Nous avons réalisé plusieurs expériences sur des systèmes plus simples que les poudres de chondrites mélangées à des sulfures qui ont été décrites et analysées dans le Chapitre 4. En suivant le même protocole les expériences ont été réalisées sur des poudres de verre silicaté, de sulfure ou encore de chondrites, toutes dopées en lanthanides. Le but de ces expériences est qu’elles servent de témoins afin de mieux comprendre le rôle des différentes
6.4. CONCLUSION : 129
phases qu’on retrouve dans les expériences complexes. La première observation est la conservation de la composition chimique et de la texture de verre pour le verre CMAS tandis que cette texture a tendance à changer pour former deux ou trois phases pour les expériences avec sulfures : une phase sulfurée, une phase silicatée et une phase matricielle. Cette observation témoigne du comportement du tube en silice qui se volatilise dans le tube pour réagir avec le contenu du creuset en graphite. Des analyses d’abondances de lanthanides ont été faites à l’ICP-MS par ablation laser. Les échantillons de verre silicaté sont constamment appauvris en Eu et sont enrichis en terres rares légères. On attribue ce fractionnement a l’évaporation préférentielle d’une partie des lanthanides, principalement Eu, par rapport aux autres terres rares. Les analyses sur les sulfures montrent que les terres rares sont aussi abondantes dans le CaS, avec les terres rares moyennes qui ont tendance à être compatibles et les légères et lourdes qui ont tendance à être incompatibles. Dans l’ensemble, en plus de nous informer sur le comportement de systèmes plus simples, ces expériences témoins nous informent sur les effets du matériel utilisé dans nos expériences. Plutôt que d’avoir un système plus simple on s’aperçoit que la présence du tube en silice ou bien l’absence de phase hôte pour les terres rares dans la poudre de départ,par exemplent, amènent à la formation de nouvelles phase qui n’était pas attendues vu les expériences réalisées sur du materiel naturel.
Chapitre 7
Comportement des terres rares en phase
vapeur
7.1
La question de la volatilité des terres rares :
Le travail présenté précédemment et les études de la littérature sur les partages sulfure/liquides dans les conditions de formation des chondrites à enstatite rejettent une formation des oldhamites naturelles par des processus ignés simples. En effet ces études n’arrivent pas à reproduire les spectres et les abondances de terres rares observés dans les chondrites naturelles bien qu’elles expliquent la présence d’anomalies en Eu, Yb et Sm dans les échantillons naturels. D’autres études ont mis en avant des arguments en faveur d’une origine des CaS par condensation. D’après Lodders et Fegley (1993) et d’autres études thermodynamiques précédentes (Cameron, 1973; Boynton, 1975), les conditions réductrices de formation des chondrites à enstatite peuvent contraindre l’ordre de condensation des éléments. Ainsi, les sulfures deviennent les condensats premiers quand le rapport C/O du milieu de condensation est augmenté. La sulfuration de phases déjà condensées ailleurs dans la nébuleuse, dans un milieu plus oxydé par exemple, est dure à envisager car elle ne permettrait pas de produire autant de CaS que ceux observés dans les chondrites naturelles. De plus, malgré l’abondance en soufre dans la nébuleuse primitive,
132 CHAPITRE 7. COMPORTEMENT DES TERRES RARES EN PHASE VAPEUR
la composition de la nébuleuse n’est pas adaptée à une telle sulfurisation. Un tel phénomène n’arrive pas à expliquer les abondances de terres rares très élevées dans les CaS. Par ailleurs, les fassaites (Ca(Si,Al)2O6) observées dans les météorites oxydantes,
soit les minéraux qu’il faut sulfurer afin de former les CaS, ont des spectres de terres rares très différents de ceux des CaS naturelles. La sulfuration est enfin rejetée car les minéralogies des chondrites à enstatite ne correspondent pas du tout à celles observées suite à un tel phénomène. Par le calcul, les séquences de condensation à haut C/O (Lodders et Fegley, 1993) dans les conditions de la nébuleuse solaire, arrivent beaucoup mieux à reproduire les abondances naturelles en terres rares. Dans ces conditions l’oldhamite, l’osbornite (TiN), la niningerite (MgS) ou l’alabandite (MnS) sont des analogues des minéraux réfractaires des milieux oxydants et seront les premiers à condenser. Les REE, réfractaires, vont condenser très vite dans les CaS. D’après Lodders et Fegley (1993), à 1378.6 K, soit 0.1 K sous le point de condensation, seulement 0.28% du Ca est condensé en CaS et les REE sont enrichis à hauteur de 22000 fois les abondances dans la C.I. Toujours d’après Lodders et Fegley (1993) cette abondance tombe à 1000 fois autour de 6% de condensation du Ca (1377.5 K) et à 100 fois la C.I à 60% de condensation (1360K). Compte tenu de la volatilité relative des terres rares, le modèle prédit des anomalies en Eu, Sm et Yb. Lodders et Fegley (1993) prédit 5 types de spectres différents depuis une condensation dans ces conditions :
1. Des spectres plats appauvris en Yb et Eu. Ils peuvent être produits en retirant une oldhamite à l’équilibre avec le gaz à haute température. Ces spectres se rapprochent des spectres des CAIs de groupe III et ces formes de spectres sont observées dans des chondrites.
2. Des spectres plats appauvris simplement en Yb. Ils peuvent être produits en retirant une oldhamite à l’équilibre avec le gaz à haute température, mais légèrement moins chaud que pour (1.), ainsi Eu est totalement condensé dans les oldhamites. Il n’y a pas d’analogues dans les CAIs mais ces formes de spectres sont bien observées dans des chondrites naturelles.
3. Des spectres plats sans anomalies. Ils correspondent à l’équilibre avec un gaz à plus basse température, où toutes les terres rares ont condensé. Ces spectres sont des