Magmatisme

[etud2020]

Bonjour

alors déjà merci à TK de m'avoir aidée récemment.

J'ai un autre problème (mon examen est là-dessus mardi...) : je ne comprends rien à la thermodynamique du magmatisme (et souvent à la thermo tout court)...

Voici l'exo : https://www.cjoint.com/data/KEilLArQY3Z_partie1.pdf

Comment répondre à la partie A ?

Pour la partie B, j'ai essayé de répondre à quelques questions :

a) La température de première cristallisation est d'environ 1320°C. Le cristal qui apparaît alors est le diopside. Est-ce correct ?

b) Le liquide se refroidit jusqu'au liquidus, la cristallisation de diopside commence et le liquide s'enrichit en anorthite.
Au point eutectique, trois phases coexistent : liquide, anorthite, et diopside. Est-ce correct ?
Comment décrire qualitativement l'évolution de la composition du liquide quand la température diminue ? Et celle du solide ?

Merci par avance de votre aide, je suis complètement perdue et paniquée....

Merci par avance de l'aide
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[Tawahi-Kiwi]

alors déjà merci à TK de m'avoir aidée récemment.

J'ai un autre problème (mon examen est là-dessus mardi...) : je ne comprends rien à la thermodynamique du magmatisme (et souvent à la thermo tout court)...

Cool, c'est plus mon domaine que tes problemes precedents

Comment répondre à la partie A ?

Les 'constituants independants' est un concept qui est lie a la loi des phases de Gibbs: F = C - Φ + 2 (ou 'C' sont ces consituants).

Cela revient a savoir a quel point il faut separer les composants pour decrire le systeme. Pour Diopside + Anorthite par exemple, il y a 4 constituants: CaO, MgO, SiO₂ et Al₂O₃. Pour des polymorphes, seul un constituant est necessaire (puisque c'est P et T qui vont entierement controler quel mineral se forme ou pas). etc.

a) La température de première cristallisation est d'environ 1320°C. Le cristal qui apparaît alors est le diopside. Est-ce correct ?

Tu as pris 70 mol% de Diospide (ta reponse est correcte, mais ce n'est pas ce qui est demande )

b) Le liquide se refroidit jusqu'au liquidus, la cristallisation de diopside commence et le liquide s'enrichit en anorthite.
Au point eutectique, trois phases coexistent : liquide, anorthite, et diopside. Est-ce correct ?
Comment décrire qualitativement l'évolution de la composition du liquide quand la température diminue ? Et celle du solide ?

Tu as decris l'evolution de la composition du liquide au dessus de l'eutectique (pour Di 70mol%). Il s'enrichit en anorthite (puisque le diopside est extrait du liquide). A l'eutectique, le liquide arrete d'evoluer vers l'anorthite. Il reste a une composition fixe (~42% An + ~58% Di).
Le solide cristallise comme tu l'as dit du diopside (pour Di 70 mol%) jusqu'a l'eutectique. A l'eutectique, l'anorthite commence a cristalliser en parallele au diopside, jusqu'a ce qu'il n'y ai plus de liquide a cristalliser.

Jette eventuellement un coup d'oeil a cette discussion: https://forums.futura-sciences.com/g...agmatisme.html, en particulier ce lien: https://d32ogoqmya1dw8.cloudfront.ne..._animation.pdf

T-K

[etud2020]

Merci beaucoup pour votre réponse.

Grâce à vous je commence à beaucoup mieux comprendre. Je vais essayer de reprendre cela en profondeur aujourd'hui avant mon examen de mardi...

Dans le même temps pourriez-vous maintenant m'expliquer comment répondre aux questions de la partie D, en dernière page de mon document ?
C'est vraiment nécessaire que je comprenne ce qu'il faut répondre à chaque question de cette partie D car il paraît que c'est un exo classique des examens.....

Merci énormément

[Tawahi-Kiwi]

Exercice D, il faut positioner les differents points dans un diagramme de phase allant de 100% A a 100% B entre les temperature de 1450 et 1250ºC.

Il y a une erreur dans l'enonce en parlant de phase A et B, alors que lors de la resolution, on constate que A et B sont des composants mais pas deux phases separees (comme c'est le cas avec les plagioclases anorthite-albite, les olivines forsterite-fayalite, les clinopyroxenes diopside-hedenbergite, etc.).

