Fusion partielle niveau master 1

[invite68c900a9]

Bonjour,
alors voila je vous écris car j'ai vraiment du mal a comprendre la logique de certains calculs effectués en TP! Je pourrai le refaire, mais ca serait encore mieux de comprendre... alors si vous pouviez m'eclairer....
En fait on a un graphe "concentration normalisé en fonction de la compatibilité croissante des Terres-rares dans la croute continentale d'une part et dans un echantillon MORB"
On cherche a construire un graphique "concentration normalisé en fonction du coefficient de partage".

1ere étape: tracer la courbe de composition normalisée du niveau initiale= manteau primitif.
A ce niveau on trace une courbe y:1 (concentration: 1 en echelle log). Pourquoi a y:1?? je ne comprends pas!

2eme etape: Construire le graphe de variation de la concentration du liquide extrait par fusion partielle.
A ce niveau, on prend sur le document avec les terres-rares, la valeur de la concentration pour l'element le plus incompatibles (Cs) au niveau de lacroute pour D:0 (D: coefficient de partage).
Une fois qu'on trouve la concentration normalisée, a l'aide de la formule de la fusion partielle, on trouve F (tx de fusion).

Ensuite on peut construire notre graphique our chaque valeur de D (10 puissance -3 jusqu'à 10 ), on calcule la concentration normalisée.

Je rapelle que la formule de la fusion est: (C/Co) = 1/(D+(D-1)F)

Ce que je ne comprends pas encore une fois c'est la logique de l'exercice.
Pourquoi est-ce-qu'on prend le Cs pour trouver le taux de fusion et surtout au niveau de la croute continentale?
La fusion partielle ne se produit-elle pas dans le manteau? Alors pourquoi prenons nous les valeurs de la croute continentale?
Ca peut paraitre bête comme ca, mais c'est vraiment la piece du puzzle qui me manque.
Merci de me répondre si vous avez les réponses qui m'aideront!

marjorie
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[invite68c900a9]

Aussi si quelqu'un pouvait m'expliquer le coefficient de partage.
En gros je crois que:
s'il est superieur a 1: l'element en question entre dans le solide que l'on forme.
Si D est inferieur à 1: L'element reste dans le liquide résiduel.
Ca c'est pour la cristallisation.
Et au niveau de la fusion comment le definit-on?
merci 1000 fois!!!
( depuis 2 jours j" essaye de comprendre ca!)

[Tawahi-Kiwi]

Bonjour,
alors voila je vous écris car j'ai vraiment du mal a comprendre la logique de certains calculs effectués en TP! Je pourrai le refaire, mais ca serait encore mieux de comprendre... alors si vous pouviez m'eclairer....
En fait on a un graphe "concentration normalisé en fonction de la compatibilité croissante des Terres-rares dans la croute continentale d'une part et dans un echantillon MORB"
On cherche a construire un graphique "concentration normalisé en fonction du coefficient de partage".

Salut,

1ere étape: tracer la courbe de composition normalisée du niveau initiale= manteau primitif.
A ce niveau on trace une courbe y:1 (concentration: 1 en echelle log). Pourquoi a y:1?? je ne comprends pas!

Bin pour comprendre, il faudrait savoir ce qu'est y . En admettant que cela soit la concentration normalisee. Si cette normalisation se fait sur le PM (Manteau primitif) alors bien evidemment, C_x/C_x = 1.

Pour etre sur que tu comprennes bien, on normalise les elements en traces dans les roches pour pouvoir les compares par rapport a un reservoir initial et aussi pour se debarasser des problemes d'abondance dans la nebuleuse protosolaire (si tu regardes un diagramme de REE non normalise, c'est pas super facile pour comparer differentes courbes). En petrologie du manteau, la normalisation se fait le plus souvent sur C1 (chondrite), PM (Primitive Mantle) ou N-MORB (Normal Mid-Ocean Ridge Basalt), dans des cas plus particuliers on utilisera E-MORB, OIB, IAT, GLOSS etc etc....

Dans ce cas ci, on utilise le PM car il s'agit du manteau primitif avant sa differenciation en croute continentale et manteau appauvri.

