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Processus de différenciation : des chondrites aux continents

Différenciation de la matière primordiale

Les météorites chondritiques sont les roches les plus primitives de notre système solaire : elles représentent les « briques » élémentaires à partir desquelles se sont construits et différenciés les corps planétaires. Elles sont cependant formées de plusieurs composants (matrice, chondres, inclusions, sulfures et métaux) que les théories existantes attribuent à des événements séparés, dans le temps et/ou dans l’espace.

L’essentiel des travaux a porté sur les chondres : la matrice a rarement été étudiée, et les sulfures et métaux ne sont généralement pas pris en compte dans les scénarios proposés. Notre projet a pour objectif d’explorer les fractionnements élémentaires et isotopiques entre ces différents composants : entre chondres et matrice d’une part, et entre métaux et sulfures d’autre part.
Deux volets seront explorés : l’un concerne le fractionnement des éléments selon leur affinité géochimique (lithophiles, sidérophiles et chalcophiles), l’autre les isotopes stables non conventionnels.

Fractionnements élémentaires

Nos premières analyses par LA-ICP-MS ont révélé (i) une extrême variabilité de
composition des matrices selon les différentes classes de chondrites, (ii) un appauvrissement en volatils corrélé à celui des roches totales, (iii) une complémentarité de compositions entre chondres et matrice. Contrairement à l’idée généralement admise, la matrice des chondrites n’est donc pas un matériel primitf (de composition CI-1). Elle montre au contraire une structure géochimique complexe et différenciée, porteuse d’informations sur les processus de condensation qui ont affecté la nébuleuse solaire. Nos résultats préliminaires suggèrent par ailleurs un lien cogénétique entre chondres et chondrites, remettant ainsi en cause les modèles de formation des chondrites. Les travaux projetés auront pour objectif de préciser la nature de ce lien. Nous chercherons également à élucider le message spécifique porté par les sulfures et les métaux. Ce projet s’appuie sur les approches suivantes :

  1. une estimation précise des proportions de chondres par inversion couplée de données chimiques et d’imagerie, et une étude des relations texturales chondresmatrice par MEB-EBSD à haute résolution spatiale, le but étant de contraindre le mécanisme de l’association entre ces deux composants,
  2. l’analyse par ICP-MS haute résolution (HR-ICP-MS) de micro-échantillons de matrices et de chondres, associée à une imagerie chimique (SIMS) de l’interface chondre-matrice,
  3. l’étude du fractionnement des éléments sidérophiles et chalcophiles entre sulfures et métaux, par LA-HR-ICP-MS.

Isotopes stables non conventionnels

Les rapports isotopiques de Cu et Zn dans les chondrites primitives montrent des corrélations avec (i) certains rapports de concentration entre éléments réfractaires et volatils, et (ii) les rapports isotopiques de l’oxygène - en particulier pour delta-65Cu [1] [2]. Ces variations traduisent l’altération sur les corps parents ou, plus vraisemblablement, l’existence d’au moins deux réservoirs isotopiques distincts dans la nébuleuse proto-solaire. Les variations isotopiques de Cu et Zn sont en effet corrélées avec la proportion croissante de chondres dans l’ordre CI-CM-CV-CO-OC. Des analyses par dissolution séquentielle ont par
ailleurs montré la présence d’hétérogénéités isotopiques au sein des chondrites [2]. Des séparations vont être effectuées sur des météorites non équilibrées (CI, CM, CO, LL3), afin de préciser les “porteurs” éventuels des différentes signatures isotopiques (matrice, chondres, inclusions). Les analyses isotopiques seront effectuées par MC-ICP-MS, sur
l’équipement national « Plasma 54 » de l’ENS-Lyon.


[1Luck J.-M., Ben Othman D., Barrat J.-A. and Albarède F., 2003. Geochim. Cosmochim. Acta 67, 143-151.

[2Luck J.-M., Ben Othman D. and Albarède F., 2005. Zinc isotopes in meteorites : early solar nebula reservoirs and parent-body processes. EGU 2005