Bijoux en pallasite

Pierre Thomas

Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

19/05/2008

Résumé

Météorites (Esquel, Brahin, Brenhan-Kiowa) et fête des mères.


Figure 1. Boucle d'oreille en pallasite

Boucle d'oreille en pallasite

Figure 2. Une paire de boucles d'oreille en pallasite

Une paire de boucles d'oreille en pallasite

Dimanche prochain (25 mai 2008), c'est la fête des mères. Et si votre mère sait apprécier les beaux objets naturels (ou issus de la nature), vous pouvez lui offrir une belle pierre, un beau minéral, une belle météorite, ou des bijoux taillés dans des roches, minéraux ou météorites (pour la fête des pères, pensez aux montres en météorite).

Les figures 1 et 2 montrent une paire de boucles d'oreille taillées dans la pallasite d'Esquel (en Argentine). C'est l'occasion de parler des pallasites, classe de météorites rares.

C'est Pallas (1741-1811), naturaliste allemand qui a beaucoup travaillé en Russie, qui décrivit pour la première fois une pallasite en 1772, la pallasite de Krasnojarsk découverte en 1749, deux cents kilomètres au Sud de cette ville sibérienne.

Les pallasites, pour la très grande majorité d'entre elles, sont constituées de beaux cristaux d'olivine de couleur jaune-vert, souvent transparents, parfois absolument non altérés, automorphes, et qui en général « flottent » dans un alliage fer-nickel, sans être en contact les un avec les autres. La partie métallique des pallasites est très semblable aux sidérites.

Les figures 3 et 4 montrent des pallasites ordinaires, où l'olivine est semi-altérée. La figure 5 montre une petite tranche de la pallasite d'Esquel, montrant bien la géométrie automorphe des cristaux d'olivine.

Figure 3. Pallasite de Brenhan-Kiowa, Kansas, USA

Pallasite de Brenhan-Kiowa, Kansas, USA

Échantillon quasi brut, grossièrement coupé mais ni débité en tranche, ni poli. Les olivines sont altérées.


Figure 4. Tranche polie de la pallasite de Brahin, Biélorussie

Tranche polie de la pallasite de Brahin, Biélorussie

Figure 5. Tranche polie de la pallasite d'Esquel, Argentine

Tranche polie de la pallasite d'Esquel, Argentine

On remarque la géométrie parfaitement automorphe des cristaux d'olivine (en particulier celui en bas à gauche).


 

L'origine des pallasites pose un problème. Traditionnellement, on dit qu'elles proviennent de l'interface noyau/manteau d'un (ou de plusieurs) astéroïde(s) différencié(s) qui se serai(en)t brisé(s). Les sidérites seraient des fragments de noyau(x) d'astéroïde(s), et les météorites ultrabasiques, comme les diogénites, seraient des morceaux de manteau(x). Mais il y a un problème : toutes les météorites ultrabasiques que l'on connaît (hors météorites martiennes) sont plus riches en pyroxène qu'en olivine. On ne connaît pas de météorites faites quasi exclusivement d'olivine, comme le sont les silicates des pallasites. On peut se demander pourquoi, si on casse un astéroïde constitué (comme la Terre) d'un noyau de fer et d'un manteau où l'olivine est très largement dominante, on trouverait beaucoup de fragments de noyau (les sidérites), quelques fragments de l'interface (les pallasites) et aucun fragment du manteau.

On peut, faute de mieux, adopter cette proposition d'origine, mais sans oublier les problèmes que cela pose.

Si on adopte cette origine, on peut en déduire que l'astéroïde parent des pallasites était un petit corps. En effet, les pallasites contiennent des olivines automorphes, et non des perowskites, ringwoodites ou wadsleyites (formes de haute pression de l'olivine) déstabilisées. La pression à l'interface noyau/manteau de cet astéroïde était faible. De plus, les olivines « flottent » dans le fer, en général sans se toucher. L'olivine a une masse volumique de 3,3 g.cm-3 et le fer fondu une masse volumique d'environ 8 g.cm-3. Les olivines devraient donc subir une très forte poussée d'Archimède et être accumulées en se serrant au maximum au sommet de la couche de fer fondu. Ce n'est pas le cas, preuve que la gravité devait être très faible à l'interface noyau/manteau de cet astéroïde. Faible pression, faible gravité, l'astéroïde parent devait être de très petite taille.

Les boucles d'oreilles la figure 5 et les figures suivantes montrent des morceaux de la météorite d'Esquel (du nom d'une ville d'Argentine où a été trouvée cette météorite), où l'olivine a une qualité « gemme ».

De plus, cette météorite est de très grosse taille (755 kg) ; sa structure interne est assez variée d'un endroit à l'autre. Ces différentes structures amènent des éléments qui permettront, peut-être, de mieux cerner l'origine des pallasites, et permettent aussi de quasiment visualiser l'interface noyau/manteau (à la réserve indiquée au début de cet article). Merci à Monsieur Labenne de nous avoir autorisé à photographier deux pièces de sa collection de météorites et d'en diffuser les photographies.

Figure 6. Tranche fine (2 à 3 mm) de la pallasite d'Esquel, Argentine

Tranche fine (2 à 3 mm) de la pallasite d'Esquel, Argentine

Noter la partie centrale inférieure de cette tranche, détaillée à la figure 8.


Figure 7. Tranche fine (2 à 3 mm) de la pallasite d'Esquel (Argentine) vue par transparence

Tranche fine (2 à 3 mm) de la pallasite d'Esquel (Argentine) vue par transparence

Les plus grosses olivines, plus grosses que l'épaisseur de la tranche, sont suffisamment pures (qualité gemme) pour laisser passer la lumière solaire. Noter la partie centrale inférieure de cette tranche, détaillée à la figure 8.


Figure 8. Gros plan sur le centre inférieur de la tranche de pallasite d'Esquel (Argentine)

Gros plan sur le centre inférieur de la tranche de pallasite d'Esquel (Argentine)

On voit très nettement que les olivines s'emboîtent parfaitement les unes dans les autres comme les pièces d'un puzzle, simplement séparées par un mince film de fer. Tout ce passe comme si on avait là un fragment de roche poly-cristalline faite d'olivines jointives (une dunite), avec du fer qui se serait insinué dans les joints entre les différents cristaux. Quelle que soit l'origine des pallasites, il faudra trouver une explication pour interpréter cette observation.


 

La figure 9 montre une limite relativement nette entre une zone très riche en olivines seulement séparées de liserés de fer, et une zone très riche en fer avec seulement quelques olivines. Une image de l'interface manteau/noyau ??

Figure 9. Tranche de la météorite d'Esquel (Argentine) avec 2 zones distinctes

Tranche de la météorite d'Esquel (Argentine) avec 2 zones distinctes

On distingue une zone très riche en olivines seulement séparées de liserés de fer surmontant une zone très riche en fer avec seulement quelques olivines. Une image de l'interface manteau/noyau ??