Les effets de la fluorescence secondaire en géologie et planétologie

Plusieurs chercheurs et ingénieurs français (laboratoire GET, IRAP, Centre Castaing, Toulouse), européens (University of Barcelona) et américains (University of Oregon, California Institute of Technology) ont unis leurs efforts et leur compétence pour passer un message important aux géologues qui travaillent dans le domaine des sciences de la Terre et planétologie tout particulièrement en géothermométrie et géospeedométrie. Ce travail concerne les analyses à proximité du contact de deux phases minérales ou minéral-verre de composition chimique différente ou bien les analyses des inclusions de petites taille (e.g., quelques microns) piégées dans les minéraux.

On sait depuis longtemps que l’émission de rayons X caractéristiques lors des interactions électron-matière à la microsonde électronique (EPMA) et au microscope électronique à balayage (MEB) provoque des effets de fluorescence secondaire. Pour mettre en évidence l’influence de cette fluorescence sur les concentrations mesurées des éléments, nous avons réalisé des mesures à la microsonde électronique (Cameca SX Five) en suivant les résultats pour le chrome (Cr), le zirconium (Zr) et le titane (Ti). Les données analytiques ont été traitées et modélisées par le logiciel CalcZAF / Standard et de son interface graphique pour le modèle semi-analytique FANAL.

Suite à ces traitements et ces mesures, il apparait que des teneurs de 3000 à 5000 ppm dans les inclusions vitreuses piégées dans des spinelles chromifères hôtes peuvent être entièrement dues à la fluorescence secondaire de la phase hôte riche en Cr. Le problème est que l’émission de rayons X induite par la fluorescence secondaire ressemble aussi à un profil de diffusion. Les auteurs proposent une méthode pour mettre en évidence et corriger quantitativement de tels effets dans toute application de géospeedométrie où sont réalisées des mesures de profils de concentrations chimiques entre deux phases minérales, minéral-verre ou deux phases vitreuses distinctes.

Les auteurs proposent aussi une méthode d’estimation des erreurs de températures liées à l’effet de fluorescence secondaire lors de l’application de géothermomètres tels que Ti-in-zircon, Ti-in-quartz (TitaniQ) et Zr-in-rutile. Les estimations de la température basées sur les concentrations en éléments en trace (Ti, Zr et Cr) dans les minéraux et verres (e.g., rutile, zircon et chromite) ainsi affectées par la fluorescence secondaire peuvent alors entrainer des surestimations, dans certains cas, de plusieurs centaines de degrés Celsius.

Reference : Borisova Anastassia Y., Zagrtdenov Nail R., Toplis Michael J., Donovan John J., Llovet Xavier, Asimow Paul D., de Parseval Philippe, Gouy Sophie (2018). Secondary fluorescence effects in microbeam analysis and their impacts on geospeedometry and geothermometry. Chemical Geology https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.05.010.

Contact chercheur : Anastassia Borisova (anastassia.borisova@get.omp.eu)

Date : 24/10/2018

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