Décrypter les mécanismes et cinétiques de croissance et dissolution des minéraux dans les liquides silicatés est indispensable à la compréhension des processus magmatiques fondamentaux. La migration transcristalline des inclusions magmatiques sous l'effet d'un gradient thermique permet de quantifier une loi cinétique de croissance et dissolution du minéral hôte dans des conditions proches de celles qui prévalent le plus souvent dans la nature. L'objectif principal de ce travail de thèse était : i) d'étudier l'effet de la composition du liquide piégé sur le processus de migration dans l'olivine et ii) d'exploiter systématiquement le processus de migration afin de quantifier les lois cinétiques pour d'autres couples minéral-liquide. Lorsqu'elles sont soumises à un gradient thermique, les inclusions siliceuses (SiO2 ≥ 60pds%) piégées dans les olivines mantelliques et les inclusions basaltiques piégées dans les clinopyroxènes volcaniques migrent à travers leur hôte en direction du point chaud de la zone de travail. La migration s'effectue à une vitesse constante et, dans les olivines, sans modification de la composition du liquide piégé ; les inclusions des clinopyroxènes subissent en revanche une rééquilibration chimique transitoire en début de migration. Les cavités, subsphériques avant la migration, évoluent vers la forme en cristal-négatif du minéral hôte en cours d'expérience. L'achèvement de l'évolution morphologique nécessite un temps caractéristique gouverné par la diffusion chimique dans le liquide. La bulle de gaz exsolvé dans les inclusions n'est pas entraînée dans la migration. Elle se sépare du liquide magmatique et donne naissance à une inclusion fluide isolée au sein du cristal hôte. Les résultats expérimentaux indiquent que la migration procède par dissolution du minéral hôte à l'avant et recristallisation à l'arrière de l'inclusion. La vitesse de migration est limitée par les mécanismes à l'interface cristal-liquide, non par la diffusion chimique. Les taux de croissance et dissolution de l'olivine et du clinopyroxène que nous obtenons sont respectivement trente et quinze fois inférieurs à ceux déterminés dans une étude antérieure à partir d'expériences de migration d'inclusions basaltiques dans des olivines volcaniques. Ils obéissent cependant à la même forme de loi cinétique, qui peut être aisément transposée à des environnements de cristallisation ou de fusion naturels, similaires ou de plus faible déséquilibre. Le taux de croissance et dissolution de l'olivine lors des migrations n'a pas de lien simple avec la composition du liquide piégé ; il est peut-être aussi en grande partie contrôlé par la densité de dislocations du cristal hôte. Le phénomène de migration n'a pas été observé dans le quartz et le plagioclase pour les durées d'expériences réalisées. Il est néanmoins probable que l'absence de migration lors des expériences ne soit qu'apparente. Notamment, la prédominance de liaisons de forte énergie dans la structure du quartz et du plagioclase est susceptible de rendre les processus interfaciaux, et donc aussi la dissolution, particulièrement lente. Au cours de ce travail de thèse, l'opportunité s'est présentée d'étudier les inclusions magmatiques piégées dans les cristaux d'olivine de la pallasite Brahin. En particulier, deux familles d'inclusions ont été identifiées. La première consiste en des plans d'inclusions secondaires contenant de nombreuses chromites et des assemblages à métal-sulfure et olivine phosphorée ; la seconde correspond à des inclusions isolées renfermant pour la plupart de la stanfieldite, une bulle de gaz et de l'olivine phosphorée. Les inclusions secondaires se seraient formées suite à un choc ayant eu lieu alors que l'assemblage minéralogique actuel de Brahin était déjà formé, ou en cours de formation. En revanche, les inclusions de stanfieldite témoigneraient d'un choc prépallasitique. / Deciphering the mechanisms and kinetics of crystal growth and dissolution in silicate melts is essential for understanding the fundamental magmatic processes. When remelted and subjected to an imposed thermal gradient, melt inclusions migrate through their host, which provides a direct access to the host crystal growth / dissolution kinetics and allows to quantify the kinetic laws at very low undercoolings or overheatings, i.e. in conditions appropriate to many natural systems. The main goal of the present study was: i) to study the effect of the trapped melt composition on the migration process in olivine and ii) to extend the transcrystalline melt migration approach to quantify the kinetic law for other mineral-melt pairs. When subjected to a thermal gradient, Si-rich melt inclusions (SiO2 ≥ 60 wt%) in mantle olivines and basaltic melt inclusions in volcanic clinopyroxenes migrate through their host toward the host spot of the working zone. Migration proceeds at a constant rate and in olivine, without modification of the trapped melt composition ; melt inclusions in clinopyroxene, however, undergo a transient chemical reequilibration while they begin to migrate. While moving, the melt inclusions gradually change from subspherical to a faceted, negative-crystal shape. Completion ofthe morphological evolution requires a characteristic time that is governed by chemical diffusion. When