interprétation données XRF - identification phase minérale

[Fenestella]

Bonjour à tous,

Dans le cadre de mon travail de fin d'étude, j'ai analysé la composition élémentaire de plusieurs zones d'un échantillon de brèche avec un spectromètre μXRF.

Dans le fichier extrait de l'analyse μXRF, j'ai remarqué que la majorité des zones analysées ne bouclent pas à 100% en 1ère analyse [wt%] (ici par exemple 85,71% et 137,38% ). Comment est-il possible que cela dépasse 100% ? Est-ce dû à des interférences ou à des émissions superposées entre les éléments ? Lorsqu'il ne se rapproche pas de 100%, est-ce parce qu'il manque des éléments qui n'ont pas été analysés sachant qu'une première analyse avait été faite pour sélectionner les éléments les plus présent sur le spectre (la quantité de Na et P n'ont pas été analysés pour ses raisons car trop faible)? Sur plus de 30 zones analysées, seules 2 zones se sont fermées à 100%.

J'ai aussi du mal aussi à comprendre le passage entre la colonne [norm. wt. %] et [norm. at. %] car pour moi la colonne [norm. wt. %] est déjà le pourcentage de poids atomique de l'élément.

Je ne sais pas si quelqu'un peut me confirmer que c'est bien avec la colonne [norm. wt. %] que les oxydes des éléments majeurs sont calculés (comme fait sur la deuxième image) ? Même si les analyses ne ferment pas à 100% au début, ces résultats sont-ils toujours valables ?

J'aimerai bien connaitre l'identité des phases minérales de ces zones depuis le %poids d'oxyde que j'ai calculé. J'ai regardé pour calculer les formules structurales mais je doute que cela fonctionne car je suspecte que beaucoup de zones soient un mix de différentes lithologies (c'est une brèche lunaire). Auriez-vous des pistes?

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Désolée pour ce long message,

Bonne journée !
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[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Dans le fichier extrait de l'analyse μXRF, j'ai remarqué que la majorité des zones analysées ne bouclent pas à 100% en 1ère analyse [wt%] (ici par exemple 85,71% et 137,38% ).

C'est courant en effet. Cela peut avoir plusieurs causes.

Comment est-il possible que cela dépasse 100% ? Est-ce dû à des interférences ou à des émissions superposées entre les éléments ?

C'est une possibilite mais cela doit normalement etre pris en charge par le software utilise. A moins d'avoir des combinaisons d'elements assez exotiques, les interferences classiques sont prises en charge automatiquement et ne devrait pas causer de deviation importante.

Lorsqu'il ne se rapproche pas de 100%, est-ce parce qu'il manque des éléments qui n'ont pas été analysés sachant qu'une première analyse avait été faite pour sélectionner les éléments les plus présent sur le spectre (la quantité de Na et P n'ont pas été analysés pour ses raisons car trop faible)? Sur plus de 30 zones analysées, seules 2 zones se sont fermées à 100%.

Une possibilite egalement. Soit des elements majeurs oublies, soit des elements qui ne peuvent pas etre analyses par une XRF classique (surtout les elements legers, plus legers que le sodium)

Donc les possbilites sont (non exhaustifs):
- (Total < 100%) --> la LOI (Loss on Ignition) si elle est comptabilisee dans l'analyse ou le reste est H₂O, CO₂, etc. Cela depend de la technique analytique.
- (Total <100%) --> Beaucoup d'elements legers. Si aucune LOI n'a ete faite, l'echatillon peut contenir de l'eau, du carbone (du bore, des nitrates, etc.) qui ne sont generalement pas analysables en XRF. Cela depend de la technique analytique.
- (Total <100%) --> Il manque des elements lourds. En plus de ne pas rentrer dans le total, les autres mesures sont inexactes car pas corrigees pour les effets de matrice etc.
- (Total >100%) --> Un calcul d'oxydes faux. L'oxygene n'est pas mesure, c'est un calcul pour chaque element sous forme d'oxydes. Si l'echantillon contient des sulfures, une partie des metaux et tout le soufre ne sont pas combine a de l'oxygene et ce dernier ne devrait pas rentrer dans le total pour les elements correspondants.
- (Total > ou < 100%) --> Un calcul d'etat d'oxydation faux. Le fer (et eventuellement le manganese) sont les deux elements les plus courants sur ce point. Si on considere tout le fer comme Fe³⁺, on surestime potentiellement la quantite d'oxygene dans l'echantillon (Fe:1,5O) alors que si on considere tout le fer comme reduit Fe²⁺, on sousestime peut etre l'oxygene (Fe:O).
- (Total < ou >100%) --> Interference entre pic d'emission proche avec absorption et reemission.

