Acidité d'un magma et viscosité

[invite370666e2]

Bonjour à tous!

Pourquoi la viscosité d'un magma augmente-t-elle avec l'acidité? Quel est le lien entre les deux?
Comment se définit précisément l' "acidité d'un magma" ?

Merci d'avance!
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[invite707ea698]

Salut !

L'acidité d'un magma est fonction du taux de SiO2 qu'il contient !! Plus un magma contient de silice, plus il est acide et plus ces molécules de silice peuvent se lier en formant des tétramères donc plus le magma est acide plus il contient un réseau dense de molécule et donc plus il est visqueux !! C'est un peu comme la glace qui contient plus de liaison entre les molécules H2O et qui est donc plus "visqueuse" (ou plus dure) que l'eau liquide . A l'inverse quand il est basique il contient peu de silice donc il y a peu de liaison donc le magma est moins visqueux (plus liquide) !
Voilà, j'espère que je me suis exprimé clairement
Bye

[invite215a71a1]

oui, il faut faire attention, la notion d'acidité d'un magma n'a rien à voir avec le pH... c'est la teneur en SiO2. Des magmas acides (riches en CO2) vont donner des roches granitiques et des magmas basiques (pauvres en CO2) vont donner des roches basaltiques (avec évidemment tout les intermédiaires possibles et imaginables entre les 2).

C

[invite370666e2]

Merci beaucoup =)

[A voir en vidéo sur Futura]

[-Abyss-]

Bonjour,

je reprends ce sujet car il correspond à un questionnement de longue date : le magma dispose donc d'une viscosité fonction de son "degré de polymérisation", i.e. fonction de sa teneur en SiO₂, représenté physiquement par une armada de tétraèdres de SiO₄^4-.

Alors :

1) Est-ce qu'à l'état liquide, des ions peuvent déjà s'ordonner sous forme polyédrique, comme ici en tétraèdres ?
2) Est-ce que ces tétraèdres peuvent alors s'ordonner comme les différentes familles de silicates, càd en tétraèdres isolés, reliés par l'apex, en feuillets continus, en chaînes, ... potentiellement en fonction de la cristallisation fractionnée ?
3) cela est-il alors aussi expliqué par la théorie de Pauling, à savoir la coordinence (étant donné le caractère tétraèdrique du silicum) ? Parce qu'il me semblait que les conformations polyédriques que pouvaient prendre des ensembles cations/anions se limitaient à l'état cristallin.

Merci beaucoup !

PS : j'ai trouvé un site bien fait (anglais) mais qui ne répond pas exactement à mon problème : http://www.gso.uri.edu/lava/MagmaPro...roperties.html (les animations (appuyez sur Start) sont aussi bien faites).

[Tawahi-Kiwi]

1) Est-ce qu'à l'état liquide, des ions peuvent déjà s'ordonner sous forme polyédrique, comme ici en tétraèdres ?

Oui. Pour casser ces groupements [SiO₄]^4-, il faut atteindre des temperatures qui ne sont pas rencontrees sur Terre.

2) Est-ce que ces tétraèdres peuvent alors s'ordonner comme les différentes familles de silicates, càd en tétraèdres isolés, reliés par l'apex, en feuillets continus, en chaînes, ... potentiellement en fonction de la cristallisation fractionnée ?

Oui, plus le milieu devient riche en silice, plus la polymerisation peut devenir importante (en l'absence de certains elements). Des groupements de 2, 3, 4...tetraedres sont possibles. Plus cette polymerisation est elevee, plus la viscosite est elevee. En theorie des magmas (et des verres en general), on appelle ces choses des "bridging-oxygens" par opposition au "non-bridging oxygens" qui ne permettent pas la combinaison de polyedres.
La polymerisation ne va pas au point de former des feuillets entiers ou des chaines tres longues, mais l'idee est la.

3) cela est-il alors aussi expliqué par la théorie de Pauling, à savoir la coordinence (étant donné le caractère tétraèdrique du silicum) ? Parce qu'il me semblait que les conformations polyédriques que pouvaient prendre des ensembles cations/anions se limitaient à l'état cristallin.

Les lois de Pauling sont uniquement applicables aux structures cristallines. Neanmoins, certaines lois peuvent etre etendues (avec quelques limites) a d'autres etats (amorphe, liquide, nematique, quasicristaux etc.). Les lois de Goldschmidt sont une extrapolation geochimique des lois de Pauling, qui peuvent etre appliquees aux solides et aux liquides.
Ainsi, Si⁴⁺ est toujours en coordination 4 a des pressions "normales". Au final, c'est determine par le rapport entre le rayon ionique de Si⁴⁺ et le rayon ionique de O⁼ et cela ne change pas que ce soit dans un cristal ou un magma.

T-K

[-Abyss-]

Ah d'accord, je vois mieux la chose, merci. Je suppose alors que la construction d'unités comme SiO₄^4- n'est pas possible pour tout ion comme dans les cristaux, parce que dans le site et les animations que j'ai référencé, on observe des cations genre Mg²⁺, Na⁺ qui sont en forme "libre" (pas de liaison avec d'autres ions, oxygène, etc.).

