Abstract

Meteorite impacts and their attendant shock waves create conditions of extremely high strain-rates, temperatures, and pressures. As the role of fluids in our Solar System becomes increasingly recognized and studied, it is important to understand the effects of shock on fluid-bearing materials. In this study, the effects of 5–30 GPa experimental shock waves on aqueous fluid inclusions in single-crystal quartz were observed and quantified. The homogenization temperatures of fluid inclusions within the samples and other physical features were documented before and after the experimental shock events. The properties of fluid inclusions show a systematic and gradual evolution with increasing shock pressure. Some fluid inclusions survive shock pressures of 6 GPa, yet they exhibit an increase in homogenization temperature relative to pre-impact measurements, suggesting that re-equilibration occurred because of internal overpressures. Decrepitated fluid inclusions were observed in the 6 and 7.6 GPa samples, whereas textures indicative of the collapse of fluid inclusions due to internal underpressure were observed in samples shocked at 7.6–12 GPa. No features that could be directly related to fluid inclusions were observed in samples shocked at pressures greater than 12 GPa. Results of these experiments suggest that fluid inclusions initially undergo a decrease in volume during shock compression. If the fluid inclusions survive this event, the initial decrease in volume is overprinted by the subsequent effects of elevated temperature at ambient pressure, leading to an increase in inclusion volume and homogenization temperature. Therefore, homogenization temperatures of fluid inclusions found in shocked materials should be considered a maximum value, as the density of the originally trapped fluid was likely greater than that observed in shock-processed inclusions. These results suggest that the rarity of fluid inclusions in meteorites may be a result of shock processing, and may not reflect a fluid-poor environment on the parent body.

Abstract

Les impacts météoritiques et les ondes de choc qui en résultent créent des conditions favorisant des taux de déformation, des températures et des pressions extrêmement élevés. A mesure que le rôle des phases fluides dans notre système solaire attire de plus en plus d’attention, il est essentiel de bien comprendre les effets des ondes de choc sur les matériaux à composantes fluides. Ce travail porte sur les effects d’une onde de choc d’entre 5 et 30 GPa générée expérimentalement sur les inclusions fluides aqueuses piégées dans des monocristaux de quartz. La température d’homogénéisation de ces inclusions et d’autres caractéristiques physiques ont été documentées avant et après l’événement de choc. Les propriétés des inclusions fluides montrent une évolution graduelle et systématique à mesure qu’augmente l’intensité de l’onde de choc. Certaines inclusions survivent à une pression de choc de 6 GPa, mais elles montrent une augmentation de la température d’homogénéisation par rapport aux inclusions avant l’impact, ce qui indique un ré-équilibrage à cause d’une surpression interne. Nous avons remarqué des inclusions fluides décrépitées à 6 et à 7.6 GPa, tandis que les textures indicatives d’un affaissement des inclusions fluides à cause du développement d’un vide de décompression ont été observées dans les échantillons dont l’onde de choc faisait entre 7.6 et 12 GPa. Nous ne voyons aucun signe de la présence d’inclusions fluides dans les échantillons sujets à une pression transitoire dépassant 12 GPa. Les résultats de ces expériences font penser que les inclusions fluides subissent d’abord une diminution en volume due à la décompression transitoire. Si elles survivent à ce stade, cette diminution initiale est renversée à cause des effets d’une temperature élevée à pression ambiante, ce qui mène à une augmentation du volume et de la température d’homogénéisation. C’est donc dire que la température d’homogénéisation des inclusions fluides dans les matériaux ayant subi un métamorphisme de choc aurait une valeur maximale, parce que la densité de la phase fluide piégée à l’origine était probablement supérieure à celle qui est observée dans les inclusions ayant subi un choc. D’après ces résultats, il semble que la rareté des inclusions fluides dans les météorites pourrait résulter d’un remaniage dû au choc, et non de l’absence relative de fluides dans le milieu de formation de la météorite.

(Traduit par la Rédaction)

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