Les obsidiennes d’hier à demain

Les obsidiennes accompagnent l’histoire de l’humanité depuis plus de 10000 ans. Ils ont permis de fabriquer les premiers outils de l’homme moderne mais également les premiers bijoux qui ont embelli la vie de nos ancêtres.
Malgré cette longue histoire entre l’homme et les obsidiennes, de nombreuses questions demeurent :  

• Quelles sont leur origine et leur dynamisme éruptifs ?
• D’où viennent les colorations noires, rouges, vertes ou bleus ? Des nanoparticules de spinelle semblent être à l’origine des obsidiennes noires, mais qu’en est-il des autres couleurs ? et comment se forment ces nanoparticules ?
• Est-il possible de valoriser les obsidiennes en fabriquant de nouveaux matériaux ?

Le projet de thèse consiste à caractériser des obsidiennes anciennes ou échantillonnées au Mexique (Coll. F. Gendron, MNHN), aux États-Unis et en Turquie. Des mesures de viscosité permettront de déterminer leurs propriétés rhéologiques. La compréhension de l’origine de la couleur (rôle du fer, bulles, nanoparticules) sera menée par différentes méthodes : spectroscopie optique, MEB et MET, rayonnement synchrotron pour déterminer le redox du fer.
Nous évaluerons ensuite la possibilité de fabriquer des verres à partir de l’obsidienne : est-ce que les premiers verres fondus par les hommes ont pu être obtenus par cette matière première ? est-ce que de nouvelles compositions sont possibles en mélangeant du verre recyclé avec des laves volcaniques ? Sur ces nouveaux verres obtenus les mêmes questions de propriétés rhéologiques et de coloration du produit final seront abordées. Nous disposons d’un corpus d’échantillons provenant de plusieurs gisements qu’il faudra caractériser et préparer pour des expériences d’absorption de rayons X au seuil K de fer prévues sur la ligne LUCIA-SOLEIL.

Le travail de thèse s’articulera entre l’IMPMC, l’IPGP et l’IRAMAT-Orléans.
A l’IRAMAT, une analyse élémentaire sera obtenue par LA-ICP-MS sur les diverses obsidiennes échantillonnées et sur des objets archéologiques afin de retrouver les diverses gitologies.
L’IMPMC sera en charge des études de caractérisation de couleurs par spectroscopie d’absorption optique, et observation en microscopie électronique.
Avec l’IPGP, ils mèneront les études sur synchrotrons (SOLEIL, ESRF) pour caractériser le redox et l’environnement du fer, principal élément colorant des obsidiennes. L’IPGP pilotera les mesures de viscosité des obsidiennes, les caractérisations en spectrométrie Raman et les mesures de viscosité sur les nouveaux verres obtenus