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Pétrologie Expérimentale

Responsable scientifique : François Faure
Lab manager : Laurent Tissandier

Personnel technique : D. Lequin
Chercheurs impliqués : Camille Cartier, Pierre Condamine, Célia Dalou, Karine Devineau, Lyderic France, Gaston Giuliani, Yves Marrocchi

Les travaux menés au sein de la plateforme sont destinés à mieux comprendre l’histoire et la mise en place des roches magmatiques terrestres et extraterrestres ainsi que les fractionnements isotopiques produits lors de processus de haute énergie (évaporation/condensation, irradiation, ionisation, ...). Pour satisfaire aux exigences de ces études, divers appareils sont disponibles au sein du laboratoire.

Appareillages HP-HT

Le piston-cylindre (resp. Pierre Condamine)

- Le piston-cylindre est un appareil pour générer de hautes pressions et températures (≤ 1800 °C) sur un échantillon. Un assemblage expérimental contenant un échantillon à étudier est disposé dans une chambre (cylindre) en carbure de tungstène (WC). Un piston en WC, contraint par un circuit d’huile, va alors comprimer l’assemblage et générer une pression solide, selon la relation Pression=Force/Surface. Ainsi l’emploi de petits échantillons permet d’atteindre de grandes pressions. La presse est de marque Voggenreiter mavo press LPC 250-300/50 et les gammes de pression sont dépendantes des assemblages utilisés : ¾" (0.5-1.5 GPa) et ½" (1-4 GPa). Applications : Equilibres de phases à haute pression, solubilité des éléments volatils dans les minéraux et liquides silicatés, fractionnement isotopique (H, C, N), synthèse de verres silicatés, fusion et cristallisation de magmas à l’équilibre, formation et migration des magmas.

La cellule à enclume de diamants hydrothermale-HDAC (resp. Célia Dalou)

  

- La cellule à enclume de diamants hydrothermale est un outil de haute pression et haute température (jusqu’à 950ºC et des pressions allant de 1 atm à 2 GPa) pour étudier des phénomènes impliquant des fluides (dégazage, exsolution de fluide par des magmas riches en volatils (zones de subduction), cristallisation à partir de fluides riches en C et N). Le CRPG a acquis en 2018 une HDAC de type V de Foxwood. Ce modèle est spécialement adapté aux mesures par spectroscopie Raman et infra-rouge et permet l’analyse de gaz, fluides aqueux, silicates fondus et minéraux in situ à HP-HT. Il est ainsi possible de déterminer la spéciation et les fractionnements isotopiques d’éléments légers (H, C et N) entre les phases gazeuses, fluides et silicatés.

Les autoclaves à chauffage externe-ACE (resp. Karine Devineau)

- 3 autoclaves à trempe rapide en René 41 dans des fours verticaux permettront de travailler jusqu’à 800°C et à des pressions allant jusqu’à 2kbar sous pression d’Ar. La trempe rapide de l’échantillon est assurée par un électro-aimant. Ce type d’appareil est particulièrement utilisé dans le cadre de travaux sur la cristallisation de liquides acides.

Appareillages 1 atm-HT

Les fours (resp. François Faure)

- 4 fours verticaux haute température (1650 et 1800°C) à atmosphère contrôlée (mélange de gaz CO, CO2, Ar, N2, He, …) pour études texturales (taille et morphologie des cristaux), comportement des éléments chimiques à haute température (volatilisation, coefficient de partage, …), diagramme de phases, inclusions magmatiques synthétiques.

- 2 fours à moufle haute température (1650 et 1750°C) de 15 litres de volume utile pour les synthèses de verre et expériences en ampoules de silice scellées.

Le four à image (resp. Laurent Tissandier)

- Chauffer très localement par irradiation dans le visible des échantillons afin de produire des cristaux millimétriques à centimétriques de compositions très bien définies et d’étudier les processus d’évaporation à très haute température. Le chauffage est assuré par 2 ampoules de forte puissance avec une concentration des rayons sur la zone à chauffer (qqs mm3). Ce protocole peut se faire sous vide primaire et/ou en conditions redox contrôlées par l’ajout de gaz. La température maximale va être très dépendante de la nature des échantillons à chauffer et de la longueur d’onde de la lumière émise par les ampoules (Tmax 2000°C).

Les platines chauffantes (resp. François Faure)

- 1 platine de type USGS (-190°C à 600°C) pour les études micro-thermométriques des inclusions fluides.
- 1 platine de type Linkam (ambiante à 1500°C) avec flux de gaz possible pour des études de stabilité des phases à l’équilibre et de croissance de minéraux.
- 1 platine de type Vernadsky (ambiante à 1600°C) avec four en platine et possibilité de flux de gaz et de trempe pour étudier des inclusions magmatiques et des croissances de minéraux.
- 1 platine très haute température type CRPG développée sur place (ambiante à + de 2500°C) avec possibilité de flux de gaz, de trempe et facilement adaptable à différentes conditions expérimentales (T, fO2) pour étudier des inclusions magmatiques, des croissances de minéraux, les développements des whiskers….

Intérieur de la platine "CRPG"

Appareillages sous vide-HT

Une ligne à vide pour ampoules de silice scellées (resp. Laurent Tissandier)

Etudier la solubilité des éléments volatils dans les silicates fondus (jusqu’à 1400°C), les relations de phases, …

Les nébulotrons (resp. Laurent Tissandier)

  

Les nébulotrons ont été développés sur place pour condenser au sein d’une ligne à vide, du matériel silicaté ou carboné afin de simuler les premières étapes de formation du Système Solaire dans des environnements de haute énergie :
- Haute Température en utilisant un four à induction pour générer des vapeurs complexes (T<2000°C, P>10-2 mbar) et les faire se condenser lors de leur refroidissement ou interagir avec d’autres échantillons.
- Irradiation) en utilisant un générateur de micro-ondes pour ioniser des gaz de compositions variées (CO, N2, H2, CH4, …) et produire de la matière.

Atelier de préparation d’échantillons (resp. Delphine Lequin)

La plateforme dispose de tout un panel de machines pour préparer les échantillons de l’ensemble du CPRG : polisseuses, scie à fil diamanté, micro-tronçonneuse de précision, ainsi qu’un poste de soudure de précision PUK3.




publié mardi 22 novembre 2011