a gas bubble is initially present, it responds to elastic forces by quickly shifting toward the cold end of the inclusion, where it soon becomes engulfed as an isolated fluid inclusion in the reprecipitated crystal. The experimental results indicate that the migration operates by progressive dissolution and recrystallistion of the host, governed by interface kinetics with no interference of chemical diffusion.The growth / dissolution rates we obtained for olivine and clinopyroxene are respectively thirty and fifteen times lower than those determined in a previous study from melt migration experiments on basaltic inclusions in volcanic olivines. Nevertheless, they obey the same form of kinetic law, which can be transposed to equally or more sluggish melting or crystallisation events in nature. Dependence of the growth / dissolution rate of olivine on trapped melt composition is not straightforward ; rates may be largely controlled by the density of dislocations in the host crystal. The melt migration phenomenon was not observed in quartz and plagioclase for the investigated experiment durations. Nonetheless, the lack of migration during experiments may only be apparent. Notably, the dominance of high-strength bonds in the quartz and plagioclase structure may render interfacial reactions, and so dissolution, particularly slow. During this research work, we had the opportunity to study the melt inclusions trapped in olivine crystals from the Brahin pallasite. In particular, two contrasted sets of melt inclusions were evidenced. The first set consists of plans of secondary inclusions containing abundant chromite and assemblies of metal, sulfide, and phosphoran olivine ; the second set corresponds to isolated inclusions consisting for the most part of stanfieldite, a gas bubble, and phosphoran olivine. Secondary inclusions may have formed during a shock event that took place while the current stony-iron assembly of the Brahin pallasite was already formed, or was created by this shock. However, stanfieldite inclusions may originate from a pre-pallasitic shock event.

The apparent rarity of taxonomic A-class asteroids poses a significant paradox for understanding asteroid differentiation and the dynamical evolution of the early solar system. Based on results from asteroid taxonomic surveys, and on the abundances and mineralogy of different achondrite meteorites, it appears that olivine-dominated mantle remnants are missing from both the asteroid population and in meteorite collections. Several scenarios to explain this paradox have been proposed: (1) olivine mantle material has been stripped away by collisions and only remains as small fragments (< ~5 km), (2) A-class asteroids are abundant but have been altered in some way masking their presence, or (3) differentiated asteroids did not form thick olivine-rich mantles. We have approached these questions through the collection of taxonomic and observational data on known A-class asteroids, and the geochemical characterization of olivine grains from pallasite and ureilite igneous meteorites. Examination of four taxonomic surveys reveals discrepancies in the classification of A-class objects. Recent data with spectral coverage to 2.45 μm have reclassified some asteroids previously thought to belong to the class. Data complied from these taxonomies reveal only 17 A-class asteroids out of ~2100 individual objects surveyed (<1%). Physical and orbital characteristics of A-class asteroids indicate that the majority are small (<13 km) collisional fragments that reside in orbits interior to, or within the inner main-belt. Photometric observations of five A-class asteroids obtained during this study have constrained the rotational periods of, 246 Asporina, 289 Nenetta, 446 Aeternitas, 1600 Vyssotsky, and the Mars-crossing asteroid 1951 Lick. Robust photometric data for 446 Aeternitas collected over three apparitions yielded a precise rotation period (15.737496 ± 0.000005 h) and a pole orientation of Β = 49º, and λ = 342º. A shape model produced from these data revealed that 446 Aeternitas has a distinctly angular shape suggestive of a collisional fragment. Olivine compositions between our pallasite meteorites span a narrow range (Fa10.5 - Fa13.4), while the ureilite olivine compositions, generally more fayalitic, display wide variations in the eight examined meteorites (Fa8.5 - Fa22.1). Major and trace element behavior in olivines from pallasite meteorites is consistent with a model of slow, in situ cooling and crystallization, allowing for near-equilibrium exchange between crystallizing olivines and coexisting silicate and FeNi melt, preserving near-uniform olivine major element compositions, and limited trace element variation. Trace element signatures of ureilite silicates (olivine and pigeonite) show large variations, consistent with residual solids from fractional melting processes. Ureilite olivines are uniformly more enriched in both compatible lithophile and siderophile elements (Ca, Li, Sc, V, Cr, Ni, and Mn) than pallasite olivines. corroborating models for ureilite petrogenesis as low-degree partial melting residues in the absence of an FeNi melt phase. Uniformity of elemental signatures among different pallasites point to a chemically homogeneous parent body.

