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Un jeu d'encastrement à l'échelle atomique

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Un jeu d'encastrement à l'échelle atomique

L'incorporation du carbonate dans l'apatite

Les éléments chimiques incorporés en faible concentration dans les minéraux apportent des informations uniques sur les conditions physico-chimiques qui prévalaient lors de leur formation. C'est ainsi que la Terre a préservé une mémoire des environnements du passé, mémoire que les géochimistes décryptent à partir de l'analyse chimique ou isotopique de restes fossiles. Dans de nombreux cas, les règles qui gouvernent la façon dont les éléments s'incorporent aux structures hôtes sont bien établies, les cations de plus grande taille s'insérant par exemple dans les sites cristallographiques de coordination plus élevée. En revanche, l'incorporation d'anions moléculaires dont la géométrie diffère significativement du site d'accueil soulève de nombreuses interrogations.

 

Au terme d'une enquête combinant approches spectroscopiques et modèles théoriques, une équipe constituée de minéralogistes et physiciens de l'IMPMC, de géologues de l’Institut des Sciences de la Terre de Paris (IsTEP, UPMC/CNRS) et de chimistes du laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (LCMCP, UPMC/CNRS/Collège de France) et de l’unité « Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation » (CEMHTI, CNRS) a enfin pu élucider le principal mode d'incorporation du carbonate dans la fluor-apatite.

  

 

Les propriétés spectroscopiques spécifiques de cet environnement moléculaire du carbonate permettent son identification indiscutable dans les échantillons naturels. Sa présence dans les restes de vertébrés fossiles constitue donc un marqueur d'une transformation dramatique du matériau biologique d'origine qui ne contient pas de fluor. Une telle transformation affectant le matériau biologique aux plus petites échelles est susceptible de remettre en cause son utilisation dans le décryptage du fonctionnement passé de la surface de la Terre.

 

Pour en savoir plus :

Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)Nouvelle fenêtre

 

Ces recherches interdisciplinaires ont été spécifiquement soutenues par l'UPMC (projet Émergence), l'INSU-CNRS (projet INTERRVIE), l'ANR (programme Blanc) et l'IDRIS.

 

Référence :

Haohao Yi, Étienne Balan, Christel Gervais, Loïc Segalen, Franck Fayon, Damien Roche, Alain Person, Guillaume Morin, Maxime Guillaumet, Marc Blanchard, Michele Lazzeri, Florence Babonneau (2013). A carbonate-fluoride defect model for carbonate-rich fluorapatite. American Mineralogist 98, 1066-1069.



30/04/14