Champ de dispersion

Carte indiquant par une ellipse le champ de dispersion des fragments de la météorite de L'Aigle.

Le champ de dispersion, appelé aussi champ d'éparpillement ou champ de distribution, est la zone où se répartissent les météorites, fragments subsistants d'un météoroïde après son entrée dans l'atmosphère.

Le terme de champ de dispersion concerne également les tectites formées lors de l'impact à grande vitesse d'un météoroïde de grande dimension sur le sol. Cet impact crée un cratère et la projection de fragments, parmi lesquels des roches fondues par l'impact à l'origine des tectites.

Histoire

Pour les météorites le phénomène a été reporté pour la première fois par Jean-Baptiste Biot dans le cas de la météorite de L'Aigle du 7 messidor an XI (26 avril 1803)[1], ce qui a montré le bien-fondé des idées de Ernst Chladni (1794)[2] et d'Edward Charles Howard (1802)sur l'origine des météorites[3].

Le terme tectite provient du grec τηκτός / tēktós (« fondu »). Les tectites sont des silicates fondus et resolidifiés décrits dès 900 avant notre ère[4]. Ils ont été étudiées par Charles Darwin (voyage du Beagle, 1831-1836) qui les pensait d'origine volcanique. Le nom a été donné par Eduard Suess (1900) qui croyait issues de la fusion des météorites. Et si l'origine des astroblèmes comme le Meteor Crater a été proposée par Daniel Moreau Barringer, la relation de ceux-ci avec les tectites est récente et due aux travaux sur le métamorphisme de choc[5]. Jusque dans les années 1950-1960 ils étaient tenus comme provenant d'éruptions volcaniques terrestres ou lunaires, d'impact de foudre (fulgurites) ou de fragments météoritiques en provenance de la Lune[4].

Formation

Météorites

Distribution de masses supérieures à une valeur donnée de la météorite de Košice. Approximations par diverses lois statistiques.

Les contraintes thermo-mécaniques que subit une météorite pierreuse lors de l'entrée dans l'atmosphère conduisent à sa fragmentation en chaîne : un phénomène du type comminution. La distribution statistique des tailles qui en résulte est voisine d'une loi log-normale pour des objets compris entre une fraction de gramme et quelques kilogrammes. Il existe cependant des objets plus massifs qui n'obéissent à aucune statistique. Le plus gros d'entre eux est un fragment de 1 770 kg de la météorite de Jilin (une chondrite)[6]

Les météoïdes de fer sont plus résistants et nombre d'entre eux ne subissent pas de fragmentation. Ainsi on observe des fragments de très grande masse comme la météorite du cap York de 30 900 kg[7].

Tectites

Les tectites résultent de l'impact d'un météorite de grande dimension et donc de grande vitesse (pas de freinage important). Cet impact créée une compression de la roche et la formation de fragments de petite taille dont la température conduit à la fusion. Ces fragments liquéfiés et injectés dans l'atmosphère à grande vitesse (plusieurs milliers voire plusieurs dizaines de milliers de m/s[8],[9]), sont soumis à un écoulement qui crée une forme lenticulaire avant de se fragmenter en diverses géométries[10],[11]. La solidification à divers stades produit les géométries observées. D'autres, n'ayant pas nécessairement subi de fusion (impactites) sont piégées sur place ou éjectés à faible vitesse[12].

Distribution des fragments sur le sol

Distribution des fragments de la météorite de Pultusk[13].

Météorites

Les fragments météoritiques sont généralement de petite taille et leur traînée importante. Leur freinage leur fait le plus souvent atteindre leur vitesse terminale dans les couches basses de l'atmosphère. Le ralentissement s'accompagne d'une augmentation de la pente de la trajectoire par rapport à l'horizontale. La portée au sol sera donc d'autant plus grande que l'objet est massif.

Par ailleurs la vitesse terminale de ces objets n'est pas grande devant celle du vent qui va donc avoir une influence, là aussi dépendante de la taille. Ajoutée aux perturbations liées à la fragmentation cela conduit à une déviation latérale pouvant atteindre quelques kilomètres.

Au total on obtient un champ de dispersion d'allure elliptique, plus ou moins déformé par le vent. Le rapport des axes de l'ellipse dépend de la pente initiale à l'entrée dans l'atmosphère. Ainsi on constate une forte ellipticité pour un angle initial faible (par exemple la météorite de Tcheliabinsk, d'angle 19,2°) et un champ presque circulaire pour un angle initial important (par exemple la météorite de Košice, d'angle 59,8°[14],[15]).

Tectites

Champ de dispersion australasien.

Les tectites peuvent être transportées sur plusieurs milliers de kilomètres dans des directions privilégiées par la direction de l'impact[8]. Les divers terrains sur lesquels elles se déposent ne permettent pas toujours de les retrouver. Les champs de dispersion sont donc en peau de léopard.

On connaît cinq grands champs[16],[17].