Question 1, pas trop le choix. S'il reste 0% de liquide, le solide (dans un systeme ferme) ne peut avoir qu'une seule composition.

Question 2 & 3, Comme je l'ai dit initiallement, il faut faire l'hypothese que l'enonce est faux et que A & B ne sont pas deux phases mais une seule en solution solide. il y a une partie du diagramme qui reste indeterminee, de part la composition initiale donnee.

Question 4: 50% de B, c'est egalement 50% de A. La reponse est donc donnee directement dans le tableau fourni. (la vitesse de chauffage "extrement lentement" n'a pas vraiment d'objet ici)

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[etud2020]

Merci beaucoup de cette réponse.
Je vais essayer de rédiger toutes les réponses détaillées pour cette partie De cet après-midi. Je les enverrai ici ensuite.

Pourriez-vous aussi m'expliquer la partie C ?
Que doit-on donner comme réponses ?

Merci.....

[etud2020]

J'ajoute une question.

Voici ce qui avait été fait en TD pour la partie A :*https://www.cjoint.com/data/KEjl5FWdzhZ_PartieAdoc.pdf
Je ne comprends pas du tout à quoi ça correspond....

Concrètement que faut-il dire pour définir les constituants indépendants d'un système ?
Et c'est quoi l'axe tracé à la fin du document ?

Par exemple pour le premier système, on doit répondre quoi pour répondre à la question ?
Parce que dans la correction il y a plusieurs possibilités : k=1, k=2, k=3... Donc je n'y comprends rien.

Pourriez-vous m'expliquer svp ?

Merci j'en ai vraiment besoin....

[Tawahi-Kiwi]

Pourriez-vous aussi m'expliquer la partie C ?
Que doit-on donner comme réponses ?

A ton niveau, la sequence de cristallisation pendant le refroidissement et les proportions modales de phases solides et de liquide residuel (a noter que ces questions ont des absurdites comme faire intervenir (ou en tout cas mentionner) le facteur 'temps' dans une cristallisation a l'equilibre.

Ex: pour un liquide a 15% silice₂
1800 a 1650ºC, 100% liquide a 15% de silice.
1600ºC, le liquidus est atteint, le premier cristal de leucite apparait
1600 a 1150ºC, leucite et liquide coexistent. On passe de ~0% de leucite 100% liquide a 60% de leucite et 40% de liquide residuel.
A 1150ºC, on a la reaction peritectique : Leucite + Liquide => Orthose. Cette reaction se poursuit jusqu'a la disparition d'un composant (en l'occurence ici, le systeme cristallise completement avant la disparition de la leucite.
En dessous de 1150ºC, le systeme est entierement cristallise et compose de 75% d'orthose et 25% de leucite.


T-K

[Tawahi-Kiwi]

Concrètement que faut-il dire pour définir les constituants indépendants d'un système ?

Le nombre de constituants chimiques necessaires et minimum pour decrire un systeme.

Pour la premiere reponse, je ne suis d'ailleurs pas d'accord, ce n'est ni 2, ni 3. Un systeme polymorphique ou tout a la composition Al₂SiO₅ est entierement defini par Al₂SiO₅.

Pour la deuxieme reponse cependant, c'est 2, car ce qui est necessaire pour decrire ce systeme c'est xSiO₂+yAl₂O₃
(alors que dans la premiere reponse, x=y, pour toute phase).

Et c'est quoi l'axe tracé à la fin du document ?

Un rapport de composants:
Corindon: Al₂O₃ => 1Al, 0Si
Andalousite, Sillimanite, Kyanite: Al₂SiO₅ => 2Al, 1Si => Sur l'axe SiO₂-Al₂O₃, on est au milieu.
Mullite: Al₆Si₂O₁₃ => 6Al, 2Si => Sur l'axe SiO₂-Al₂O₃ on est a 60% vers le corindon.
Quartz: SiO₂ => 0Al, 1Si

T-K

[etud2020]

Merci beaucoup, je vais regarder toutes vos réponses attentivement.

Et là je viens de reprendre en détail la partie B1 pour être sûre de tout bien comprendre.
J'ai bien compris jusqu'à la question c incluse.

Pour la deuxième partie de la question d : la composition du mélange solide est de "42 % de An et de 58 % de Di" ou de "30 % de Di et 70 % de An" ?

Pour la question e, là je ne comprends rien : à quoi correspondent t=0, t=1/3... ? Quelles sont les unités de t ? Des minutes ?
Et surtout, quels calculs dois-je effectuer pour répondre à la question e ?

merci je progresse beaucoup grâce à vous !

