Compositions relatives des phases de Rocknest

Les deux pˆoles appauvris en hydrog`ene ne refl`etent probablement pas dans l’ensemble des min´eralogies issues de l’alt´eration. Pour v´erifier qu’il s’agit des composantes ign´ees felsiques et mafiques identifi´ees par CheMin, nous avons s´electionn´e les spectres les plus repr´esentatifs de ces pˆoles (une fois les trois premiers tirs de chaque point d’observation retir´es pour supprimer l’effet de la poussi`ere). Ces spectres sont choisis suivant la distribution des scores ICA de l’hydrog`ene et de l’aluminium. Un premier groupe de spectres est s´electionn´e, suppos´e de composition mafique correspondant aux spectres dont les scores ICA H sont inf´erieurs `a la m´ediane de la distribution de l’hydrog`ene sur les 3000 tirs (score ICA H < 0.031), et dont les scores ICA Al sont inf´erieurs au 1er _{quartile (score ICA Al < 0.144, n=406). Le}

groupe de spectres suppos´e felsique correspond au mˆeme crit`ere pour les scores ICA H, mais les scores ICA Al sont cette fois sup´erieurs au 3e _{quartile (score ICA Al > 0.264, n=406). De cette fa¸con, il est}

possible de comparer de mani`ere relative les ´el´ements associ´es aux pˆoles anhydres plus ou moins enrichis en Al. Dans un deuxi`eme temps, nous s´electionnons deux autres pˆoles bas´es uniquement sur l’hydratation.

Le pˆole anhydre (repr´esentant la fraction cristalline et la fraction amorphe anhydre) correspond aux tirs (n=670) dont les scores sont inf´erieurs au 1er _{quartile de la distribution des scores ICA H (score ICA H}

< 0.004). Le pˆole hydrat´e (fraction amorphe hydrat´ee), lui, correspond aux tirs (n=670) dont les scores sont sup´erieurs au 3e _{quartile (score ICA H > 0.055).}

La figure 3.19 repr´esente les scores ICA des ´el´ements majeurs pour les diff´erents groupes d´efinis pr´ec´edemment grˆace `a des diagrammes en boˆıtes, ou box plots qui permettent de repr´esenter simplement une distribution de donn´ees en montrant le minimum, le quartile inf´erieur, la m´ediane, le quartile sup´erieur et le maximum. Nous consid´ererons que pour un ´el´ement donn´e, deux populations sont diff´erentes lors- qu’au moins 75 % des donn´ees ne se recoupent pas, c’est-`a-dire que le 1er _{quartile de l’une est sup´erieur}

au 3equartile de l’autre par exemple.

La comparaison entre les deux pˆoles anhydres plus ou moins riches en aluminium montre que les spectres riches en Al le sont ´egalement en Si, Ca et Na (Figure 3.19.b, c, d, boˆıtes rouges et vertes). En revanche, le second pˆole, appauvri cette fois en Al, montre des enrichissements en Mg, Fe, et Ti par rapport au premier groupe (Figure 3.19.f, g, h, boˆıtes rouges et vertes). Par cons´equent, nous confirmons de cette mani`ere que ces deux pˆoles anhydres correspondent bien aux composantes ign´ees felsiques d’une part (plagioclase : 26.3±0.7 wt.%) et mafiques d’autre part (olivine :13.3±0.4 wt.%, augite : 11.7±0.9 wt.%, pigeonite : 8.0±0.8 wt.%), comme identifi´ees par CheMin (Achilles et al., 2017). Le K n’est ici pas discriminant, probablement `a cause du fait que les feldspaths potassiques sont tr`es peu abondants dans ces sols d’apr`es CheMin, et uniquement pr´esents `a la limite de d´etection de l’instrument (Bish et al., 2013; Achilles et al., 2017).

Figure 3.19 – Distribution des scores ICA des ´el´ements majeurs pour quatre groupes de spectres. La s´election des spectres par groupe est r´ealis´ee `a partir des scores de l’hydrog`ene et de l’aluminium. Groupe 1 (mafique) : ICA H < 0.031 et ICA Al <0.144 ; Groupe 2 (felsique) : ICA H < 0.031 et ICA Al > 0.264 ; Groupe 3 (anhydre) : ICA H < 0.004 ; et Groupe 4 (hydrat´e) : ICA H > 0.055. Ces diagrammes en boˆıtes, ou box plots, montrent le minimum, le quartile inf´erieur, la m´ediane, le quartile sup´erieur et le maximum de chaque classe.