La LOI/elements legers et le calcul d'oxydes sont les causes les plus courantes pour etre loin de 100% en analyse de routine.

J'ai aussi du mal aussi à comprendre le passage entre la colonne [norm. wt. %] et [norm. at. %] car pour moi la colonne [norm. wt. %] est déjà le pourcentage de poids atomique de l'élément.

Wt.% est le pourcentage en poids. at.% est le pourcentage molaire. Cela peut etre tres different.
Ex: l'uraninite (cas extreme pour illustrer), c'est UO₂
L'analyse en poids, c'est 88 wt.% U et 12 wt.% O
L'analyse en moles, c'est 33 at.% U et 66 at.% O

Je ne sais pas si quelqu'un peut me confirmer que c'est bien avec la colonne [norm. wt. %] que les oxydes des éléments majeurs sont calculés (comme fait sur la deuxième image) ? Même si les analyses ne ferment pas à 100% au début, ces résultats sont-ils toujours valables ?

Pas vraiment, La machine va transformer des cps (comptage par seconde) en wt.%. Les oxydes sont calcules a partir des cps pour l'etat d'oxydation choisi et le tout est transforme en wt.% Ox.

J'aimerai bien connaitre l'identité des phases minérales de ces zones depuis le %poids d'oxyde que j'ai calculé. J'ai regardé pour calculer les formules structurales mais je doute que cela fonctionne car je suspecte que beaucoup de zones soient un mix de différentes lithologies (c'est une brèche lunaire). Auriez-vous des pistes?

Si c'est mono- bi- tri- mineralique, c'est generalement assez simple si les phases sont identifiees.
Si le nombre de phases est inconnu mais leur nature est suspectee, tu peux creer ta propre analyse normative.
Si tu n'as aucune idee de ce qu'il y a dedans mais que c'est a l'equilibre, ca peut se faire mais c'est complique.
Si c'est differentes mineralogie dans differentes lithologies, le tout homogeneise a l'XRF, ca ne peut pas se faire sur une seule analyse. Ca peut se faire par regression lineaire multivariee sur tout les elements. Parfois ca marche bien. Parfois ca ne marche pas du tout car les lithologies ne sont pas fixes.

A noter que si c'est une breche lunaire, tout est vraisemblablement assez reduit. Le fer doit dont etre exprime essentiellement sous forme de FeO aussi non tu surestimes la quantite d'oxygene associe au fer par 150 mol.%. Meme chose pour le soufre. Je sais bien qu'on a trouve des sulfates sur la Lune, mais je ne pense pas que ce soit tres commun par rapport aux sulfures.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

Pas vraiment, La machine va transformer des cps (comptage par seconde) en wt.%. Les oxydes sont calcules a partir des cps pour l'etat d'oxydation choisi et le tout est transforme en wt.% Ox.

Oublie ce passage la, je pensais que tu parlais d'autre chose. Le "wt. % Ox" peut se calculer soit a partir de "wt. % el." ou "at. %" at.% permet de sauter une etape c'est tout.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

J'aimerai bien connaitre l'identité des phases minérales de ces zones depuis le %poids d'oxyde que j'ai calculé. J'ai regardé pour calculer les formules structurales mais je doute que cela fonctionne car je suspecte que beaucoup de zones soient un mix de différentes lithologies (c'est une brèche lunaire). Auriez-vous des pistes?

Je n'ai vu qu'a la fin de ton message qu'il s'agissait d'une roche lunaire.
En supposant que ce n'est pas exotique et alteré, le type de phases minerales possible est relativement reduit aux mineraux classiques du magmatisme mafique/ultramafique anhydre (avec les particularites lunaires).
En gros, les phases a considerer sont olivine, plagioclase, orthopyroxene, spinelle et clinopyroxene. Suivant la description de la roche (et l'analyse chimique), une ou plusieurs phases minerales peuvent ne pas etre presentes de maniere significative.

