L'élucidation du mécanisme de formation de divers verres naturels peut aider à comprendre la dynamique de la Terre car ces matériaux retiennent l'état de formation dans leurs structures. La spectroscopie XAFS appliquée aux matériaux amorphes issue des météorites fournit des informations sur les changements structuraux locaux des éléments présents. En effectuant des analyses dans la phase de verre des météorites et dans les verres issus de l'impact météoritiques des informations sur les conditions de formation des ces matériaux peuvent être obtenues. Dans cette thèse, l'analyse de la structure locale d’éléments de transition (Ti, Zr) dans les minéraux et les verres naturels a été réalisée par la XAFS. Des expériences de chauffage au laser à haute température et de flux gazeux sur zircon ont également été effectuées pour observer les changements structuraux à haute température dans les phases cristallines qui accompagnent le verre météoritique. La structure locale de ces matériaux est semblable à celle du Zr dans les sédiments de la limite Crétacé – Paléogène (K-Pg). Ce dernier ne montre aucune influence de diagenèse ou d'altération, ce qui suggère que les sédiments Cependant, l'abondance de Zr dans les sédiments n'est pas toujours suffisante pour obtenir des informations fiables sur la structure locale du Zr. Nous nous sommes ainsi intéressés à la structure local du Ti, qui appartient au même groupe que le Zr. Les conditions d'impact des météorites sur Mars et du passage des météorites à travers l'atmosphère peuvent être estimées par l'analyse de la structure locale de Zr dans la partie vitrifiée des météorites. L'analyse de la structure locale du Zr dans la météorite martienne de Tissint montre la croûte de fusion de cette météorite est semblable à celle des tectites et du verre d'impact qui les accompagne, alors que la partie intérieure vitreuse de Tissint est similaire à celle de la baddeleyite et de la fulgurite. Cette dernière aurait subi une vitrification pendant le passage à travers l'atmosphère. Afin de confirmer le changement structurel de Zr à haute température, nous avons effectué des expériences de chauffage du zircon, ainsi qu’une expérience de diffraction des rayons X sur poudre pendant le chauffage. L'analyse chimique dans le MEB a montré l'évaporation de la composante SiO2. Nous avons aussi obtenu un nouveau digramme de phase ZrO2-SiO2 dans lequel la région d’immiscibilité liquide proposée auparavant n’a pas pu être confirmée / Elucidation of the formation mechanism of various natural glasses can help to understand the dynamics of the Earth because these materials record the formation condition in their structures. XAFS applied to natural meteorite-related glasses provides information about the local structural changes of elements therein. By performing high-accuracy XAFS analyses for trace elements and their local structure in sedimentary rocks, in the glass phase of meteorites and in the meteorite impact-related glasses such as tektite and impact glass, information on the formation condition of these materials can be obtained. We have performed local structure analysis of IVb transition metal elements (Ti, Zr) in natural minerals and glasses K-edge XANES and EXAFS as well as high-temperature laser heating and gas flow experiments on zircon, to observe structural changes at high temperature in the crystalline phases that accompany the meteoric glass. The local structure of these materials is similar to that of of Zr in K-Pg sediments, which do not show any influence from diagenesis and weathering, suggesting that K-Pg sediments maintain the thermal quenching history of the meteorite impact. However, the low abundance of Zr in sediments prompted us to study Ti, which belongs to the same group as Zr and is much more abundant. Combination of the information about the local structures of Ti and Zr allows a higher reliability for the estimation of meteorite impact event. The local structure of Zr in the fusion crust and inner glassy part of the Martian meteorite of Tissint are similar, respectively, to that in tektite and accompanying impact glass and to that in baddeleyite and fulgurite. The latter was likely vitrified part during the passage through the atmosphere. It should be possible to estimate the conditions of meteorite impact on Mars and the passage of meteorites through the Earth’s atmosphere through the analysis of the local structure of Zr in the glassy part of meteorites. In order to confirm this hypothesis, we performed heating experiments of zircon with in-situ powder X-ray diffraction experiment was performed for ZrSiO4 and ZrO2. SEM analysis confirmed evaporation of the SiO2 component. We have obtained a new ZrO2-SiO2 phase diagram where the liquid-immiscible region proposed earlier does not appear.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2018LORR0200 |
| Date | 19 December 2018 |
| Creators | Tobase, Tsubasa |
| Contributors | Université de Lorraine, Graduate School of Science and Technology (Kumamoto, Japon), Nespolo, Massimo, Yoshiasa, Akira |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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