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Influence de la pression sur la fusion partielle



  1. #1
    grim22

    Influence de la pression sur la fusion partielle


    ------

    Bonjour à tous!

    Je travaille actuellement mon cours de géochimie sur la fusion partielle et j'aurais besoin de votre aide pour comprendre deux graphiques :

    Nom : diag.png
Affichages : 54
Taille : 263,6 Ko

    Voilà je dois les analyser et les interpréter. J'aurais donc besoin d'un coup de pouce, au moins pour les comprendre.

    Merci d'avance!

    -----

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  3. #2
    Tawahi-Kiwi
    Modérateur

    Re : Influence de la pression sur la fusion partielle

    Salut et bienvenue sur les forums Futura-Sciences,

    Beaucoup de choses peuvent etre dites sur ces diagrammes, tout depend donc de la profondeur de l'analyse et du niveau de comprehension demande.

    Le premier est un diagramme de phase ternaire Olivine-Clinopyroxene-Phase alumineuse, projete a partir de l'orthopyroxene. L'eutectique du systeme est donne pour 0, 15 et 30 kbar.
    Les deux observations/conclusions immediates a donner sont:
    - Assemblage mineral a l'eutectique pour differentes pressions
    - Migration de l'eutectique pour differentes pression et consequences sur la composition du magma forme.

    Les diagrammes de droite sont ambigus; Les champ "liquid" est imprecis, et en fait faux (le liquidus n'est pas represente dans ce diagramme).
    Les lignes continues donnent les isogrades pour l'apparition du liquide (solidus), la disparition du clinopyroxene (cpx-out) et la disparition de l'orthopyroxene (opx-out)
    Les lignes en pointilles ±droite avec 10, 20, 30, 40, 50 representent le % de fusion partielle
    les lignes courbes en pointilles avec 0, 10, 15, 20, 25 represente la norme mineralogique de l'olivine dans le liquide forme.
    A nouveau, il y a de nombreuses observations / conclusions a tirer de ces deux diagrammes, les plus evidentes sont liees a:
    - Evolution de la composition chimique du liquide forme avec la pression
    - Evolution de la composition chimique du liquide forme avec la temperature (et donc le taux de fusion partielle)
    - Type de liquide forme suivant la composition de la roche initiale
    - Un peu plus complexe est la relation entre la norme de l'olivine dans ce diagramme et la position de l'eutectique dans le diagramme ternaire de gauche.

    T-K
    If you open your mind too much, your brain will fall out (T.Minchin)

  4. #3
    grim22

    Re : Influence de la pression sur la fusion partielle

    Merci de ta réponse T-K!

    J'y vois maintenant plus clair, mais j'aurais encore quelques points à comprendre.

    Pour le premier diagramme, je ne comprends donc pas bien à quoi correspondent CMAS... (m:Mg, S:SiO4...?)
    De plus, Je ne comprends pas les limites du diagrammes, Est ce qu'il y en a deux superposés?
    Enfin, ce que j'en ai conclu : on voit que les minéraux évoluent suivant la pression (plagio, spinelle, grenat) et que le grenat sera le dernier minéral à cristalliser suite au refroidissement du magma.

    Pour le second diagramme : Je ne comprends pas la signification de lherzolite enrichie et appauvrie. Est-ce enrichie/appauvrie en REE légère et donc information sur la source de la lherzolite?
    Enfin, on voit bien l'évolution de la composition, avec l'apparition de basalte alcalin (lherzolite enrichie) à haute pression, donc présence de MgO pour une forte pression.
    Peut on donc conclure qu'une augmentation de la pression entraîne une baisse de la fusion partielle et un enrichissement du liquide en [MgO]?

  5. #4
    Tawahi-Kiwi
    Modérateur

    Re : Influence de la pression sur la fusion partielle

    Citation Envoyé par grim22 Voir le message
    Pour le premier diagramme, je ne comprends donc pas bien à quoi correspondent CMAS... (m:Mg, S:SiO4...?)
    C=Ca; M=Mg, A=Al, S=Si, c'est une notation rapide pour des systemes ideaux sous forme d'oxydes (ici, sans Na, K, Fe, Ti, P, H2O...).

    Citation Envoyé par grim22 Voir le message
    De plus, Je ne comprends pas les limites du diagrammes, Est ce qu'il y en a deux superposés?
    Le tetraedre CMAS est un diagramme de phase en 3 dimensions. Comme cela ne rend pas la chose aisee pour visualiser certains phenomenes, on le simplifie en projetant a partir de l'orthopyroxene (MS). Dans le plan utilise M2S - A2S3 - C2S3 (donc Mg2SiO4, Al2(SiO4)3, Ca2(SiO4)3), on projette la position des differents eutectiques.

    Enfin, ce que j'en ai conclu : on voit que les minéraux évoluent suivant la pression (plagio, spinelle, grenat) et que le grenat sera le dernier minéral à cristalliser suite au refroidissement du magma.
    La phase alumineuse varie en effet suivant la pression, c'est correct.
    Je ne vois pas comment tu determines que le grenat sera la derniere phase a apparaitre.
    Ce que la position des eutectiques et la composition du manteau peuvent te dire, c'est que l'olivine sera la phase residuelle une fois que le liquide quitte l'eutectique (pour un taux de fusion partielle eleve).

    Citation Envoyé par grim22 Voir le message
    Pour le second diagramme : Je ne comprends pas la signification de lherzolite enrichie et appauvrie. Est-ce enrichie/appauvrie en REE légère et donc information sur la source de la lherzolite?
    Une lherzolite enrichie est en gros un manteau qui n'a jamais eu un episode de fusion partielle. Il est donc riche en REE, mais aussi en toute une serie d'elements incompatibles (traces ou mineurs), dont les alcalins Na et K.