[Tawahi-Kiwi]

Pour la deuxième partie de la question d : la composition du mélange solide est de "42 % de An et de 58 % de Di" ou de "30 % de Di et 70 % de An" ?

La premiere chose a definir est la quantite de solide et de liquide.
En l'occurence ici a 1350ºC, c'est environ 2/3 de liquide et 1/3 de solide.
L'exercice etant simple, le solide est une seule phase, l'anorthite. La composition du liquide est donne par la position du liquidus a cette temperature, ±53% An et 47%Di.

Pour la question e, là je ne comprends rien : à quoi correspondent t=0, t=1/3... ? Quelles sont les unités de t ? Des minutes ?
Et surtout, quels calculs dois-je effectuer pour répondre à la question e ?

Je ne comprends pas cette question e, comme f d'ailleurs. le facteur temps n'a absolument aucun role dans cet exercice (vu que c'est basique et qu'il n'y a aucune donnee supplementaire). En fait, quand on utilise le facteur temps, c'est de la petrologie fort avancee et ici, on en est bien loin.
On peut supposer que le taux de refroidissement est constant et alors correlable au temps, mais la cristallisation a l'eutectique devient alors instantanee, ce qui n'est pas realiste en milieu naturel. J'ai honnetement l'impression que` l'auteur de ces questions fait soit une erreur en faisant intervenir ce facteur...soit c'est deux questions pieges qui se suivent...

Pour bien montrer que le facteur temps n'a aucune role, tu pourrais passer 10 minutes pour aller de 1400 a 1300ºC et 1 million d'annees pour 1300ºC a 1200ºC, cela ne changerait rien du tout aux reponses demandees ici (si c'etait des desequilibres chimiques, des tailles de cristaux, des textures particulieres, etc., ce serait different, mais ce n'est pas le cas ici).

T-K

[etud2020]

Merci de la réponse

en gros voici ce que j'ai en guise de correction (j'ai juste recopié au tableau) pour t=1/3 à la question e : https://www.cjoint.com/data/KEjnNQQ76JH_questione.pdf

Est-ce que avec ça vous comprenez ce qui est fait ? Comprenez vous le détail des calculs ? Moi j'y comprends rien
c'est important pour moi car ça peut probablement tomber en examen mardi....

et le prof ne veut pas aider, sympa.

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

ok, d'apres ce corrige, 't' est le taux de fusion. Normalement, en petrologie, on utilise f qui est le taux de fusion partielle, et qui est une terminologie de loin la plus courante.

La question 'e' est donc de savoir decrire le systeme pour 0% de solide formes, 100% de solide et 66% de solides presents.

La question 'f' reste cependant une enigme insolvable, le temps n'etant pas une variable qui entre en jeu dans les systemes 'chimiques' a l'equilibre.

T-K

[etud2020]

Merci beaucoup de la réponse

Pourriez-vous détailler ce qu'il faut faire pour la question e dans le cas où t=1/3 ?
J'ai compris pour t=0 et t=1, mais pourriez vous me donner un corrigé pour t=1/3 ?

Merci........... je suis en panique pour tous les exams

[etud2020]

Re bonsoir ou bonjour vue l heure très tardive....

voici ce que je propose comme réponses pour l'exo D :*https://www.cjoint.com/data/KEka3MUGOsZ_exerciced.pdf
J'ai mis les questions que je me pose dans le document.

Pourriez-vous y répondre ?*Je suis vraiment bloquée à pas mal d'endroits....
C'est urgent car l'examen est mardi matin...........

MERCI.

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Question 1. Oui, tout est solide, le systeme est ferme - c'est donc la seule composition possible.

Question 2. Tu pars du principe que ce systeme a un eutectique. Hors, comme je l'ai dit au message #4, il y a une erreur dans l'enonce car il ne s'agit pas des phases A et B mais des composants A et B. Cela induit en erreur sur le fait qu'un eutectique devrait exister. A et B forment une seule phase en solution solide.

Une fois que l'on realise (ou plutot qu'on ignore) cette erreur d'enonce, le diagramme de phase sera du type albite-anorthite par exemple.


Exemple dans le systeme albite-anorthite.
Source: Carleton College
Pour dessiner le diagramme, pour chaque temperature, le solidus est donne par la composition des cristaux; le liquidus est donne par la composition du verre.

