Cristallisation des olivines dans les chondres barrés et macro-porphyriques - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2022

Cristallization of olivine inside barred olivine and macro-porphyric chondrule

Cristallisation des olivines dans les chondres barrés et macro-porphyriques

Abstract

Chondrules are the main constituents of chondrites and are ferromagnesian silicate spherules of igneous origin. Chondrules result from the more or less complete melting of solid precursors during brief high temperature events, i.e., thermal peaks followed by episodes of rapid cooling. Chondrules are direct witnesses of the formation of the Solar System and the thermal conditions of their formation (superheating, cooling rate, etc.) can provide invaluable information on the formation. In order to provide their constraints, detailed experimental and petrographic studies were carried out on chondrules exhibiting different textures (macro-porphyritic, porphyritic and barred). To reproduce the macro-porphyritic texture (few large olivine crystals), the chondritic liquid must undergo a superheating episode (above the liquidus temperature) in order to reduce the number of nucleation sites and followed by an episode of slow cooling (a few °C/h) to form the large olivines and their peculiar embayments. Thus, the macro-porphyritic chondrules do not have the same thermal history than the porphyritic chondrules which were initially less heated (below their liquidus temperatures). On the other hand, the macro-porphyritic and barred chondrules come from a superheating episode. Petrographic and experimental studies on barred textures confirm this analogy. From the observations on the barred textures, a 3D model is proposed for the formation of these various complex objects. In particular, this model accounts for the formation of barred chondrules, where the irregular borders –due to gas/liquid interactions- are formed at the same time as the bars - ripened dendrites. A study on the behavior of Rare Earth Elements (REE) between olivine and liquid was carried out during dynamic experiments, using different cooling rates (2-1000°C/h) and dwell time (direct quench or long dwell). A high crystallization rate (composition, low quenching temperature, long dw ell) or a slow cooling rate favors a low partition coefficient (Kd) between the olivine and the liquid. In turn, a very slow cooling rate can lead to a delay in nucleation, to fast initial growths resulting in an enrichment of olivines in REE and variable Kdolivine-liquid.
Les chondres, constituants principaux des chondrites sont des sphères silicatées ferromagnésiennes d'origine ignée. Ils résultent de la fusion plus ou moins totale de précurseurs solides au cours d'événements brefs de haute température, c'est-à-dire des pics thermiques suivis d'épisodes de refroidissement rapide. Les chondres sont des témoins directs de la formation du système solaire et leurs conditions thermiques (surchauffe, vitesse de refroidissement…) peut apporter des informations sur les contraintes thermiques de formation. Pour cela, des études expérimentales et pétrographiques détaillées ont été réalisées sur des chondres de différentes textures (macro-porphyrique, porphyrique et barré). Pour reproduire la texture macro-porphyrique (peu de grands cristaux d'olivine), le liquide chondritique doit subir un épisode de surchauffe (au-dessus de la température liquidus) afin de réduire la nucléation et, être suivie par un refroidissement lent (quelques °C/h) afin de former les larges olivines présentant les lacunes de cristallisation caractéristiques. Les chondres macro-porphyriques n'ont pas la même histoire thermique que les chondres porphyriques qui ont été initialement moins chauffés (sous leurs températures liquidus). En revanche, les chondres macro-porphyriques et barrés sont issus d'un épisode de surchauffe. Une étude pétrographique et expérimentale sur les textures barrées confirme cette analogie. Les observations réalisées sur les textures barrées ont permis de proposer un modèle 3D de ces objets complexes mais aussi un modèle de formation des chondres barrés où les bordures irrégulières -permettant des interactions gaz/liquide- se forment en même temps que les barres-dendrites muries. Une étude sur le comportement des Terres Rares (REE) entre l'olivine et le liquide a été réalisée lors d'expériences dynamiques à taux de refroidissement (2-1000°C/h) et paliers variables. Un haut taux de cristallisation (composition, tempéra ture de trempe basse, long palier) ou un taux de refroidissement lent favorisent un coefficient de partage bas entre l'olivine et le liquide (Kd). Toutefois, un taux de refroidissement très lent peut entraîner, par retard à la nucléation, des croissances initiales rapides ayant pour conséquence un enrichissement des olivines en REE et un Kdolivine-liquide variable.
Fichier principal
Vignette du fichier
DDOC_T_2022_0049_AUXERRE.pdf (20.84 Mo) Télécharger le fichier
Origin Files produced by the author(s)

Dates and versions

tel-03780700 , version 1 (19-09-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03780700 , version 1

Cite

Marion Auxerre. Cristallisation des olivines dans les chondres barrés et macro-porphyriques. Sciences de la Terre. Université de Lorraine, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LORR0049⟩. ⟨tel-03780700⟩
479 View
19 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More