    Citation Envoyé par grim22 Voir le message
    Enfin, on voit bien l'évolution de la composition, avec l'apparition de basalte alcalin (lherzolite enrichie) à haute pression, donc présence de MgO pour une forte pression.
    Je ne comprends pas le lien ici avec MgO (pas que c'est incorrect, mais c'est pas clair ).
    Les basaltes alcalins necessitent une pression elevee, mais compte-tenu de ce que je viens de dire juste au dessus sur les lherzolites enrichies, tu devrais pouvoir dire pourquoi ces basaltes alcalins ne se forment pas dans une lherzolite appauvrie et pourquoi ces basaltes alcalins en dessous de 20%. (Je ne sais pas exactement ce qui t'es demande pour ton exercice, mais c'est bon pour la comprehension de pouvoir repondre a cette question )

    Citation Envoyé par grim22 Voir le message
    Peut on donc conclure qu'une augmentation de la pression entraîne une baisse de la fusion partielle et un enrichissement du liquide en [MgO]?
    Quand P augmente, il faut davantage de chaleur pour produire de la fusion. La premiere partie est donc correcte.
    Pour l'enrichissement du liquide en MgO, c'est correct egalement. Une haute teneur en MgO se traduit comme une teneur elevee en olivine.
    Dans le diagramme de droite, plus la pression est elevee, plus la teneur en olivine dans le basalte est elevee.
    Dans le diagramme de gauche, le champ de l'olivine (dans le residu solide) se reduit avec la pression. Cela veut dire que l'olivine est moins stable dans le manteau a haute pression qu'a basse pression, et quel fond donc davantage dans le liquide qu'a basse pression. Si elle fond et participe grandement a la formation de basalte, alors, ce basalte est plus riche en Mg2SiO4 et donc en MgO.

    N'hesites pas si ce n'est pas clair.

    T-K
    Dernière modification par Tawahi-Kiwi ; 28/12/2015 à 23h48.
    If you open your mind too much, your brain will fall out (T.Minchin)

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    grim22

    Re : Influence de la pression sur la fusion partielle

    La phase alumineuse varie en effet suivant la pression, c'est correct.
    Je ne vois pas comment tu determines que le grenat sera la derniere phase a apparaitre.
    Ce que la position des eutectiques et la composition du manteau peuvent te dire, c'est que l'olivine sera la phase residuelle une fois que le liquide quitte l'eutectique (pour un taux de fusion partielle eleve).
    J'ai procédé comme ça :Nom : phases.png
Affichages : 45
Taille : 32,4 Ko
    1) Formation des premiers cristaux d'olivine
    2) Formation des premiers cristaux de CPX
    3) (eutectique) grenat + cpx + olivine solide

    Je ne comprends pas le lien ici avec MgO (pas que c'est incorrect, mais c'est pas clair ).
    Les basaltes alcalins necessitent une pression elevee, mais compte-tenu de ce que je viens de dire juste au dessus sur les lherzolites enrichies, tu devrais pouvoir dire pourquoi ces basaltes alcalins ne se forment pas dans une lherzolite appauvrie et pourquoi ces basaltes alcalins en dessous de 20%. (Je ne sais pas exactement ce qui t'es demande pour ton exercice, mais c'est bon pour la comprehension de pouvoir repondre a cette question )
    Effectivement, je me suis mélangé en reprenant mes cours... MgO augmente bien avec la pression mais ce n'est pas visible sur ce diagramme.
    Du coup, les basaltes alcalins ne se forment pas dans une lherzolite appauvrie car justement elle est appauvrie en Na et K? Et ces basaltes alcalins ne se forment pas au dessus de 20% de fusion partielle car au delà, la fusion partielle devient trop importante et d'autres éléments (moins incompatibles) viennent rejoindre le magma?


    Pour le reste, je pense que j'ai pigé! Merci beaucoup

  8. #6
    Tawahi-Kiwi
    Modérateur

    Re : Influence de la pression sur la fusion partielle

    Citation Envoyé par grim22 Voir le message
    1) Formation des premiers cristaux d'olivine
    2) Formation des premiers cristaux de CPX
    3) (eutectique) grenat + cpx + olivine solide
    Si le manteau (contenant olv+opx+cpx+grt) fond, il fond a l'eutectique. Si le magma forme cristallise a une pression identique, il cristallise a l'eutectique.
    Si la fusion partielle est suffisante pour quitter l'eutectique, alors seulement, le grenat sera la derniere phase a apparaitre pour une pression identique et ce que tu dis est alors correct.

    Dans un manteau normal, le magma basaltique cristallise rarement la ou il s'est forme et continue a fondre par decompression adiabatique dans un diagramme de phase polybarique. Dans un systeme realiste, ce n'est donc pas vraiment applicable et la sequence de cristallisation d'un basalte mantellique (CMAS) sera olv --> olv + plag --> olv + plag + cpx

    Du coup, les basaltes alcalins ne se forment pas dans une lherzolite appauvrie car justement elle est appauvrie en Na et K? Et ces basaltes alcalins ne se forment pas au dessus de 20% de fusion partielle car au delà, la fusion partielle devient trop importante et d'autres éléments (moins incompatibles) viennent rejoindre le magma?
    exactement !

    T-K
    If you open your mind too much, your brain will fall out (T.Minchin)

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  10. #7
    grim22

    Re : Influence de la pression sur la fusion partielle

    Nickel!

    Je pense que j'ai bien pigé, tout est bon!

    Je te remercie beaucoup T-K!

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