Bonjour,
Prenons un magma composé de deux minéraux miscibles, des échanges d'ions par diffusion entre la phase liquide et solide sont possibles durant la fusion partielle,mais en est il de meme pour un mélange de deux mineraux non miscibles? Le rééquilibrage des differents elements est il assuré par diffusion?
Une petite aide serait la bienvenue, merci d'avance,
Simcity
Salut,
le terme "deux mineraux miscibles" est etrange (ou pas clairement defini), je suppose qu'il s'agit d'une phase minerale avec solution solide complete. Le taux de diffusion pour une temperature supra-solidus est souvent suffisant pour permettre l'equilibre (les plagioclases sont une exception courante, mais tout depend de la cinetique de cristallisation).
Pour deux phases minerales ne partageant nominalement pas de solution solide, c'est exactement la meme chose (la solution solide est presente mais tres incomplete).
Dans le systeme eutectique anorthite-diopside, il n'y a, dans les grandes lignes, pas de solution solide. Dans le detail neanmoins (particulierement dans un systeme plus complexe, avec Na par exemple), tu peux toujours mettre quelques % d'alumine dans le clinopyroxene et quelques dixiemes/centiemes de pourcent de MgO dans l'anorthite. Cette echange se fait par diffusion egalement, et peut etre rapide ou lent suivant les elements consideres. Ces deux phases sont donc toujours a l'equilibre pour peut que tu permettes a la diffusion de se mettre en place.
La difference avec un cas de solution solid complete est qu'ici, tu peux atteindre une saturation dans la quantite d'element a dissoudre dans une structure minerale. Mais en generalisant, cela est vrai pour les solutions solides completes egalement. Dans une solution solide de clinopyroxene CaMgSi2O6-CaFeSi2O6, si tu continues a ajouter du Mg (au dela de Di100) (en considerant Si comme abondant), tu vas former de l'olivine. C'est la maniere qu'a un systeme magmatique pour etablir un equilibre chimique dans un espace bivariant.
Je ne suis pas sur que j'ai ete clair, donc n'hesites pas a redemander,
T-K
If you open your mind too much, your brain will fall out (T.Minchin)
Tout d'abord merci pour votre réponse,
Je vous avoue que j'ai du mal à comprendre ce qui se passe car mon cours ne pose pas bien les bases. Parle-t-on de solution solide complete lorsque les deux minéraux ont une structure proche,c'est à dire quand on a dans l'ensemble une structure cristalline homogène?
Quand on dit que deux mineraux ne partagent pas de solution solide, cela veut il dire que le mélange dans son ensemble correspond à une structure cristalline hétérogene?
Ensuite arrive la notion d'eutectique et surtout de point eutectique, je ne comprends pas pourquoi dans le cas de deux mineraux en solution solide incomplete, le passage à l'etat liquide se fait à temperature constante contrairement à une solution solide complete. Chimiquement que se passe-t-il?
Enfin voila, n'hésitez pas redefinir certaines bases qui selon vous me font défaut,
Grand merci d'avance
La solution solide est complete quand l'on peut changer un ion par un autre dans n'importe quel proportion, sans avoir un changement de phase.Envoyé par Simcity
La plupart des echanges Mg2+-Fe2+ dans les mineraux (olivines, pyroxenes, amphiboles, biotites,...) sont des solutions solides.
Le plagioclase est une pseudo solution solide (dans ce cas-ci, on peut considerer cela comme une vraie solution solide) ou l'echange NaSi <=> CaAl est complet sans entrainer un changement de phase.
Les solutions solides incompletes sont typiquement les echanges Ca2+-Mg2+ dans les pyroxenes, amphiboles ou K+-Na+ dans les feldspaths alcalins.
