Comportement Géochimique Du Tungstène Lors de L'altération Aqueuse Des Météorites

**Comportement géochimique du tungstène lors de l'altération aqueuse des météorites // Geochemical behaviour of tungsten during aqueous alteration of meteorites**:

- Réf **ABG-128485**
**ADUM-60939**
- Sujet de Thèse
- 12/02/2025
- Contrat doctoral
- Université de Toulouse
- Lieu de travail- TOULOUSE - France
- Intitulé du sujet- Comportement géochimique du tungstène lors de l'altération aqueuse des météorites // Geochemical behaviour of tungsten during aqueous alteration of meteorites
- Champs scientifiques- Terre, univers, espace
- Mots clés- Tungstène, Isotopes, Altération, Modélisation atomistique, Géochimie, Minéralogie
Tungsten, Isotopes, Alteration, Atomistic modeling, Geochemistry, Mineralogy

**Description du sujet**:

- Les météorites portent les informations cruciales pour comprendre les étapes les plus précoces du système solaire. Parmi les outils géochimiques permettant de décrypter ces informations, les isotopes du tungstène ont d'abord été utilisés dans le cadre du radiochronomètre hafnium-tungstène (182Hf-182W) qui offre la possibilité d'étudier et de dater les processus d'accrétion et de différenciation des corps planétaires (par ex. Markowski et al. 2006, 2007 ; Kleine et al. 2009). Plus récemment, les fractionnements dépendants de la masse des isotopes du tungstène ont également été explorés afin de comprendre les conditions de formation des noyaux métalliques des corps planétaires (Krabbe et al. 2017). Cependant, nous avons montré que les isotopes de W peuvent être perturbés par l'altération aqueuse ; ceci pouvant être expliqué par le fort contraste de solubilité de Hf et W. Les météorites chondritiques montrent en effet la présence de minéraux secondaires prouvant que ces roches ont subi de l'altération aqueuse, soit sur le corps parent, soit sur la Terre (Brearley 2006). Dans ce contexte, nous étudions le comportement du tungstène lors des interactions fluide-roche et l'effet des processus d'altération sur les isotopes stables du tungstène, avec pour objectifs (i) de confirmer que le fractionnement isotopique de W peut être utilisé comme traceur de l'altération, sur la Terre et sur les astéroïdes, (ii) et de découpler l'empreinte isotopique de l'altération de la signature isotopique de la différenciation métal-silicate. Jusqu'à ce jour, nous avons utilisé une approche expérimentale.
La thèse proposée se basera sur une approche de modélisation atomistique ab initio qui viendra compléter l'approche expérimentale actuellement en cours de finalisation. La première partie portera sur les fractionnements isotopiques du tungstène lors de la dissolution des principales phases minérales des météorites (silicate, sulfure, métal). Les expériences se sont focalisées sur les minéraux silicatés (diopside CaMgSi2O5 et anorthite CaAl2Si2O8). Afin de déterminer par modélisation le fractionnement isotopique minéral-solution à l'équilibre qui servira de référence pour l'interprétation des données expérimentales, nous devrons modéliser l'incorporation de W dans ces phases minérales, ainsi que les complexes aqueux de W présents pour les différentes conditions de pH des expériences. Afin de mieux contraindre les mécanismes d'incorporation de W dans ces minéraux, nous pourrons nous appuyer sur les données de spectroscopie d'absorption des rayons X (XANES) déjà collectées sur synchrotron et qu'il faudra traiter. La seconde partie de la thèse portera sur les fractionnements isotopiques du tungstène lors de l'interaction de W avec les minéraux secondaires formés (carbonates, oxydes,). Les processus d'incorporation dans la structure minérale et d'adsorption à la surface des minéraux seront explorés. Les résultats théoriques obtenus seront confrontés aux données des expériences de co-précipitation de la calcite (CaCO3) et de la scheelite (CaWO4).

Meteorites carry crucial information for understanding the earliest stages of the solar system. Among the geochemical tools that can be used to decipher this information, tungsten isotopes were first used as part of the hafnium-tungsten (182Hf-182W) radiochronometer, which makes it possible to study and date the accretion and differentiation processes of planetary bodies (e.g. Markowski et al. 2006, 2007 ; Kleine et al. 2009). More recently, mass-dependent fractionations of tungsten isotopes have also been explored in order to understand the formation conditions of the metallic cores of planetary bodies (Krabbe et al. 2017). However, we demonstrated that W isotopes are likely to be disturbed by aqueous alteration; this is likely due to the strong solubility contrast of Hf and W. Chondritic meteorites show the presence of secondary minerals, proving that these rocks have undergone aqueous alteration, either on the parent body or on Earth (Brearley 2006). In this context, we study the behaviour of tungsten during fluid-rock interactions and the effect of alteration processes on the stable isotopes of tungsten, with the aims of (i) confirming that the W isotope fractionat