Titre original :

(Dés)équilibres dans les minéraux, les liquides et les amorphes : transitions de phases, cinétique et partages isotopiques

Mots-clés en français :
  • Fractionnement isotopique
  • Déséquilibre dans les minéraux

  • Disques protoplanétaires
  • Cristallisation
  • Équilibre chimique
  • Transitions de phases
  • Magmatisme
  • Minéraux silicatés
  • Fer
  • Hydrogène
  • Langue : Français, Anglais
  • Discipline : Sciences physiques
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
  • Date de soutenance : 14-04-2014

Résumé en langue originale

La notion d’équilibre, qu’il s’agisse d’un équilibre de phase, d’une transformation ou d’un partage à l’équilibre, est essentielle en sciences de la Terre comme en sciences de la matière. Ainsi, notre capacité à décrire l’accrétion et la différenciation des planètes repose essentiellement sur la connaissance des propriétés des minéraux à l’équilibre. A tous les niveaux d’organisation, de la maille cristalline aux interactions entre grands réservoirs planétaires, nous nous référons avant tout à des comportements à l’équilibre pour interpréter les observables auxquels nous avons accès. Pourtant, des premiers solides formés dans le disque circumstellaire aux laves recouvrant aujourd’hui les pentes de nombreux volcans, les indices de déséquilibre sont fréquents. Souvent négligés, ils sont néanmoins des sources de complexification des modèles. En quelque sorte, ils nous semblent brouiller une image qui sans eux pourrait être nette et élégante. Dans ce mémoire d’habilitation à diriger les recherches, je montre que les marqueurs de déséquilibre dans les minéraux apportent au contraire une multitude de contraintes que les données d’équilibre ne nous permettent pas d’entrevoir. La démarche suivie pour étudier leur origine et les raisons qui les amènent à perdurer dans les enregistrements minéralogiques est expérimentale. Deux axes majeurs sont abordés : les déséquilibres minéralogiques et leurs applications aux environnements astrophysiques d’une part, la détermination des partages isotopiques à l’équilibre et hors-équilibre en conditions magmatiques de l’autre. A priori éloignés l’un de l’autre, ces thèmes découlent en fait d’une même question : comment un système minéralogique déséquilibré tend-il vers un nouvel équilibre ? Dans les deux cas, un jeu complexe entre mobilité globale et locale est à l’oeuvre ; les découplages de mobilité entre atomes d’un même matériau, entre isotopes d’un même élément ne peuvent pas être négligés loin de l’équilibre thermodynamique et chimique. Loin de voiler nos modèles, ces marqueurs sont amenés à devenir à la fois des outils de diagnostic d’une minéralogie/pétrologie moderne et des moyens d’accès privilégiés aux durées ou aux régimes thermiques ayant présidé à la formation de nombreux matériaux naturels. Finalement, c’est peut-être dans ces processus hors-équilibre qu’il faudra aller chercher l’origine de certaines signatures minéralogiques et géochimiques de premier ordre.

  • Directeur(s) de thèse : Leroux, Hugues
  • Laboratoire : Unité matériaux et transformation (UMET)
  • École doctorale :

AUTEUR

  • Roskosz, Mathieu
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