Au final, ce petit exercice pour une roche lunaire classique est une equation a 2-3-4-5 inconnues dependantes les unes des autres.
[MgO] = xOlv+yOpx+zCpx
[FeO] = xOlv+yOpx+zCpx +wSp
[CaO] = vPlag+zCpx
[Na₂O] = VPlag
[TiO₂] = wSp
[Cr₂O₃] = wSp
[SiO₂] = xOlv+yOpx+zCpx +vPlag
[Al₂O₃] = vPlag + wSp + zCpx
avec quelques equations internes supplementaires comme le Mg#, An#, Fe²⁺/Fe³⁺ qui donnent des contraintes supplementaires....

Pour l'exemple que tu donnes, en supposant (mais tout cela se confirme avant calcul generalement, par une observation de l'echantillon) qu'il s'agit d'une troctolite/anorthosite, le calcul normatif peut se faire de la maniere suivante -->
- Considerer initialement que tout le MgO ('a') est sous forme d'olivine. Sachant que le Mg# des olivines troctolitiques lunaires est aux environs de 90, prendre egalement 10 % de la quantite 'a' de MgO dans FeO.
- Soustraire X mol% de SiO₂ ou X mol% = a*MgO + 0.1*a*FeO
- Considerer ensuite que tout le CaO est sous forme d'anorthite. Si Na₂O est mesure egalement, il va vraisemblablement dans l'anorthite.
- Calculer ensuite l'alumine et la silice necessaire pour former l'anorthite en consommant tout CaO+Na₂O (quantite 'b') selon b = Al₂O₃+2SiO₂.
- Considerer ensuite que tout le titane, le chrome et le fer non consomme par l'olivine est sous forme de spinelle.
- Pour un cas simple triphase (Olv+Plag+Sp), le calcul devrait s'arreter la. Tout l'aluminium residuel est utilise par le spinelle.
- Les troctolites/anorthosites lunaires contiennent frequemment de l'orthopyroxene. Si un residu de silice est observe, c'est tres vraisemblablement que tout le MgO considere comme etant dans l'olivine initialement n'est pas une approximation correcte et il faut refaire une iteration avec 0.9MgO +0.1FeO= xOlv+yOpx pour consommer toute la silice.
Il faut faire de meme si une quantite importante de clinopyroxene est supposee, en jouant sur CaO qui n'est pas entierement sous forme de plagioclase.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[Fenestella]

Tout d'abord, merci beaucoup pour ces réponses!

Si je comprends bien, [norm. at. %] est la fraction molaire. Tout s'explique dans ce cas!
J'ai bien transformé tout mon fer en FeO.

Lorsque je calcule mes oxydes, je ne boucle pas à nouveau à 100% pour la plupart (généralement entre 98 et 100, ce qui me paraît acceptable). Pour la suite des calculs est-ce que je dois normaliser mes oxydes pour qu'il fasse bien tous ensemble 100%?

L'échantillon que j'ai analysé est une brèche feldspathique qui présente des traces d'altération (mais je ne pense pas que cela ait modifié la composition des minéraux présents). Elle est composée de clastes blancs qui sont clairement des morceaux d'anorthosite au vu des analyses.
Il y en a juste un qui a une concentration en fer plus haute ce qui le classerait dans le groupe des ferroan anorthosite (FAN).

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Ensuite, elle est composée en moins grande quantité et de plus petites tailles de clastes noirs et gris qui baignent dans une matrice noire-grise que je suspecte d'être un mix des 3 clastes précédents.

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Une précédente analyse de cette météorite mais d'un fragment différent, a détecté cette minéralogie:

olivine Fa19.3±0.6, ; pigeonite Fs24.8±0.5 Wo4.3±0.3 ; high-Ca pyroxene Fs27.4Wo34.4 ; plagioclase An97.8±0.7 Ab2.0±0.6 Or0.2±0.1

Et selon ce que j'ai trouvé dans la littérature concernant cette altération (fine pellicule orangée) pour ce type de météorite, ce serait de la caliche . J'ai analysé plusieurs zones présentant cette "altération" mais aucun élément ne ressort pour confirmer cette hypothèse. La couche d'altération doit être trop fine et l'XRF doit certainement retranscrire la composition de la lithologie sous-jacente.

