Apport de la spectroscopie dans l’infrarouge proche (VNIR) à l’étude de l’origine et du mode de formation des roches feldspathiques martiennes
Résumé :
La détection de feldspaths plagioclases à la surface de Mars, par spectroscopie de réflectance dans le domaine du visible et de l’infrarouge proche (VNIR), soulève des questions quant à la nature des roches impliquées et aux processus magmatiques responsables de leur formation. Ces détections pourraient notamment indiquer la présence de roches anorthositiques, composées en quasi-totalité de feldspaths plagioclases calciques, ou être la signature de roches effusives, de composition andésitique à basaltique. En parallèle, des analyses in-situ effectuées avec le robot Curiosity ont mis en évidence la présence de roches felsiques, également observées dans la météorite martienne NWA 7034 et ses paires, et potentiellement assimilables à une croûte continentale de composition évoluée. L’interprétation des signatures spectrales de plagioclases a donc de fortes implications sur la nature et l’origine de la croûte martienne. Cependant, de fortes ambiguïtés subsistent quant à la compréhension de la signature spectrale des feldspaths plagioclases en raison du manque de mesures de référence adaptées à l’étude de la surface de Mars, puisque la plupart des études précédentes ont été réalisées sur des poudres et des grains, et non des roches entières.
Cette thèse étudie et compare les spectres en réflectance VNIR de roches terrestres entières contenant des feldspaths plagioclases aux détections martiennes afin de déterminer le contexte géologique et la nature des roches impliquées dans ces détections. Elle comporte deux aspects complémentaires : le premier concerne la caractérisation pétrographique, géochimique et spectrale de roches feldspathiques terrestres. Les échantillons macroscopiques étudiés en laboratoire sont issus de roches magmatiques, volcaniques et plutoniques, de nature variée (e.g., TTG, anorthosites, granitoïdes, gabbros, andésites, basaltes) et constituées de plagioclases. Les données récoltées dans cette thèse montrent que des cristaux de plagioclases de compositions chimiques diverses (An27 à An67) sont responsables de la présence d’une bande d’absorption, centrée autour de 1,3 microns sur le spectre en réflectance de ces roches. La position, la largeur et la profondeur de cette bande d’absorption caractéristique des plagioclases dépendent notamment de leur composition chimique, de leur taille de grains et de leur degré d’altération. La présence de la signature spectrale des plagioclases sur les spectres de roches entières ne semble pas être fonction de la quantité de plagioclases présente dans la roche mais plutôt de leur taille de grains et des minéraux qui leur sont associés. Le deuxième aspect de cette thèse concerne la comparaison des spectres VNIR de roches entières acquis en laboratoire aux données de télédétection martienne. Nos mesures, réalisées sur des roches entières, et non des poudres, démontrent ainsi que ~15 % de cristaux de plagioclases dans une roche suffisent à reproduire les signatures observées sur Mars. Les plagioclases détectés sur Mars à l’aide de l’instrument CRISM peuvent ainsi être associés à des roches de nature variée comprenant des roches plutoniques, telles que des granites et des anorthosites, et des roches volcaniques à phénocristaux de plagioclases, telles que des basaltes et des dacites. Les résultats de cette thèse constituent donc de nouvelles données de référence apportant des éléments de compréhension à l’histoire géologique de Mars, à l’heure où plusieurs robots équipés de spectromètres VNIR sillonnent la surface de la planète rouge.
Mots-clés : Spectroscopie VNIR, Feldspaths plagioclases, Mars, Roches magmatiques, Minéralogie, Analogues terrestres
Membres du jury :
Directeurs de thèse :
Jessica Flahaut : Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG), Université de Lorraine, CNRS UMR7358
Rapahël Pik : Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG), Université de Lorraine, CNRS UMR7358
Rapporteurs :
Violaine Sautter : Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), Université de la Sorbonne, CNRS UMR7590
Bernard Schmitt : Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG) , Université Grenoble-Alpes, CNRS UMR5274
Examinateurs :
Sylvain Bouley : Laboratoire Géosciences Paris Saclay (GEOPS), Université Paris-Saclay, CNRS UMR8148
John Carter : Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), Université Paris-Saclay, CNRS UMR8617 et Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), Université Aix-Marseille, CNRS UMR7326
Invités :
Pascal Allemand : Laboratoire de Géologie de Lyon : Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE), Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS UMR5276
Martin Guitreau : Laboratoire Magmas et Volcans (LMV), Université Clermont-Auvergne, CNRS UMR6524