Altération de particules ferrimagnétiques : Signatures magnétiques et lectures environnementales – ALTMAG

Les oxydes de fer et de titane des roches et des sédiments naturels s'altèrent plus ou moins rapidement après leur formation, quelque soit leur environnement. Ces minéraux peuvent être porteurs d'aimantations enregistrant l'intensité et la direction du champ géomagnétique ou être, par leur présence, indicateurs de conditions climatiques du passé. Une question souvent présente à l'esprit des chercheurs en magnétisme environnemental ou en paléomagnétisme est la quantification de l'impact de l'altération de ces minéraux sur leur capacité à archiver le champ géomagnétique ou les variations climatiques. Notre équipe est composée de cinq jeunes chercheurs qui proposent de mettre en commun leurs expertises scientifiques afin de faire émerger un nouveau pôle de compétences en magnétisme des roches. Dans le cadre de ce projet ANR, nous allons étudier les mécanismes et les produits d'altération de la magnétite (Fe3O4) et des titanomagnétites (Fe3-xTixO4) dans les basaltes océaniques, les sédiments continentaux (loess et sol et paléosols associés) et les sédiments marins. Les différents aspects de l'altération subie par ces minéraux magnétiques seront étudiés méthodiquement en laboratoire sous des conditions expérimentales précises et contrôlées. Nous proposons d'étudier toutes les étapes de l'altération et ne nous limiterons pas à la caractérisation des minéraux purs (initiaux et finaux). Afin d'atteindre nos objectifs, nous utiliserons des minéraux initiaux représentatifs des divers environnements considérés, en faisant appel à la synthèse et à l'extraction de minéraux. Nous simulerons des environnements oxydants et réducteurs, induisant ainsi une altération dans des conditions précises et contrôlées. Une caractérisation complète des échantillons sera faite à l'aide des méthodes d'analyse minéralogique et magnétique les plus modernes. Pour les caractérisations non-magnétiques, la microscopie électronique par transmission, la diffraction des rayons X, la spectrométrie Mössbauer par transmission et le rayonnement synchrotron X seront utilisées pour caractériser les particules primaires et secondaires, en particulier leur taille, morphologie, microstructure et assemblage. Pour les caractérisations magnétiques, nous utiliserons de nombreux outils de pointe déjà à notre disposition, ainsi qu'un magnétomètre de type MPMS (Magnetic Property Measurement System) que nous allons acquérir. Les techniques de caractérisation magnétique à basse température (2-300K) seront un élément central de nos recherches, car elles sont non-destructives et permettent à la fois l'analyse de la minéralogie, de la taille des particules et des interactions magnétiques. Le premier apport de ce projet sera la caractérisation fondamentale des mécanismes d'altération de minéraux ferrimagnétiques communs à l'aide de techniques magnétiques et nonmagnétiques. Ces résultats par eux-mêmes seront utiles à la communauté et enrichiront les bases de données existantes qui possèdent des lacunes sur ces aspects. La contribution la plus importante de notre étude, simulant des conditions environnementales précises, sera la quantification des conséquences de l'altération sur l'interprétation du signal magnétique porté par la magnétite et les titanomagnétites dans les trois environnements ciblés. Notre étude permettra notamment de mieux contraindre l'origine et la fiabilité des enregistrements paléomagnétiques et d'établir des fonctions de transfert entre les variations du signal magnétique sédimentaire et celles du climat.