Solution de solides immiscibles et Eutectique

[MrGaia]

Bonjour,

Si j'ai bien compris, lorsque l'on fond une solution de solides immiscibles, la première goutte de liquide a la composition de l'eutectique, et cela se produit à la température de l'eutectique, qui est inférieure à la température de fusion de chacun des solides purs.

Mais je ne comprend pas comment cela est possible...? En effet, chacun des solides étant pur dans sa phase (par définition de la solution solide immiscible), comment se fait-il qu'ils ne fondent pas effectivement à leur température de fusion respective ? Autrement-dit, comment les atomes "savent" qu'ils sont dans une solution solide immiscible, et non pas dans un solide pur ?
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[moco]

Bonsoir,
Ce n'eat pas si simple. Avant et aux alentours de leurs points de fusion respectifs, les atomes de l'un des constituants solides commencent à diffuser lentement dans l'autre solide. Et la composition de la phase solide change lentement. Un tel mélange a un point de fusion plus bas que les deux constituants séparés. Et l'eutectique commence à se former lentement, mais progressivement à la limite des deux phases solides.

[MrGaia]

Pensez-vous que cela est valable pour la péridotite (mélange d'Olivine, Orthopyroxène et Clinopyroxène) ?
Le diagramme ternaire pour ces trois phases (ci-joint) montre un point eutectique, mais je conçois difficilement que des solides cristallins puissent diffuser les uns dans les autres, surtout que l'interface de contact entre les trois phases doit être extrèmement restrainte...


Diag Ternaire Péridotite.PNG
Péridotite.PNG

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

surtout que l'interface de contact entre les trois phases doit être extrèmement restrainte...

L'interface est tres réduit en volume; en surface ce n'est pas négligeable par contre, ce qui permet une diffusion non négligeable, et pour les applications pétrologiques génerales, on peut considerer l'anatexie indépendemment des phénomenes de diffusion.


Microtomographie de la fusion d'une peridotite pour different niveaux de fusion partielle; la fusion se developpe initialement aux jonctions entre grains, et en film micrometriques a l'interface entre les grains. Meme pour de tels niveaux de fusion partielle, le systeme est tres proche de l'équilibre (faut pas oublier (surtout dans le manteau) que les choses peuvent prendre plusieurs années pour se mettre en place)).
Credit: Zhu et al., 2011

Dans les applications detaillées, la diffusion joue une role, particulierement aux niveaux des traces ou des profils de deséqulibre s'installent.

Dans ces applications detaillées, lorsque l'on se concentre sur cette zone tres proche de l'eutectique, deux processus sont a considérer.

Le premier sont les fluides (CO₂, H₂O, CH₄, etc.) présents dans la porosité intergranulaire. Lorsque la temperature se rapproche de l'eutectique, a l'interface des grains, on ne considere pas seulement olv-opx-cpx anhydre, mais bien olv-opx-cpx-fluide, ce qui abaisse localement l'eutectique, et favorise la diffusion (pour des pressions de plus 3-4 GPa, l'effet devient tres important car fluide-magma devient supercritique)

L'autre phenomene a prendre en compte est la non-idéalité de la phase solide. Une peridotite contient de nombreux elements en traces, hydroxyls, oxydation variable etc. et de nombreux éléments sont extremement incompatibles dans la phase solide. Experimentalement (dans les roches, c'est difficile a etre preservé), lorsque les premieres gouttes de liquide apparaissent dans une péridotite avec une fusion partielle de 0,01%, le liquide n'a rien a voir avec un liquide basaltique (on est donc tres loin de l'eutectique olv-opx-cpx en terme de composition). Le liquide formé est riche en éléments incompatibles (alcalins, alcalino-terreux, bore...) dans la péridotite, aluminofelsique et riches en volatils. Il apparait a une temperature inférieure a l'eutectique olv-opx-cpx. Lorsque l'eutectique 'idéal' est atteint, il y a déja une petite quantite de liquide présent entre les phases solides qui favorise le maintient de l'equilibre, et dans la plupart des cas, les problemes que tu mentionnes dans le premier message n'ont pas a etre pris en compte.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[MrGaia]

Très intéressant, merci beaucoup !