Processus post-accrétions dans les chondritesDescription, détermination et enjeux

Roche = histoire géologique !

Accrétion PPAsMatière initiale

Etude théorique de l’histoire thermique des petits corps

Pas de convectionSource thermique interne :• chaleur d’accrétion• 60Fe et 26Al (radioactivités éteintes)

Condition aux limites :

R

Accrétion froide homogène

Formation Time Interval (FTI)

Formation CAIs

FTI : Rb-Sr (100 Ma) et Pb-Pb phosphates (60 Ma) k, Cv, : mesures physiques TPM : géothermomètres sur chondrites équilibrées

TPM Fermeture Rb/Sr

Accrétion homogène instantanée : on fixe Tint

Propriétés thermiques des matériaux : composition chimique +porosité

R=80 km (arbitraire)

26Al/27Al

TPM au centre de l’objet : géothermomètre sur chondrite type 6

Etape 2 :

R paramètre libre FTI

Sensibilité aux paramètres

Détermination de la structure « en Oignons »

Validité du modèle de stucture « en Oignons »

Eros Itokawa

~ 60 % des chondrites ordinaires sont des brèches

Porosité très élevée de nombreux astéroïdes

30% !

Vitesse de refroidissement et âges Ar-Ar : non concordantes avec le degré métamorphique

Alternatives de scénarios de structure interne

Types de chauffage potentiels : Radioactif (26Al, 60Fe) Chaleur d’accrétion (Inductif ?) (Phase solaire supra-lumineuse Hayashi ?)

Autres types/chronologies de croissance : Accrétion hétérogène Accrétion contemporaine du métamorphisme (e.g. Ghosh et al. 2003)

Histoire collisionnelle : Fragmentation et réassemblage Brecciation

Une question en mal de contraintes :Vers de nouvelles observables spatiales

Tomographie Radar > en cours de développement

Les processus secondaires vus par les roches

Métamorphisme - Chocs - Altération aqueuse

Echelle de McSween - Sears (actuellement considérée) :

Metamorphism Onset : 3.0Sous-division : 3.0 à 3.9 (Sears)

Classification = Classe Chimique+Type Pétrographique (e.g. H4, LL6, CV3.6)

Classification ubiquiste dans la littérature…mais réclame une révision certaine !

D’après J. Grossman, Talk sept 2005- MetSoc meeting

Indépendance des deux processus Localisation des « onsets » - non concordance Evaluation fine et correcte des sous-types entre 3 et 4

Métamorphisme Thermique

Ste marguerite H4

Faucett H5

Bandong LL6

Equilibrage des compositions

EET90161 : non équilibrée

Estimation des températures de métamorphisme

Thermométrie des pyroxènes : [Ca] OrthoPy/ClinoPy

D’après Slater-Reynolds and Mc Sween (2005)

Minéralogie pauvre

Eutectique métal-sulfure : T < 988 °C

Pétrologie : pas de transition solide-liquide

Valeurs moyennes de TPM :H6 : 894 °CL6 : 877 °CLL6 : 908 °C

Contraintes pour les modèles d’évolution thermique

Chondrites métamorphisées non-équilibrées - type 3

Estimation par quantification de processus hors-équilibre : Transitions verre-cristal Diffusion d’éléments Abondances d’espèces volatiles Textures d’assemblages

Equilibrage Olivines matrice-chondre :

Zonation des phénocristaux d’olivine

70

60

50

40

30

20

10

0

% wgt

2 4 6 8 10arbitrary distance (µm)

: FeO: MgO matrixchondrule

Faiblement quantitatifAutocohérent dans une même classe

Verre Feldspathic

Feldspath

Dévitrification

Bishunpur 3.1

Transition verre-feldspath dans la mésostase

Technique Standard : ThermoLuminescence InduiteQuantification de la teneur en feldspathAutres paramètres ?

Principaux biais :Dissolution des feldspaths en présence d’altération aqueusePas interclassePrécision surévaluée : 5 sous-types serait plus représentatifTPM erronnée

3.0

3.1 3.1

3.4 3.6

Texture des assemblages opaques

Très sensible aux bas typesNon-quantitativeArtefact : choc, altération aqueuse ?

Bourot-Denise et al. 1997, 2003

Cr KX-ray Maps of Type II Chondrules

3.0 Thermal metamorphism 3.6

Cr dans les chondres oxydés (type II)

Courtesy of J. Grossman - Talk Met Soc 2005

Type-3 Ordinary Chondrites

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.00 0.20 0.40 0.60

Mean Cr2O3 in Olivine (wt%)

σ-Cr

2O3 in Olivine

Sem

QUE

EET

MET00

RC075NWA

MET96

Adr003

Bish

Sharps

Krymka

SMC,Tie,Chain,GRO

Très sensible aux bas-typesCaractère quantitatif discutable

Maturation de la matière organique

Contrôle de la structure de la MO par le métamorphisme

10x10 nm

19x19 nm

Carbonization/Graphitization

Beyssac et al. (2002).

Milieux sédimentaires terrestres : un géothermomètre

350

300

250

200

150

100

D-Bandwidth (cm-1)

6543210-1

Petrographic type 3.X

Renazzo Semarkona Krymka Bishunpur Chainpur Inman Tieschitz

matu

rité

métamorphisme

250

200

150

100

FWHM-D (cm

-1)

1.61.41.21.00.8

ID/IG

Semarkona

Parnallee

: CV3: UOC: CO

Sensible aux bas-typesInter-classInsensible aux autres PPAsCorrélé au TPM / pas de quantification

Quirico et al. 2003, Bonal et al. 2005

Abondance des gaz rares primordiauxMétamorphisme contrôle la perte des volatils

Gaz rares primordiaux : He, Ne, Ar, Kr, Xe

Différentes composantes :Roche totale, incluant SW, SEP, radiogéniquesP1 (Q) - matière organiqueP3 - nanodiamants présolairesP6 - idem

100 150 200 250FWHM-D (cm

-1)

CV3UOC

AllendeTieschitz (H3.6)

Vigarano

Leoville

Bishunpur (LL3.1)

Semarkona (LL3.0)

Limite maximale du TPMHypothèses :

même composante accrétée par tous les objetspas de métamorphisme nébulaire

Cinétique de transformation diamant-graphite TPM

Huss et al. 1996

Bilan

Histoire thermique demeure mal connue (minéralogie pauvre)Non-équilibrées : encore plus difficileValeur limite supérieure de TPMEvaluation différentielle inter-objets relativement fine

Approche multiple Concordance de différentes évaluations,

fondées sur des processus indépendants