Les systèmes Fe-FeS et Fe-S-Si à haute pression et haute température : implications pour les noyaux des corps planétaires

Le present travail a pour sujet les alliages metalliques dans les systemes Fe-FeS et Fe-S-Si. Les liquides dans ces systemes ont ete etudies en fonction de la pression, de la temperature et de la composition chimique afin de mieux comprendre leurs proprietes structurales et physiques. Ces resultats ont ete directement appliques a la problematique de la formation et de la composition des noyaux des corps planetaires. La realisation d'un assemblage permettant de chauffer les echantillons a plus de 1300 K et 17 GPa a l'aide de la presse Paris Edimbourg a permis de conduire une analyse structurale poussee, par diffusion in situ des rayons X, du liquide eutectique dans le systeme Fe-FeS. Apres avoir developpe une methode fine de traitement des donnees, nous avons pu mettre en evidence une augmentation de la compacite du liquide avec la pression. Nous avons egalement montre que la structure du liquide Fe-20%pds S a 17 GPa se rapproche de celle du liquide Fe-20%pds Si a2GPa, d'ou la fermeture du fosse de miscibilite Fe-S-Si a haute pression. L'evolution structurale du liquide eutectique Fe-FeS pourrait avoir une implication directe sur l'extrapolation des vitesses sismiques aux pressions du noyau terrestre. L'utilisation d'une cellule a enclumes de diamants chauffee au laser des deux cotes couplees aux rayons X a permis d'etudier le diagramme de phase Fe-FeS a 70 GPa. A ces pressions, la structure du liquide montre de fortes similitudes avec un alliage de type hexagonal compact. L'effet destructurateur du S sur la structure du fer liquide semble ainsi s'attenuer a haute pression. L'etude des liquides immiscibles dans le systeme Fe-S-Si par diffusion in situ des rayons X a permis de mettre en evidence une importante difference structurale entre les deux liquides. Une determination experimentale du fosse de miscibilite Fe-S-Si en pression et en temperature a ete effectuee sur des echantillons trempes a l'aide d'une technique novatrice d'analyse des cartes de compositions chimiques elementaires. Un modele thermodynamique predictif a egalement ete developpe afin de determiner l'evolution de ce systeme a haute temperature