredi 15 avril 2016