2eme etape: Construire le graphe de variation de la concentration du liquide extrait par fusion partielle.
A ce niveau, on prend sur le document avec les terres-rares, la valeur de la concentration pour l'element le plus incompatibles (Cs) au niveau de lacroute pour D:0 (D: coefficient de partage).
Une fois qu'on trouve la concentration normalisée, a l'aide de la formule de la fusion partielle, on trouve F (tx de fusion).

Ok, pour connaitre le taux de fusion partielle necessaire pour former la croute, il faut faire plusieurs approximations dans cet exercice.
1. La croute continentale est 100% issue du liquide...on a donc pas de morceau de manteau de dedans...ou de croute oceanique etc.
2. Que tout ce systeme est magnifiquement homogene et est constament a l'equilibre
3. Qu'il existe des elements 100% incompatible avec le manteau primitif.

A partir de ces approximations, on selectionne l'element le plus incompatible et on simplifie en donnant son coefficient de partage D^PM/liq_Cs = 0....autrement dit, a partir du moment ou tu fonds ta roche initiale, 100% de cet element sera dans la premiere goutte de liquide. Cela veut dire que si tu compares la concentration initiale dans le PM, et la concentration dans la CC (Croute continentale), tu peux estimer combien de fois cet element tres incompatible a ete dilue. Si tu as 50% de fusion partielle, C_cc = 2, si tu as 10% de fusion partielle du PM, C_cc = 10, avec seulement 1% de fusion partielle du PM, C_cc =100

Donc avec la formule que tu as mis ci-dessus,
disons que la concentration de l'element x dans le manteau primitif est 50 et dans la croute continentale, 200 => 200/50 = 4 = 1/(0+(0-1)F) => F=0.25 = 25% (le signe negatif est juste du au fait que D^sol/liq_x = 0, il aurait ete positif pour D^liq/sol_x = 1/0.

Ensuite on peut construire notre graphique our chaque valeur de D (10^-3 jusqu'à 10 ), on calcule la concentration normalisée.

Une fois que l'on connait F, tu connais D^sol/liq pour chaque element qui sont tous plus ou moins compatibles ou incompatibles dans le PM.

Pourquoi est-ce-qu'on prend le Cs pour trouver le taux de fusion et surtout au niveau de la croute continentale?

Par Cs, tu veux dire Caesium ?...si oui, c'est parce que c'est l'un des elements qui, des qu'il aura l'occasion de se barrer du manteau, il le fera. Donc des qu'il y a une infime partie du manteau qui fond, tout les atomes de Caesium iront dans la premiere micro-goutte de liquide forme. On peut donc etre sur qu'il ne reste quasi pas de Caesium dans le manteau d'ou l'estimation D^sol/liq_Cs=0
Il n'est pas absolument necessaire d'utiliser des elements ultra-incompatibles, mais cela simplifie grandement le probleme.
On pourrait aussi mesurer le Caesium dans le manteau residuel...mais 1., difficile d'avoir des echantillons et 2. les concentrations sont pour ainsi dire a peu pres nulle. Pour 1., on ne sait rien y faire; pour 2., on peut utiliser autre chose que Cs, qui serait tres incompatible dans le liquide mais ca n'existe pas vraiment (Cr,V,Sc,Ni seraient les meilleurs candidats)

La fusion partielle ne se produit-elle pas dans le manteau? Alors pourquoi prenons nous les valeurs de la croute continentale?

Parce que la croute continentale de maniere generale, est ce liquide. Il y a plus de 4 milliards d'annees, le manteau primitif fond; le liquide se dirige vers la surface et laisse derriere le manteau residuel appauvri. Le liquide qui se dirige vers la surface s'est accumule et a cristalise petit a petit, donnant notamment a la CC superieure sa composition granitique. Ce processus est toujours a l'oeuvre actuellement dans le magmatisme d'arc. Les arcs volcaniques sont la creation de nouvelle croute continentale andesitique.