1281ºC n'est pas la temperature de l'eutectique, c'est juste la temperature minimum de cristallisaiton du systeme (en l'occurence, la temperature de fusion de B).

Question 3: Oui, tu ne sais pas ce qui se passe pour une composition entre 100 et 85% de A. (Tu sais ce qui se passe au dessus de 1400ºC pour des compositions <85% de A....tout est liquide).

Question 4, Oui, c'est correct.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

Pourriez-vous détailler ce qu'il faut faire pour la question e dans le cas où t=1/3 ?
J'ai compris pour t=0 et t=1, mais pourriez vous me donner un corrigé pour t=1/3 ?

Je ne suis toujours pas sur de bien comprendre la signification de ce 't'.
t=0 n'est pas au palier eutectique si il est question de taux de cristallisation.
Donc en supposant qu'il s'agit reelement du temps (notion idiote je le repete ici, mais bon....), alors t=0 est le moment ou le liquide atteint la composition eutectique et t=1 est le moment ou la derniere goutte de liquide cristallise.

A l'eutectique, la composition instantanee ne change pas. Le solide qui se forme est toujours 42% An + 58% Di.
Pour t=0, juste a l'arrivee a l'eutectique, le systeme a la composition: 28Sol +30Liq (ou le solide est 100% An). En pourcentage, ca donne: 48% Anorthite + 52% liquide (de composition eutectique)
Pour t=1, juste apres le passage de l'eutectique, le systeme a la composition 100% solide de 30% Diopside + 70% Anorthite
Pour t=1/3, on est a 1/3 entre ces deux extremes. donc 10% Diopside + 55% Anorthite + 35% Liquide

Dans ton exercice resolu, ce qui est donne comme reponse sont les compositions formee a l'eutectique en cas de cristallisation fractionee (pour un 'temps' de 2/3). Vu que la serie de question B1 est specifiee comme etant a l'equilibre, je ne vois pas pourquoi on donnerait cette reponse.

T-K

[etud2020]

Merci beaucoup pour toutes ces explications.

Pour la question 2 de l'exercice D, pourriez-vous juste me donner les températures dans le cas de l'exo pour les deux points que j'ai entourés en rouge sur votre graphique : https://www.cjoint.com/data/KEkj0Ogf...p%C3%A9tro.png ?
Cela me permettrait d'être bien sûre que j'ai compris.

Pour la question 3, quelle est donc l'expérience qu'il faudrait réaliser ?

Enfin, je crois que je n'ai pas bien compris le cas de la cristallisation fractionnée (partie B2).
Pourriez-vous me dire comment on peut décrire l'évolution d'un liquide composé de 30 % mol de diopside lors de la cristallisation fractionnée ?

Merci encore de toute l'aide car là je n'en peux plus du tout......

[etud2020]

Pour t=1/3, on est a 1/3 entre ces deux extremes. donc 10% Diopside + 55% Anorthite + 35% Liquide

C'est cela que j'ai du mal à obtenir : comment trouvez-vous que l'on a 10% Diopside + 55% Anorthite + 35% Liquide ?
Pourriez-vous détailler les calculs svp ?

Et surtout, quelle est la composition du liquide ? ("35 % Liquide") Et comment la trouver ?

merci énormément....

[Tawahi-Kiwi]

Pour la question 2 de l'exercice D, pourriez-vous juste me donner les températures dans le cas de l'exo pour les deux points que j'ai entourés en rouge sur votre graphique : https://www.cjoint.com/data/KEkj0Ogf...p%C3%A9tro.png ?
Cela me permettrait d'être bien sûre que j'ai compris.

Pour des composes purs (100% anorthite, ou 100% diopside, ou 100% quoique ce soit), la cristallisation/fusion arrive a une seule temperature (liquidus et solidus coincident).
tout comme l'eau pure gele a 0ºC, mais si on ajoute 10% de sel, ce sera a ~-10ºC, 20% de sel, a ~-20ºC, etc, jusqu'a 27% et -21.1ºC qui est l'eutectique.

Pour la question 3, quelle est donc l'expérience qu'il faudrait réaliser ?

100% de A permet de connaitre le point de fusion de A. On peut considerer cela comme suffisant pour etablir le diagramme de phase entre 85 et 100% de A.