Principaux champs de dispersion de tectites
Champ Lieux Type de tectites Âge Caractéristiques Cratère d'impact
Australasien (en) Asie du Sud-Est, Australie, océan Indien (10 à 30 % de la surface terrestre) Australites, indochinites (en) et philippinites (en) ~790 ka Noires, parfois brun foncé Sous les laves du plateau des Bolovens (Laos)[18]
Centreuropéen Tchéquie (principalement) Moldavites 14,808 ± 0,038 Ma[19] Vertes Astroblème du Nördlinger Ries (Bavière, Allemagne)
Ivoirien[20],[21] Côte d'Ivoire Ivoirites ~1,07 Ma[22] Noires, avec de petites vacuoles[23] Lac Bosumtwi (Ghana)
Nord-américain (en) Amérique du Nord Bediasites (en) et georgiaïtes (en) ~35 Ma Noires ou brun foncé (bediasites), vertes (georgiaïtes) Cratère de la baie de Chesapeake (Virginie, États-Unis)
Bélizien Belize Bélizites 804 ± 9 ka Cratère de Pantasma (Nicaragua)[24],[25]

Références

  1. ↑ Jean-Baptiste Biot, « Relation d'un voyage fait dans le département de l'Orne, pour constater la réalité d'un météore observé à l'Aigle, le 26 floréal an XI », sur Gallica, .
  2. ↑ (de) E. F. F. Chladni, Ueber den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen, Riga - J.F. Hartknoch, (lire en ligne)
  3. ↑ (en) F. Kurzer, « Life and Work of Edward Charles Howard FRS », Annals of Science, vol. 56, no 2,‎ , p. 113-141
  4. (en) « Tektites », sur University of Texas at Austin - Jackson School of Geosciences
  5. ↑ « Les astroblèmes et les tectites », sur Astrosurf
  6. ↑ (en) « Jilin », sur Lunar and Planetary Institute - Meteoritical Bulletin Database
  7. ↑ (en) « Cape York », sur Lunar and Planetary Institute - Meteoritical Bulletin Database
  8. (en) Natalia Artemieva, Elisabetta Pierazzo et Dieter Stoffler, « Numerical modeling of tektite origin in oblique impacts: Implication to Ries-Moldavites strewn field », Bulletin of the Czech Geological Survey, vol. 77, no 4,‎ , p. 303-311 (lire en ligne)
  9. ↑ (en) H. J. Melosh et A. M. Vickery, « Melt droplet formation in energetic impact events », Nature, vol. 350,‎ , p. 494–497 (DOI 10.1038/350494a0)
  10. ↑ (en) Daniel D. Joseph, J. Belanger et G. S. Beavers, « Breakup of a liquid drop suddenly exposed to a high-speed airstream », International Journal of Multiphase Flow, vol. 25, nos 6-7,‎ , p. 1263-1303 (DOI 10.1016/S0301-9322(99)00043-9)
  11. ↑ (en) T. G. Theofanous et G. J. Li, « On the Physics of Aeobreakup », Physics of Fluids, no 5,‎ (DOI 10.1063/1.2907989)
  12. ↑ (en) Aubrey Whymark, « What is a tektite? », sur Tektite.info
  13. ↑ (en) T. Brachaniec et J. W. Kosiński, « Distribution of the Pultusk meteorite fragments », 45th Lunar and Planetary Science Conference,‎ (lire en ligne)
  14. ↑ (en) « Košice », sur Lunar and Planetary Institute - Meteoritical Bulletin Database
  15. ↑ (en) Jiří Borovička, Juraj Tóth, Antal Igaz, Pavel Spurný, Pavel Kalenda, Jakub Haloda, Ján Svoreň, Leonard Kornoš, Elizabeth Silber, Peter Brown et Marek Husárik, « The Košice meteorite fall: Atmospheric trajectory, fragmentation, and orbit », Meteoritics & Planetary Science, vol. 48, no 10,‎ , p. 1757-1779 (DOI 10.1111/maps.12078)
  16. ↑ (en) Aubrey Whymark, « Tektite Strewn Fields », sur Tektites.info,
  17. ↑ (en) Gerald Joseph Home McCall, Tektites in the geological record : showers of glass from the sky, Geological Society of London, (lire en ligne), p. 10
  18. ↑ (en) Kerry Sieh, Jason Herrin, Brian Jicha, Dayana Schonwalder Angel, James D. P. Moore et al., « Australasian impact crater buried under the Bolaven volcanic field, Southern Laos », PNAS, vol. 117, no 3,‎ , p. 1346-1353 (DOI 10.1073/pnas.1904368116).
  19. ↑ M. Schmieder, T. Kennedy, F. Jourdan, E. Buchner et W. U. Reimold, « A high-precision 40Ar/39Ar age for the Nördlinger Ries impact crater, Germany, and implications for the accurate dating of terrestrial impact events », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 220,‎ , p. 146-157 (DOI 10.1016/j.gca.2017.09.036).
  20. ↑ « Les tectites de Côte d’Ivoire, un trésor scientifique en territoire aurifère », sur CNRS, .
  21. ↑ (en) Petanki Soro, Pierre Rochette, David Baratoux, Alain Nicaise Kouamelan, Valérie Andrieu et Obrou Monda, « Revisiting the Côte d’Ivoire tektite strewn field », Journal of African Earth Sciences, vol. 205,‎ , article no 104990 (DOI 10.1016/j.jafrearsci.2023.104990).
  22. ↑ « Africa », sur Earth Impact Database
  23. ↑ (en) Alain Carion, « Ivory Coast Tektites », sur Meteorite Times Magazine.
  24. ↑ « Un quatrième couple cratère-tectite découvert sur Terre », sur Institut national des sciences de l'univers !, .
  25. ↑ (en) Pierre Rochette, Pierre Beck, Martin Bizzarro, Régis Braucher, Jean Cornec, Vinciane Debaille, Bertrand Devouard, Jérôme Gattacceca, Fred Jourdan, Fabien Moustard, Frédéric Moynier, Sébastien Nomade et Bruno Reynard, « Impact glasses from Belize represent tektites from the Pleistocene Pantasma impact crater in Nicaragua », Communications Earth & Environment (en), vol. 2,‎ , article no 94 (DOI 10.1038/s43247-021-00155-1).

Voir aussi

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