Les phases cristallines ign´ees mafiques et felsiques combin´ees avec la composante amorphe repr´esentent ∼95 wt.% de l’ensemble des phases des sols de Rocknest (dans des proportions relative- ment ´equivalentes), ce qui est coh´erent avec l’identification de trois principaux pˆoles dans les donn´ees ChemCam. Le pˆole riche en hydrog`ene refl´eterait donc la composition de la composante amorphe, du moins sa fraction hydrat´ee, car des phases amorphes anhydres peuvent ´egalement ˆetre pr´esentes. La d´etection `a travers l’hydrog`ene de points ayant sond´e pr´ef´erentiellement la composante amorphe permet non seulement de comparer de mani`ere relative sa chimie par rapport au pˆole cristallin, mais aussi de comparer directement nos r´esultats avec l’estimation donn´ee par CheMin-APXS. Si ce bilan de masse a permis pour la premi`ere fois d’apporter des contraintes fortes sur la composition des phases amorphes, les sources d’erreur sont importantes (e.g., abondance des phases cristallines, abondance de la composante amorphe, calcul de la chimie des phases majeures, composition suppos´ee des phyllosilicates). Ces incer- titudes incluent ´egalement le seuil de d´etection de CheMin (∼1 wt.% ; Blake et al., 2012) qui provoque l’inclusion de la chimie des phases accessoires dans la fraction amorphe, ainsi que l’erreur de mesure APXS, dont l’analyse est par ailleurs d´ependante de la profondeur suivant l’´el´ement chimique consid´er´e (section 3.5.2). Un biais de mesure est ´egalement envisageable car CheMin ne permet d’analyser que la fraction fine des sols (< 150 µm). Un probl`eme de repr´esentativit´e de l’ensemble des sols par cette m´ethode est donc possible. De plus, nous avons montr´e que l’hydratation dans les sols de Bagnold pouvait ˆ

etre variable suivant la taille de grains (section 3.5.1.2). Par ailleurs, ce bilan de masse ne permet de pas distinguer la composante amorphe d’origine ign´ee de la composante amorphe d’alt´eration.

Sur les diagrammes de la Figure 3.19 (boˆıtes bleu clair et bleu fonc´e), le pˆole hydrat´e montre une composition qui apparaˆıt mafique, c’est-`a-dire relativement riche en Mg et Fe, et relativement ap- pauvrie en ´el´ements Si, Al, Na et K par rapport `a la fraction cristalline. Un enrichissement en Fe dans la composante amorphe hydrat´ee, et des appauvrissements en Al et Si sont coh´erents avec le bilan de masse CheMin-APXS. Nous confirmons ainsi que l’allophane, particuli`erement attendu lors de l’alt´eration de verre volcanique (Chadwick et al., 2003), n’est pas un bon candidat potentiel pour les sols de Gale. En revanche, le Mg semble particuli`erement abondant dans la fraction hydrat´ee, ce qui est en contradiction avec le bilan de masse qui, lui, sugg`ere une faible concentration. Na et K sont peu pr´esents dans la fraction

hydrat´ee d’apr`es nos r´esultats, encore une fois, en d´esaccord avec le bilan de masse. Finalement, Ca et Ti montrent peu de divergence entre les groupes. Ce dernier ´el´ement est suppos´e ˆetre particuli`erement pr´esent dans la fraction amorphe. Hormis les biais d’analyses des deux instruments cit´es pr´ec´edemment, ces divergences de r´esultats pourraient confirmer que la composante amorphe ne se compose pas exclu- sivement de phases hydrat´ees, et la pr´esence de phases amorphes anhydres riches en Na, K et Ti serait alors n´ecessaire pour expliquer les observations de CheMin-APXS.

Tableau 3.6 – Comparaison entre l’estimation de la composition de la composante cristalline et amorphe des sols de Rocknest (< 150 µm) par APXS-CheMin (1d’apr`es Achilles et al., 2017) et nos r´esultats. Ces derniers sont repr´esent´es de mani`ere relative entre la composition de la composante amorphe hydrat´ee avec la fraction anhydre. Les symboles “+”, “-” et “.” correspondent respectivement `a un enrichissement, `

a un appauvrissement et `a une composition similaire pour un ´el´ement donn´e entre les fractions hydrat´ee et anhydre. Les symboles de couleur rouge expriment une coh´erence avec les r´esultats APXS-CheMin, et les symboles de couleur noire une incoh´erence.

Des r´esultats globalement similaires ont ´et´e obtenus par Dehouck et al. (2018), ce qui accr´edite par ailleurs nos propres r´esultats (r´esum´es dans le Tableau 3.6). Cette ´etude a r´ealis´e une comparaison des donn´ees quantifi´ees de ChemCam par rapport aux compositions chimiques des pˆoles purs identifi´es par CheMin. Cette ´etude utilise la faible abondance en SiO2 dans certains points d’analyse ChemCam

comme un proxy pour la d´etection de la composante amorphe. Ces r´esultats confirment que la composante non-cristalline est appauvrie en Al, et enrichie en Fe et Mg.