Soutenance de thèse / PhD Defense - Virgile Malarewicz

Virgile Malarewicz, doctorant dans l'équipe ROCKS (Research on carbon-rich key samples) soutient sa thèse le jeudi 21 décembre 2023 à 14h.

LPS, 1 rue Nicolas Appert, batiment 510, Orsay, Amphithéâtre Blandin

Pour suivre la soutenance via Zoom :
https://universite-paris-saclay-fr.zoom.us/j/92140496181?pwd=UytuWHo3cDFQMWs2ZTk5d3l3MXBaUT09

ID de réunion: 921 4049 6181
Code secret: 603380

Étude de la formation et évolution de la croûte primitive martienne à travers une approche pluridisciplinaire multi-échelle : caractérisation minéralogique de la brèche martienne NWA 7533 et étude géodynamique de la région Terra Cimmeria-Sirenum

Résumé 

Mars est un terrain d’étude idéal pour explorer la formation et l’évolution d’une croûte planétaire. Contrairement à la Terre, de nombreuses formations géologiques anciennes (>3.8 Ga) sont observables à la surface, et nous disposons de quelques échantillons météoritiques contenant des minéraux formés quelques dizaines de millions d'années après l’accrétion planétaire. Deux objets d’études se révèlent particulièrement pertinents pour étudier la formation et l’évolution de la croûte martienne : la région Terra Cimmeria-Sirenum, un bloc crustal particulier, et la météorite NWA 7533, échantillon unique d’une brèche de surface avec des minéraux anciens (>4.4 Ga). Le site d’éjection de la brèche se trouvant en bordure de la région d’étude, ce travail de thèse se positionne en étude pluridisciplinaire à plusieurs échelles pour affiner la compréhension de l’histoire de la croûte martienne entre 4.5 Ga et 4 Ga. Cette thèse a donc pour objectif de (1) dresser une carte géologique de la région Terra Cimmeria-Sirenum et étudier ses caractéristiques géophysiques (modèles d’altitude et d’épaisseur crustale actuel et pré-Tharsis, modèle d’intensité magnétique de surface) afin de révéler de possibles hétérogénéités dans la région ; (2) explorer la diversité pétrologique de la brèche et en profiter pour dresser une base de données analytique en spectroscopie Raman ; (3) caractériser en détail la diversité microtexturale des zircons présents dans la brèche afin de mieux comprendre leur processus de formation et d’éventuels mécanismes d’altération. Les résultats obtenus nous ont permis de proposer divers scénarios magmatiques ou dynamiques. Nous montrons que les zircons les plus hétérogènes ont été fragmentés et altérés en présence de fluide avant 4.4 Ga. Ces zircons ont ensuite été remobilisés dans des magmas. Certains magmas étaient enrichis en silice et hydratés, et ont abouti à la formation de roches à composition granitique par cristallisation fractionnée. Il s’agit de la première détection directe de la présence de fluides et de roches granitiques à cette époque sur Mars. Par ailleurs, nos observations morphologiques nous ont permis de mettre en évidence un système de bassins et de crêtes vraisemblablement pré-noachien. Les bassins et les couches stratifiées ne semblent pas s’être formés à la suite d’impacts. Nous proposons un scénario de subduction inachevé suivi d’un épisode d’érosion intense préférentiellement vers l’Ouest pour expliquer les morphologies observées. Ce scénario d’érosion, couplé avec une serpentinisation d’une couche superficielle, pourrait également expliquer les différences d’intensité magnétique et d’épaisseur crustale au sein de la région.

Summary 

Mars is an ideal subject for the exploration of the formation and evolution of planetary crust. Unlike the Earth, many ancient geological formations (>3.8 Ga) can still be observed on the surface, and we have a few meteoritic samples containing minerals formed a few tens of millions of years after planetary accretion. Two objects are particularly relevant for studying the formation and evolution of the Martian crust: the Terra Cimmeria-Sirenum region, a particular crustal block, and meteorite NWA 7533, a unique sample of a surface breccia with ancient minerals (>4.4 Ga). As the breccia ejection site is on the edge of the Terra Cimmeria-Sirenum region, this thesis work is oriented as a multidisciplinary study on several scales to refine our understanding of the history of the Martian crust between 4.5 Ga and 4 Ga. The aim of this thesis is therefore to (1) draw up a geological map of the Terra Cimmeria-Sirenum region and study its geophysical characteristics (current and pre-Tharsis crustal thickness and altitude models, surface magnetic intensity model) in order to reveal possible heterogeneities in the region; (2) explore the petrological diversity of the breccia and take advantage of this to build up an analytical database using Raman spectroscopy; (3) characterise in detail the microtextural diversity of the zircons present in the breccia in order to gain a better understanding of their formation process and possible alteration mechanisms. The results obtained enabled us to propose various magmatic or dynamic scenarios. We show that the most heterogeneous zircons were fragmented and altered in the presence of fluid before 4.4 Ga. These zircons were then remobilised in magmas. Some magmas were enriched in silica and hydrated, and led to the formation of rocks with a granitic composition by fractional crystallisation. This is the first direct detection of the presence of granitic fluids and rocks at this time on Mars. Our morphological observations have revealed a system of basins and ridges that is probably pre-Noachian. The basins and stratified layers do not appear to have formed as a result of impacts. We propose a scenario of incomplete subduction followed by an episode of intense erosion preferentially towards the west to explain the morphologies observed. This erosion scenario, coupled with serpentinisation of a surface layer, could also explain the differences in magnetic intensity and crustal thickness within the region.

Jury

• Anne-Magali Seydoux-Guillaume (Université de St Etienne/ UCB Lyon 1) - Rapportrice
• Pascal Allemand (UCB Lyon 1) - Rapporteur
• Pierre Beck (IPAG) - Examinateur
• Marion Garçon (LMV) - Examinatrice
• François Costard (GEOPS, Université Paris Saclay) - Examinateur
• Sylvain Bouley (GEOPS, Université Paris Saclay) - Co-directeur de thèse
• Olivier Beyssac (IMPMC) - Co-directeur de thèse
• Brigitte Zanda (MNHN, IMPMC) - Co-directrice de thèse

© IMPMC - Cécile Duflot