Et a priori, j'imagine que les polymères de silicium préfigurent en quelque sorte les minéraux qui vont alors cristalliser, fonction de l'avancement de la cristallisation fractionnée.

[-Abyss-]

Désolé du double-post, mais à tout hasard, n'auriez-vous pas un lien ou quelque chose qui exprime les lois de Goldschmidt appliqués aux liquides ? J'ai un peu cherché, mais je retombe toujours sur les lois concernant les substitutions géochimiques (électronégativité, rayons ioniques, etc.).

[Tawahi-Kiwi]

on observe des cations genre Mg²⁺, Na⁺ qui sont en forme "libre" (pas de liaison avec d'autres ions, oxygène, etc.).

Je crois qu'il s'agit juste d'une simplification. La plupart des cations sont coinces dans des polyedres, mais ceux-ci sont independants, par comparaison au silicium.

Dans un magma, il y a 4 types de "particules":
les Network former (N.F.) qui comprennent Si, Al, Ti
les Network modifier (N.M.) qui comprennent Na, K, Ca
Les bridging oxygens (B.O.) qui entourent la plupart du temps les N.F.
Les non-bridging oxygens (N.B.O.) souvent associes aux N.M.

Les N.F. participent a l'augmentation de la viscosite du liquide. Ils permettent une polymerisation plus ou moins importante, fonction de leur concentration, de la temperature et de la presence de fondants.

Et a priori, j'imagine que les polymères de silicium préfigurent en quelque sorte les minéraux qui vont alors cristalliser, fonction de l'avancement de la cristallisation fractionnée.

Oui, plus ou moins. si le refroidissement est suffisament lent, ces groupes partiellement polymerises de silice peuvent s'organiser et former une structure cristalline. Plus la teneur en SiO₂ est importante, plus la temperature est basse, plus la polymerisation peut etre importante. On passe alors de neso a ino a phyllo et eventuellement a tectosilicates en consequences de cela lorsque la cristallisation a lieu.
Si le refroidissement est trop rapide, on a alors un verre ou ces structures a moitie-polymerisees sont conservees mais non cristallines (d'ou la diffraction, ou NMR, ou autre technique) montrent que ces SiO₄ sont bien presents, parfois dans des chaines, masses ou feuillets plus ou moins importantes.

les lois de Goldschmidt appliqués aux liquides

Initialement (il y a presque 100ans), les lois de Goldschmidt etaient appliquees aux roches & mineraux. Mais elles peuvent etre etendues a ce que l'on veut, que ce soit au niveau du mineral, de la roche, du magma silicate, sulfure, carbonate, de fluide associe, de la vapeur associe, de la solution aqueuse, etc., a l'equilibre ou non.
Les lois sont les memes et sont exprimees le plus souvent aux travers des coefficients de partage, qui sont directement lies a la structure moleculaire du milieu concerne.

T-K

[-Abyss-]

Bonjour,

merci pour vos éclaircissement. D'accord, donc on peut plus ou moins transposer ce que l'on sait des minéraux du point de vue groupements d'atome à d'autres réalités.
Oui et c'est pour ça que je me demandais pourquoi alors on pouvait tomber, hors formateurs de réseau, sur des cations intégralement isolés qui viennent se loger ensuite dans le réseau ainsi formé. D'après le bouquin "Magmatisme et roches magmatiques" de 2011 de chez Dunod, on ne parle cependant pas de polyèdres concernant les modificateurs de réseau (voir ici :http://books.google.be/books?id=Lgm3...%C3%A9&f=false ; page 112). A moins que peut-être ces cations-là se "baladent" dans le magma, viennent chambouler la structure polymérisée en s'insérant dans le réseau formé, mais lorsqu'ils interfèrent avec des oxygènes respectent alors les polyèdres qui leurs conviennent (octaèdres, etc.).

Je n'ai malheureusement rien trouvé de mieux à ce sujet. Mais c'est déjà pas mal !

[Tawahi-Kiwi]

Oui et c'est pour ça que je me demandais pourquoi alors on pouvait tomber, hors formateurs de réseau, sur des cations intégralement isolés qui viennent se loger ensuite dans le réseau ainsi formé.

Je crois que ces cations "integralement isoles" ne sont qu'une representation schematique. De la meme maniere qu'une solution aqueuse de NaCl n'est pas vraiment faite de H₂O, Na⁺ et Cl^-, mais de groupes plus ou moins complexes similaires a l'image ci-dessous:


http://2012books.lardbucket.org/book...solutions.html

En pratique, il en est de meme pour les liquides silicates. La representation de cations isoles est uniquement la pour illustrer le caractere non-formateur du cation et non-bridging des oxygenes associes.

T-K

[-Abyss-]

Bonjour,

ok, je pense avoir compris. Un point enfin cerné de mon cours de pétro. magmatique Merci beaucoup !