Zoom Science - Avril 2015 - Les archives de la Terre : une histoire incertaine de masse et de température ?

La géochimie isotopique s’attache à mesurer et à comprendre les compositions isotopiques des matériaux naturels, traceurs des processus physico-chimiques façonnant notre planète. C’est par exemple le cas des isotopes du fer et de l’oxygène des oxydes de fer qui se forment à la surface de la Terre et reflètent donc les changements des paramètres physico-chimiques liés au fonctionnement des enveloppes fluides de la planète et à son climat. L’interprétation des mesures est cependant conditionnée par la connaissance précise des processus qui conduisent au fractionnement isotopique. Ainsi, dans des conditions d’équilibre thermodynamique, les isotopes s’enrichissent préférentiellement dans certaines phases, au détriment d’autres, en raison des dépendances contrastées à la masse atomique de leurs énergies libres vibrationnelles. Cet effet subtil, d’origine quantique, s’atténue à haute température et reste délicat à quantifier, que ce soit par des étalonnages expérimentaux, par la détermination expérimentale des propriétés spectroscopiques et thermodynamiques des matériaux, ou encore par des approches purement théoriques. Depuis une dizaine d’année, l’IMPMC a développé la modélisation théorique de ces effets de fractionnement, en s’appuyant sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). En collaboration avec des géochimistes isotopiques de l’université de Chicago et des physiciens de l’Argonne National Laboratory, de l’université Lille 1 et du King’s College London, les chercheurs de l’IMPMC ont récemment analysé le fractionnement des isotopes du fer dans la goethite (α-FeOOH).

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Référence
"Reduced partition function ratios of iron and oxygen in goethite"
Blanchard M., Dauphas N., Hu M.Y., Roskosz M., Alp E.E., Golden D.C., Sio C.K., Tissot F.L.H., Zhao J., Gao L., Morris R.V., Fornace M., Floris A., Lazzeri M. & Balan E.
GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA (2015), DOI:10.1016/j.gca.2014.12.006

Cette publication fait l'objet d'un "Science highlight" par l’APS

Contact
Marc Blanchard l IMPMC l Equipe Minéralogie environnementale (MINENV) l T. 01 44 27 98 22 l marc.blanchard @ impmc.upmc.fr (marc.blanchard @ impmc.upmc.fr)