Enfin, je crois que je n'ai pas bien compris le cas de la cristallisation fractionnée (partie B2).
Pourriez-vous me dire comment on peut décrire l'évolution d'un liquide composé de 30 % mol de diopside lors de la cristallisation fractionnée ?

La cristallisation fractionee, revient a considerer une nouvelle composition du systeme (celle du liquide residuel) pour chaque etape.

Ce n'est pas fondamentalement different dans le systeme Di-An, seule la phase solide formee a une instant donne va varier (puisqu'il ne faut pas compter ce qui a cristalliser avant).
donc ici: Entre 1450ºC et 1274ºC, on cristallise de l'anorthite. La phase solide est 100% Anorthite.
A 1274ºC, la cristallisation est eutectique avec 48% de diospide et 52% d'anorthite, et c'est la composition de la phase solide a ce point (il ne faut pas compter toute l'anorthite (48%) formee avant).

T-K

[Tawahi-Kiwi]

C'est cela que j'ai du mal à obtenir : comment trouvez-vous que l'on a 10% Diopside + 55% Anorthite + 35% Liquide ?
Pourriez-vous détailler les calculs svp ?

Et surtout, quelle est la composition du liquide ? ("35 % Liquide") Et comment la trouver ?

La composition du liquide ne change pas pendant la cristallisation eutectique. Elle est equivalente a la position de l'eutectique (en l'occurence ici 0.42Di-0.58An). Les cristaux formes en ce point sont de meme composition que le solide.

Donc juste avant l'eutectique, on a: 0.48An+0.52Liq (ou liquide vient juste d'atteindre la composition eutectique)

Pendant l'eutectique, la cristallisation est du type: Liq = An+Di.
Compte tenu des rapports donnes, c'est (1-X)*0.52Liq = X*0.52*0.42An+X*0.52*0.58Di ou X est le taux d'avancement de la cristallisation eutectique (ici, 0.3333)

=> 0.35Liq = 0.07An+0.10Di (a ajouter aux 0.48An deja cristallise avant l'eutectique).

T-K

[etud2020]

Merci de la réponse

avez-vous vu mon message de 12h07 ?

Aussi, d'après ce que je comprends de votre message de 12h15, cela signifie que dans l'exercice D, on ne peut pas connaître les températures des deux points d'intersection entre liquidus et solides ? (les points que j'avais entourés en rouge)

[Tawahi-Kiwi]

Aussi, d'après ce que je comprends de votre message de 12h15, cela signifie que dans l'exercice D, on ne peut pas connaître les températures des deux points d'intersection entre liquidus et solides ? (les points que j'avais entourés en rouge)

Que penses-tu qu'il arrive au liquide a 1281ºC lorsqu'il ne reste quasi rien (puisque un degre plus bas, tout est solide) et que la composition du verre est 0% de A?

Il s'agit du point inferieur (B) (pour les plagioclases, celui de l'albite que tu as entoure a 1118ºC) par contre, tu ne peux pas connaitre exactement la temperature de A, tu peux soit extrapoler, soit faire une experience avec un liquide forme de 100% de A.

T-K

[etud2020]

merci beaucoup, je comprends mieux

donc on est d'accord que l'axe de gauche correspondrait à B, on pourrait figurer sur cet axe de gauche la température de 1281°C qui serait le point d'intersection entre solidus et liquidus, et l'axe de droite correspondrait à A, mais on ne connait pas la température du point d'intersection entre solidus et liquidus ?

Est-ce que tout ce que je viens d'écrire est correct, ou y a-t-il des erreurs ?

Aussi, j'ai envoyé un nouveau sujet intitulé "Pétrologie"... Pourriez-vous aller le voir svp ? merci

[Tawahi-Kiwi]

merci beaucoup, je comprends mieux

donc on est d'accord que l'axe de gauche correspondrait à B, on pourrait figurer sur cet axe de gauche la température de 1281°C qui serait le point d'intersection entre solidus et liquidus, et l'axe de droite correspondrait à A, mais on ne connait pas la température du point d'intersection entre solidus et liquidus ?

Est-ce que tout ce que je viens d'écrire est correct, ou y a-t-il des erreurs ?

Oui c'est correct.

1281ºC est le point de fusion du compose B pur.
Pour A, tu peux extrapoler sur base des courbes de liquidus et solidus que tu peux tracer avec la table qui est donnee. Tu peux alors estimer (disons a ±10ºC) ce que devrait-etre la temperature de fusion du compose A pur.

T-K