Contraintes expérimentales sur l’accrétion et la différenciation terrestre

Résumé: Mes travaux et projets de recherche sont axés sur l'étude des propriétés chimiques et physiques des réservoirs terrestres profonds. J’utilise et développe des protocoles expérimentaux qui permettent de reproduire les conditions de pression et température extrêmes des intérieurs planétaires que je combine à des techniques analytiques de haute résolution pour caractériser les propriétés physico-chimiques des échantillons produits. Un aspect important de mon travail s’intéresse plus spécifiquement aux mécanismes d’accrétion et de différenciation de la Terre en un manteau silicaté et un noyau métallique. J’étudie la distribution des éléments chimiques et de leurs isotopes entre métal et silicate dans des expériences à haute pression et haute température qui reproduisent les conditions de formation du noyau dans un océan de magma profond. Ces résultats, combinés à des modélisations thermodynamiques, permettent de préciser quels précurseurs terrestres, scénarios d’accrétion et conditions d’équilibre noyau-manteau permettent de produire certaines observables géochimiques et géophysiques de la Terre présente (e.g. abondances des éléments sidérophiles du manteau, présence d’éléments légers dans le noyau). Dans ce cadre, évaluer l’empreinte de la formation du noyau sur la géochimie des éléments volatils du manteau permet d’apporter des contraintes nouvelles sur l’origine de ces éléments sur Terre et les processus responsables de leurs appauvrissements dans les matériaux terrestres au cours des grandes étapes de la formation planétaire. Abstract: My research has been focused on the study of the chemical and physical properties of deep Earth reservoirs. I use and develop experimental protocols that allow to experimentally reproduce the extreme pressure and temperature conditions of Earth’s interior combined with high resolution analytical techniques to characterize the run products. A substantial part of my work is dedicated to the study of Earth’s accretion and differentiation into a metallic core and a silicate mantle. I study the distribution of elements and their isotopes between metal and silicate in high pressure and high temperature experiments at conditions of Earth’s core formation in a deep magma ocean. The results, combined with thermodynamic models, provide insights on the nature of the Earth’s building blocks, accretion scenario, and conditions of core-mantle equilibration that produced the present geochemical and geophysical observables of mantle siderophile elements depletion and light elements in the core. Additionally, the imprint of core formation on the geochemistry of volatile elements in the mantle is a powerful tool for constraining the origin and timing of volatile elements delivery on Earth and the mechanisms responsible for their depletion in terrestrial materials throughout the main stages of planetary formation.