Thèse Éléments en Traces et Ultra-Traces dans les Olivines et Orthopyroxènes Rôle de ces Silicates dans la Différenciation Planétaire Précoce H/F

Doctorat_Gouv

Établissement : Université Clermont Auvergne
École doctorale : Sciences Fondamentales
Laboratoire de recherche : Laboratoire Magmas et Volcans
Direction de la thèse : Bertrand MOINE ORCID 0000000327802882
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59

L'objet du projet est de mesurer avec précision les concentrations en éléments lithophiles et métaux de transitions sur des olivines et des orthopyroxènes. Ces minéraux constituent 70 à 99% du manteau supérieur terrestre et 90% de la fraction silicatée des météorites chondritiques, briques élémentaires des planètes telluriques. Les concentrations dans ces phases sont particulièrement mal connues car les concentrations en éléments en traces lithophiles sont extrêmement faibles et souvent inférieures au ppb (10-9g/g) ce qui les rend difficilement mesurables. Cependant, ces minéraux jouent très certainement un rôle déterminant dans les stades précoces de différenciation des planétoïdes. L'étude portera à la fois sur une approche naturaliste et expérimentale. L'étude se focalisera initialement sur la caractérisation de péridotites et de météorites issues de collections exceptionnelles d'échantillons provenant des cratons archéens (>2.5Ga) sud-africains, sibérien, du Groenland et de Norvège ainsi que de météorites (chondrites métamorphiques de haut grade -LL6-7, L6-7, H6-7, EH6-7 ; achondrites- Lodranites, Ol-diogenites, mesosiderites, pallasites). Les moyens analytiques de caractérisation seront essentiellement des ICPMS haute résolution couplées à une ablation laser disponibles dans les deux laboratoires directement impliqués ainsi que des dispositifs d'imagerie chimique (MEB FEG, EDS, FIB, µRX, TOF-SIMS) également à disposition. En parallèle de cette caractérisation d'échantillons naturels, une approche expérimentale sera développée au LMV (co-encadrement P. Condamine). Des travaux expérimentaux de fusion (40-50%) de matériel mantellique et chondritique dopé à fugacités d'oxygène et de soufre contrôlées permettront de caractériser les partages interphases (métal, sulfures, minéraux silicatés et liquide silicaté). ). Les expériences seront réalisées en piston-cylindre et en presse multi-enclumes dans une gamme de pressions comprise entre 3 et 13 GPa, afin de couvrir les conditions de pression du manteau supérieur terrestre. L'ensemble de ces données permettront d'appréhender les processus de différenciation précoce des planétoïdes et à partir de bilans de masse, de mieux contraindre la différenciation précoce de la Terre et de ses différents réservoirs géochimiques.
Cette thèse se réalisera dans un cadre d'échange et de mobilité internationale de l'étudiant(e) (ANU, Canberra et Curtin University, Perth, Australie).

La thématique de ce sujet de thèse s'inscrit dans les thématiques de recherche développées au sein du laboratoire Magmas et Volcans (Axe transverse Terre Primitive) et du programme ClerVolc du CIR4. La partie expérimentale s'appuie sur le parc instrumental du LMV dont l'Instrument National (Presse Multi-enclume).

Caractérisation géochimique d'échantillons naturels (Manteau réfractaire, météorites) par microsonde éléctronique (EPMA) et ICPMS à ablation laser (LA-ICPMS) selon leur contexte pétrologique.
Expérimentation haute pression et haute température pour caractériser les paramètres intensifs (P, T, Fugacités d'O et de S) et taux de fusion pouvant expliciter les fractionnements observés. Expérimentation piston-cylindre et multi-enclumes (de 3 à 13 GPa) en capsule graphite de péridotite fertile dopée en éléments traces et caractérisation par MEB, EPMA et LA-ICPMS