Aussi si quelqu'un pouvait m'expliquer le coefficient de partage.
En gros je crois que:
s'il est superieur a 1: l'element en question entre dans le solide que l'on forme.
Si D est inferieur à 1: L'element reste dans le liquide résiduel.
Ca c'est pour la cristallisation.
Et au niveau de la fusion comment le definit-on?
merci 1000 fois!!!
( depuis 2 jours j" essaye de comprendre ca!)

Le coefficient de partage exprime le partage d'un element entre deux phases. Ces phases peuvent etre n'importe quoi.

Classiquement (encore que ca depend des notations), on exprime un coefficient de partage de la maniere suivante : D^x/y_z (parfois K_D est utilise a la place de D) ou z est l'element/isotopes.molecule que l'on considere. x/y est le rapport entre les deux phases considerees. Celles-ci peuvent des "phases s.s" solide, liquide, gaz, liquide critique, surcritique etc etc, peuvent etre des mineraux entre eux ou peuvent etre des roches entre-elles et tout les melanges entre ces differentes phases. Les rapports les plus frequemment utilises sont liq/sol et mineral/liquide. Pour bien clarifier les choses, D^x/y_z = 1/D^y/x_z = C^x_z/C^y_z

Dans l'exemple que tu donnes ci-dessus, il faut specifier au prealable ce que dis ton coefficient de partage. Dans ce cas-ci, c'est D^sol/liq_z. Le raisonnement est identique que cela soit cristallisation ou fusion.

Cas de la cristallisation :
si D=1...il n'y a pas de difference de concentration entre le liquide et le solide par rapport au magma intial. Si la concentration est de 1000ppm dans le magma initial, il y aura 1000ppm dans le liquide residuel et 1000ppm dans la roche formee.

Si D>1...la concentration devient plus elevee dans le solide cristalise que dans le liquide residuel. Si D=10, la concentration dans les cristaux sera 10x plus elevee que dans le liquide residuel associe. Si le magma cristallisant a 1000ppm de z, il y aura 10000ppm de z dans la roche cristalisee et 100ppm dans le liquide residuel (Attention de ne pas t'emmeler dans les concentrations, quantites, volumes etc etc).

Si D<1...l'element z prefere rester dans le liquide. Plus D est petit (et proche de 0), plus il va preferer aller dans le liquide forme et ne pas pas s'integrer dans la structure cristalline des mineraux formant la roche.

Pour la fusion, si le coefficient de partage D est D^sol/liq_z

D=1, rien ne change
D>1 : l'element z prefere reste dans la phase solide (residuelle)
D<1: L'element prefere s'echapper dans le liquide qui vient de se former (d'autant plus que D est eleve)

Exemple final :
Finalement, tu peux faire des rapports mineral/mineral comme D^olv/opx_Ni, le nickel prefere bien plus rester dans l'olivine que dans l'opx => D>10.
De plus le nickel prefere rester plus dans l'olivine que dans le liquide si tu fonds une peridotite => D^olv/liq_Ni >5 et l'olivine residuelle du manteau a 5x plus de nickel que le liquide silicate basaltique en equilibre.

Finalement, quand le basalte forme pas la fusion du manteau cristallise quelque part dans la croute, l'olivine est la premiere phase a apparaitre dans la sequence de cristallisation et le nickel present dans le liquide basaltique...aime toujours aller se mettre dans l'olivine => D^olv/liq_Ni >5...les cristaux d'olivine sont donc 5x plus riches en Ni que le basalte. Si le basalte commence a cristalliser Olivine + Orthopyroxene, en jouant avec les rapports, les cristaux d'olivine qui cristallise sont 5x plus enrichis que le basalte et les orthopyroxenes contiennent 2x moins de nickel que le basalte car D^opx/liq_Ni=0.5 que l'on peut calculer en faisant simplement D^olv/liq/D^olv/opx = D^opx/liq =5/10 = 0.5

N'hesites pas a redemander mais une fois qu'on a compris le principe, c'est plus trop complique (tant qu'on ne rentre pas trop dans les details de la thermo)

T-K

[invite68c900a9]

Merci infiniment! Tout est clair maintenant!
youpi ^^

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