Décrypter les mécanismes et cinétiques de croissance et dissolution des minéraux dans les liquides silicatés est indispensable à la compréhension des processus magmatiques fondamentaux. La migration transcristalline des inclusions magmatiques sous l'effet d'un gradient thermique permet de quantifier une loi cinétique de croissance et dissolution du minéral hôte dans des conditions proches de celles qui prévalent le plus souvent dans la nature. L'objectif principal de ce travail de thèse était : i) d'étudier l'effet de la composition du liquide piégé sur le processus de migration dans l'olivine et ii) d'exploiter systématiquement le processus de migration afin de quantifier les lois cinétiques pour d'autres couples minéral-liquide. Lorsqu'elles sont soumises à un gradient thermique, les inclusions siliceuses (SiO2 ≥ 60pds%) piégées dans les olivines mantelliques et les inclusions basaltiques piégées dans les clinopyroxènes volcaniques migrent à travers leur hôte en direction du point chaud de la zone de travail. La migration s'effectue à une vitesse constante et, dans les olivines, sans modification de la composition du liquide piégé ; les inclusions des clinopyroxènes subissent en revanche une rééquilibration chimique transitoire en début de migration. Les cavités, subsphériques avant la migration, évoluent vers la forme en cristal-négatif du minéral hôte en cours d'expérience. L'achèvement de l'évolution morphologique nécessite un temps caractéristique gouverné par la diffusion chimique dans le liquide. La bulle de gaz exsolvé dans les inclusions n'est pas entraînée dans la migration. Elle se sépare du liquide magmatique et donne naissance à une inclusion fluide isolée au sein du cristal hôte. Les résultats expérimentaux indiquent que la migration procède par dissolution du minéral hôte à l'avant et recristallisation à l'arrière de l'inclusion. La vitesse de migration est limitée par les mécanismes à l'interface cristal-liquide, non par la diffusion chimique. Les taux de croissance et dissolution de l'olivine et du clinopyroxène que nous obtenons sont respectivement trente et quinze fois inférieurs à ceux déterminés dans une étude antérieure à partir d'expériences de migration d'inclusions basaltiques dans des olivines volcaniques. Ils obéissent cependant à la même forme de loi cinétique, qui peut être aisément transposée à des environnements de cristallisation ou de fusion naturels, similaires ou de plus faible déséquilibre. Le taux de croissance et dissolution de l'olivine lors des migrations n'a pas de lien simple avec la composition du liquide piégé ; il est peut-être aussi en grande partie contrôlé par la densité de dislocations du cristal hôte. Le phénomène de migration n'a pas été observé dans le quartz et le plagioclase pour les durées d'expériences réalisées. Il est néanmoins probable que l'absence de migration lors des expériences ne soit qu'apparente. Notamment, la prédominance de liaisons de forte énergie dans la structure du quartz et du plagioclase est susceptible de rendre les processus interfaciaux, et donc aussi la dissolution, particulièrement lente. Au cours de ce travail de thèse, l'opportunité s'est présentée d'étudier les inclusions magmatiques piégées dans les cristaux d'olivine de la pallasite Brahin. En particulier, deux familles d'inclusions ont été identifiées. La première consiste en des plans d'inclusions secondaires contenant de nombreuses chromites et des assemblages à métal-sulfure et olivine phosphorée ; la seconde correspond à des inclusions isolées renfermant pour la plupart de la stanfieldite, une bulle de gaz et de l'olivine phosphorée. Les inclusions secondaires se seraient formées suite à un choc ayant eu lieu alors que l'assemblage minéralogique actuel de Brahin était déjà formé, ou en cours de formation. En revanche, les inclusions de stanfieldite témoigneraient d'un choc prépallasitique.