Fertilité du manteau (Al et Ca)

[Nicolas3131]

Bonjour à tous.
J'ai marqué dans mes cours sur les magmas que un "manteau fertile"
est un manteau :
- jeune,
- qui n'a subit que peu/pas de fusion partielle,
- facile à faire fondre,
- riche en Ca et Al.

Pourtant il me semble que Ca et Al ont des comportement compatibles vis à vis de la phase solide. (cf Categorization of elements in ignous rocks)

Donc, dans un manteau fertile, les incompatibles, eux, ne serait pas partis (car il n'a pas/peu fondu) et la proportion de ca et al ne devrait pas être élévée.

Alors que dans les manteaux ayant subit beaucoup de fusion partielle (pas "fertile donc) il n'y aurait plus beaucoup d'incompatibles et donc beaucoup de Ca et Al (en proportion comparé a un manteau jeune)

Cela semble être le contraire de ma définitions de la fertilité du manteau vue en cours non?

Merci d'avance.
Cdlt.
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[Tawahi-Kiwi]

Cela semble être le contraire de ma définition de la fertilité du manteau vue en cours non?

Non, c'est tout a fait valable. La notion de compatibilite est entierement dependante de la nature de la roche etudiee. Ca et Al sont tres compatible pour les granitoides; ils le sont quand meme beaucoup moins pour une peridotite (ou Mg, Fe, Ni & Cr sont les elements les plus compatibles).

D'un point de vue mineralogique, si tu regardes les types de manteau, du plus fertile au plus appauvri, on a :

chondritique & metasomatique : Olv+Opx+Cpx+Alp+Acc.
lherzolitique : Olv+Opx+Cpx+Alp
harzburgitique : Olv+Opx
dunitique : Olv

Olv : Olivine, Opx : Orthopyroxene, Cpx : Clinopyroxene, Alp : phase alumineuse (grenat, spinelle, plagio) et Acc. : accessoires (amphiboles, micas, autres)

Ca et Al ne sont compatibles dans le manteau que si le cpx et une phase alumineuse (Alp) sont presentes et stables. Si la temperature est trop elevee, la fusion partielle affecte principalement ces deux phases Cpx & Alp. Pour une quinzaine de % de fusion, le cpx & Alp sont absents, il n'y a donc plus de phase hote pour le calcium et l'aluminium, celui-ci est egalement dans le liquide basaltique. A haute temperature (et basse pression), Ca et Al sont incompatibles avec la peridotite.

D'un point de vue elementaire et simplifie, si on reprend la liste ci-dessus, on a :

chrondritique & metasomatique : Si-Mg-Fe-Ca-Al-Na-Cr-K-H₂O
lherzolitique : Si-Mg-Fe-Ca-Al-Cr
harzburgitique : Si-Mg-Fe-Cr
dunitique : Mg-Si-Cr-Fe

(les elements sont classes plus ou moins par abondance)

T-K

[Nicolas3131]

Merci beaucoup.
Donc en fait, Ca et Al ont un comportement compatible dans les liquides granitiques?
Mais pas dans un liquide basaltique car le Cpx (hôte du Ca) et une phase alumineuse (hôte Al) fondent en premiers.

Si ils fondent en premiers c'est que les clinopyroxenes et les phases alu se forment à température plus basse que l'olivine, opx, acc ?

Donc en fait, pour simplifier à l'extrême: sur la série de Bowen complète Al et Ca sont plutôt compatibles par rapport à l'ensemble des autres éléments en jeu. Mais sur une série se limitant aux phases du manteau (ol, opx, cpx, apl, acc), là Ca et Al sont plutôt incompatibles.

Merci pour cette réponse.
Cdlt.

[Tawahi-Kiwi]

Merci beaucoup.
Donc en fait, Ca et Al ont un comportement compatible dans les liquides granitiques?
Mais pas dans un liquide basaltique car le Cpx (hôte du Ca) et une phase alumineuse (hôte Al) fondent en premiers.

Pour ne pas rendre les choses plus confuses, j'en reste a la compatibilite dans les phases solides. Les phases solides se formant dans un liquide granitoidique prennent Ca et Al comme elements compatibles. C'est pour cette raison que le plagioclase calcique apparait tres tot dans la sequence de cristallisation. L'aluminium est au final assez neutre.

Si ils fondent en premiers c'est que les clinopyroxenes et les phases alu se forment à température plus basse que l'olivine, opx, acc ?

Oui, sauf pour les accessoires (acc). Micas et amphiboles (mineraux hydrates et alcalins) sont toujours les premiers a fondre (<1100*C).

Donc en fait, pour simplifier à l'extrême: sur la série de Bowen complète Al et Ca sont plutôt compatibles par rapport à l'ensemble des autres éléments en jeu. Mais sur une série se limitant aux phases du manteau (ol, opx, cpx, apl, acc), là Ca et Al sont plutôt incompatibles.

Toujours en considerant les phases solides, oui. La compatibilite d'un element n'est pas une variable independante, elle est fonction de la composition chimique de la roche. Al et Ca sont compatibles dans des roches crustales (acides a intermediaires) car ils peuvent etre inclus dans les clinopyroxenes (Ca) et les plagioclases (Ca & Al). Dans le milieu mantellique, la roche (phase solide) n'en veut pas si Cpx et spinelle (ou grenat) ne sont pas stable. Ils passent donc preferentiellement dans la phase liquide.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]