L¡¯¨¦tat de valence de l¡¯ytterbium comme sonde ¨¤ oxyg¨¨ne dans le syst¨¨me solaire primitif

Nous avons d¨¦termin¨¦ l'¨¦tat de valence de l'ytterbium (Yb) dans une collection de m¨¦t¨¦orites couvrant 4 ¨¤ 5 ordres de grandeur en fugacit¨¦ de l'oxyg¨¨ne (fO2) par spectroscopie d'absorption des rayons X (XANES) au seuil L2 de l'Yb au synchrotron APS. Dans les min¨¦raux ¨¦tudi¨¦s, l'abondance de Yb ¨¦tait comprise entre 1 et 30 ?g/g. Les donn¨¦es ont ¨¦t¨¦ obtenues sur des grains de phosphates provenant de deux chondrites ordinaires, sur des grains d'oldhamite (sulfure de Ca, formule th¨¦orique CaS) provenant de 7 chondrites ¨¤ enstatite, sur des grains de phosphates d'une pallasite et d'une eucrite, et dans une phase phosphor¨¦e d'une achondrite primitive. Les spectres XANES de l¡¯Yb obtenus ont ¨¦t¨¦ compar¨¦s ¨¤ ceux mesur¨¦s dans des apatites terrestres (contenant 17 ¨¤ 79 ?g/g d¡¯Yb) et dans des mat¨¦riaux synth¨¦tiques (Yb m¨¦tallique, YbS, Yb2S3, Yb2O3). Dans les apatites terrestres, ainsi que dans les chondrites ordinaires, dans l'eucrite, dans la pallasite et dans l'achondrite primitive, l'Yb est pr¨¦sent sous forme d'Yb3+ uniquement. Dans les chondrites ¨¤ enstatite, environ la moiti¨¦ de l'Yb pr¨¦sent dans les CaS est sous forme d'Yb2+ et la fraction d'Yb2+ est peut-¨ºtre l¨¦g¨¨rement plus ¨¦lev¨¦e dans l'EH que dans l'EL. L'¨¦tat redox de l'Yb pourrait donc ¨ºtre utilis¨¦ pour construire une ¨¦chelle redox pour les objets les plus r¨¦duits du syst¨¨me solaire, comme le montre la l¨¦g¨¨re diff¨¦rence entre EH et EL. Cependant, l'absence d'une forte diff¨¦rence dans l'¨¦tat redox de l'Yb entre les chondrites EH et EL sugg¨¨re que la diff¨¦rence d¡¯abondances de l'Yb dans les oldhamites pr¨¦c¨¦demment observ¨¦e entre EH et EL n'est pas due ¨¤ la fugacit¨¦ de l'oxyg¨¨ne ayant pr¨¦valu sur le corps parent mais plut?t ¨¤ un fractionnement li¨¦ ¨¤ la volatilit¨¦ et donc ¨¤ des processus d¡¯¨¦vaporation / condensation tr¨¨s pr¨¦coces dans l¡¯histoire de ces chondrites.

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L¨¦gende de la figure :
Spectre d¡¯absorption des rayons X au seuil L2 de l¡¯ytterbium (Yb) dans des grains de sulfure de calcium de chondrites ¨¤ enstatite. La pr¨¦sence des deux ¨¦tats de valences de Yb est attest¨¦e par les deux mont¨¦es successives, indiqu¨¦es par les fl¨¨ches. (Donn¨¦es obtenues sur la ligne 13-ID-E, GSECARS, Universit¨¦ de Chicago et synchrotron APS.)

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Titre de la publication : Mapping the redox state of the young Solar System using ytterbium valence state
Publi¨¦ le 1er mai 2024 dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta. L (open acess). 

Auteurs : Tahar HAMMOUDA¹, Paul FROSSARD^1,2, Maud BOYET¹, Audrey BOUVIER³, Matthew NEWVILLE⁴, Antonio LANZIROTTI⁴

¹ Laboratoire Magmas et Volcans, Universit¨¦ Clermont Auvergne, 63000 Clermont?Ferrand, France

² Institute of Geochemistry and Petrology, ETH Z¨¹rich, Z¨¹rich, Switzerland.

³ Bayerisches Geoinstitut, Universit?t Bayreuth, 95447 Bayreuth, Germany

⁴ GeoSoilEnvironmentCARS, Advanced Photon Source and the University of Chicago