On peut remplacer un ion par un autre, mais plus la proportion d'echange est importante, plus la structure cristalline est deformee. A partir d'un certain point, le mineral ne peut plus accepter davantage de remplacement et cree une nouvelle phase
Exemple: Orthopyroxene [MgMgSi2O6] peut accepter du Ca2+ a raison de quelques % [(Mg,Ca)MgSi2O6]. Si trop de Ca2+ est rajoute, l'orthopyroxene n'accepte pas cela et l'etat plus stable est de former d'un cote, de l'orthopyroxene et de l'autre, un clinopyroxene calcique [(Ca,Mg)MgSi2O6].
Deux mineraux qui ne partagent pas de solution solide veut en fait dire que la solution solide est tellement limitee qu'en pratique, on peut considerer qu'il n'y a pas d'echanges d'ions.
Exemple: Chromite (FeCr2O4) et Clinopyroxene CaFeSi2O6, pas de solution solide en pratique, mais dans le detail, on peut en fait avoir 0.01% de calcium dans la chromite, au dela, on a du pyroxene qui va se former. Il s'agit donc d'une solution solide incomplete tellement limitee que ca ne vaut meme pas la peine de traiter le mineral comme tel. On simplifie en considerant qu'il n'y a pas de solution solide entre les deux (c'est pour cette raison qu'il y a des elements en traces dans les mineraux).
Considerons le cas ou la solution solide est absente (ou quasi absente) comme le cas chromite-clinopyroxene ci-dessus, ou cpx-plag, olv-plag, olv-cpx etc.
Le seul exemple de tout les jours pour une composition eutectique (sans solution solide) est le melange sel-eau.
On considere l'eau salee comme un magma (melange de deux phases)., si l'eau est pure, le systeme cristallise a 0ºC, si le sel est pur, cela cristallise a 801ºC. L'eutectique se trouve pour un melange de 23,3% de sel dans l'eau, a -21,1ºC.
Extrait de ce site : http://antoine.frostburg.edu/chem/se...hrenheit.shtml
Chimiquement, il n'y a pas grand chose a expliquer, en dessous de la temperature eutectique, le systeme est solide et les deux composes (sel et glace) ne peuvent etre en solution solide. On a donc des cristaux de sel, et des cristaux de glace, meme chose dans les magmas.
Pour comprendre pourquoi cela se passe a une temperature specifique, il faut passer par la thermodynamique. Je ne sais pas quelles sont tes connaissances a ce niveau donc voila quelques lignes qui peuvent aider:
Le point eutectique est plus ou moins analogue au point de cristallisation d'un compose pur. L'eau gele a 0ºC, pas plus haut, pas plus bas; pour un systeme a l'equilibre, la temperature ne descendra pas plus bas tant que toute l'eau n'est pas gelee. La raison pour cela est la chaleur latente du systeme. L'eau liquide a plus d'energie interne que la glace, donc a 0º, la transition eau --> glace libere de l'energie, ce qui empeche de descendre plus bas en temperature.
Pour un melange specifique (le melange eutectique), c'est la meme chose, il n'y a pas moyen de descendre plus bas car l'energie de Gibbs tend vers 0. Tout ce fait a une seule temperature car les deux mineraux qui se forment dans le magma ont une energie interne moins importante que le magma. Pour d'autres compositions, cela ne peut pas se faire car on cristallise un seul compose different de la composition du liquide. Il faut donc que le systeme evolue vers l'eutectique pour que la composition du liquide = composition du solide (melange des phases solides). La position de l'eutectique est determine comme le melange qui a le moins d'energie interne.
T-K
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j'apprécie beaucoup la précision de vos réponses et je vous remercie par ailleurs pour le temps que vous m'accordez,
Juste une derniere chose, pour toutes les solutions solides complètes ou non de deux minéraux, il s'avere que les deux mineraux ont une structure cristalline similaire. En gros cette structure joue le role de matrice dans laquelle diffuse les ions, dans un cas rien ne change (solution solide complete) et dans l'autre cas cela peut entrainer une destabilisation du systeme et l'apparition de 2 phases. C'est bien ca?
Oui, on peut voir cela comme ca.
La destabilisation (et la formation de deux phases au lieu d'une) est souvent causee par une difference de rayon ionique trop importante (>15%).
T-K
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parfait, enorme merci!
