Résumé :
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Cette étude est basée sur la détermination expérimentale de coefficients d'interdiffusion Fe-Mg(DFe−Mg) dans l'olivine naturelle de San Carlos (USA) sous haute pression et relativement basse température. La mesure du volume d'activation pour l'interdiffusion (V*) apporte des informations sur l'effet de la pression sur le fluage de l'olivine dans le contexte convectif du manteau supérieur terrestre. De plus, l'obtention de valeurs de DFe−Mg à basse température contraint l'utilisation de géothermomètres à olivine et permet le développement de géochronomètres. Nous avons entrepris des recuits d'interdiffusion Fe-Mg sous haute pression dans une presse multienclumes (3≤P≤9GPa) et dans un piston-cylindre (0.5≤P≤2.5GPa), à des températures variant entre 600° et 900°C. Les couples de diffusion sont formés d'un monocristal cylindrique d'olivine (Mg0.9,Fe0.1)2SiO4, dont une des extrémités est polie et recouverte d'un film mince (∼500 Å) de Fayalite Fe2SiO4 par pulvérisation cathodique HF. Les échantillons sont protégés par une capsule en fer qui évite leur fracturation et leur contamination chimique. En outre, l'association olivine-fer maintient constante la pression partielle d'oxygène au cours d'un recuit. L'utilisation de la méthode de micro-analyse par rétrodiffusion Rutherford (RBS) a permis d'analyser des profils courts issus d'expériences de quelques heures de durée seulement. Les coefficients d'interdiffusion sont extraits par ajustement des spectres RBS obtenus avec un spectre simulé. Dans une première approche, l'analyse a été effectuée en considérant DFe−Mg constant. Par la suite, deux corrections sont proposées, l'une tenant compte de la dépendance de DFe−Mg avec la concentration en Fe, l'autre permettant d'estimer la variation de la pression partielle d'oxygène avec la pression. Les résultats expérimentaux corrigés de ces effets montrent des volumes d'activation faibles, avec des valeurs de 1.6, 0.3, 0.8 et −4.0±1 cm3 mole−1 pour des températures respectives de 900°, 800°, 700° et 600°C. L'énergie d'activation obtenue (104 kJ mole−1) indique que l'interdiffusion a eu lieu en régime extrinsèque. En parallèle avec cette étude expérimentale a été menée une étude numérique de l'autodiffusion de Mg dans la forstérite sous haute pression par minimisations d'énergie. Cette étude numérique montre que le terme de formation de V* est prépondérant par rapport au terme de migration. Les résultats suggèrent également qu'un mécanisme lacunaire peut être plus favorable qu'un mécanisme intersticiel
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