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Breton, Thomas. Isotopes du tungstène. Nouvelles applications à l'étude des processus terrestres et astéroïdaux

Breton, Thomas (2014). Isotopes du tungstène. Nouvelles applications à l'étude des processus terrestres et astéroïdaux.

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Résumé en francais

Le chronomètre 182Hf-182W (hafnium-tungstène) et les isotopes du tungstène (W) sont aujourd'hui couramment utilisés en cosmochimie, et de plus en plus en géochimie. Ils servent notamment à dater les premières étapes de formation de notre système solaire (radiochronomètre), mais aussi à étudier l'effet des rayonnements cosmiques sur la matière (effets cosmogéniques) ou encore à retracer l'environnement stellaire de notre soleil au moment de sa formation (anomalies nucléosynthétiques). Sur Terre, ils sont utilisés depuis peu pour tester l'hypothèse du " Late Veneer " (vernis tardif) et pour rechercher des signatures géochimiques datant d'avant ce vernis tardif. Toutes ces signatures isotopiques sont dites " indépendantes de la masse " parce qu'elles affectent plus ou moins les différents isotopes, sans lien avec leurs écarts de masses. Ce travail propose une nouvelle application de l'analyse des isotopes du W. Une méthode analytique innovante est présentée pour le fractionnement " dépendant de la masse ", c'est-à-dire le fractionnement des isotopes stables induit par les processus géologiques sur les astéroïdes, les planétésimaux, les planètes et leurs satellites naturels ou encore dans les environnements terrestres : fusion, cristallisation, métamorphisme, altération, hydrothermalisme, contamination, mélanges et bien d'autres. Le fractionnement des isotopes stables du W a été mesuré pour une série d'échantillons terrestres et surtout extraterrestres (chondrites ordinaires, chondrites carbonées, eucrites, météorites de fer). La gamme de variations observées va de -0,03 à +0,57 ‰ par unité de masse atomique. Nous avons mis en évidence que l'altération perturbait le chronomètre 182Hf-182W, les âges des échantillons altérés pouvant n'être que des âges apparents. De façon à mieux comprendre l'effet de l'altération sur le système Hf-W, nous avons mis en place des expériences de lixiviation de roches terrestres (lherzolite et dunite) sous atmosphère contrôlée, en système fermé et en système semi-ouvert. Nous avons complété ces expérimentations par des modélisations numériques à l'aide du logiciel PHREEQC. Les expériences montrent une grande différence de comportement de l'Hf par rapport au W en solution, confortant ce qui avait été observé dans les météorites : le W est beaucoup plus mobile que le Hf, ce qui fractionne le rapport Hf/W de l'échantillon. Ainsi, l'altération perturbe le système Hf-W et le radio-chronomètre associé. Enfin, ayant constaté ces effets de l'altération, nous avons choisi d'étudier une chondrite CR non altérée. En effet ces échantillons sont considérés comme parmi les plus primitifs du système solaire, et présentent des indices d'un début de différenciation. Nous avons donc étudié en détail la météorite de Tafassasset, une CR anormale, non altérée mais très métamorphisée, sur laquelle nous avons réalisé un ensemble d'analyses (182Hf-182W, minéralogie, micro-tomographie X, modélisation de l'évolution du corps parent). Cette météorite s'est révélée être en fait une achondrite primitive partiellement différenciée, et formée très précocement dans l'histoire du système solaire : elle s'est accrétée ~1 Ma après la formation des CAI.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Quitté, Ghylaine
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), UMR 5277
Mots-clés libres :Tungstène - Isotopes - Lixiviation - Fractionnement - Météorites - MC-ICPMS - TIMS - Modélisation
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :13 Sep 2016 16:45