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Dans le cas de ma météorite, est-ce que je ne dois pas plutôt considérer l'ilménite plutôt que le spinelle? Ou aucun des deux, vu les précédentes minéralogie trouver?

Par exemple pour effectuer le calcul normatif du 1er claste blanc, je dois prendre en compte :
[CaO] = vPlag
[SiO2] = vPlag + uIlm
[Al2O3] = vPlag
[TiO2] = uIlm

et pour le deuxième claste blanc:
[MgO] = xOlv+yOpx+zCpx
[FeO] = xOlv+yOpx+zCpx +wSp
[CaO] = vPlag+zCpx
[Na2O] = VPlag
[TiO2] = uIlm+wSp
[Cr2O3] = wSp
[SiO2] = xOlv+yOpx+zCpx +vPlag + uIlm
[Al2O3] = vPlag + wSp + zCpx

J'aimerais également utiliser ces données pour faire des diagrammes de Harker et comparer le wt. ox. % avec d'autres échantillons de météorites. Est-ce que je peux utiliser ces données malgré le fait qu'en 1ère analyse, je ne bouclais pas à 100%? J'ai l'impression que si je compare mes résultats avec d'autres données de la littérature, les analyses qui vont ressortir de cette comparaison vont être faussées soit par sur-estimation ou sous-estimation de mes oxydes au départ.

Désolée pour le long message encore et toutes les questions. Je n'ai que très rarement fait de la minéralogie "appliquée" et je sèche un peu sur comment valoriser mes données.

[Tawahi-Kiwi]

Si je comprends bien, [norm. at. %] est la fraction molaire. Tout s'explique dans ce cas!

Oui, at.% est d'ailleurs independant de l'etat d'oxydation des elements. le pourcentage 'atomique' de l'oxygene est juste un calcul sur base de la somme de tout les autres at.% des elements mesures.

J'ai bien transformé tout mon fer en FeO.

Lorsque je calcule mes oxydes, je ne boucle pas à nouveau à 100% pour la plupart (généralement entre 98 et 100, ce qui me paraît acceptable). Pour la suite des calculs est-ce que je dois normaliser mes oxydes pour qu'il fasse bien tous ensemble 100%?

98-102% est une erreur acceptable pour des mesures de ce type. Dans le cas ou toute l'erreur est sur l'analyse d'un element, cela peut etre un souci, mais generalement, les ~2% d'erreurs analytiques sont repartis sur les differents elements analyses et ne posent pas de problemes majeurs vu que c'est souvent assez bien en dessous de la variabilite naturelle. De plus comme en geochimie/petrologie, ce sont souvent des rapports d'elements qui sont utilises, une erreur systematique homogene n'a quasi aucun effet sur les interpretations.

L'échantillon que j'ai analysé est une brèche feldspathique qui présente des traces d'altération (mais je ne pense pas que cela ait modifié la composition des minéraux présents). Elle est composée de clastes blancs qui sont clairement des morceaux d'anorthosite au vu des analyses.
Il y en a juste un qui a une concentration en fer plus haute ce qui le classerait dans le groupe des ferroan anorthosite (FAN).

Ok, si tu as une idee des lithologies et de la minera associee, ca va aider pas mal
Attention que pour les FAN, le Mg# des olivines, pyroxenes va etre different si tu veux faire une analyse normative.

Ensuite, elle est composée en moins grande quantité et de plus petites tailles de clastes noirs et gris qui baignent dans une matrice noire-grise que je suspecte d'être un mix des 3 clastes précédents.

Si tu n'aboutis pas a une mineralogie satisfaisante hors de ce genre de chose, n'oublie pas qu'il est toujours possible (surtout si c'est une breche) que du basalte vienne s'incorporer au tout.

Et selon ce que j'ai trouvé dans la littérature concernant cette altération (fine pellicule orangée) pour ce type de météorite, ce serait de la caliche . J'ai analysé plusieurs zones présentant cette "altération" mais aucun élément ne ressort pour confirmer cette hypothèse. La couche d'altération doit être trop fine et l'XRF doit certainement retranscrire la composition de la lithologie sous-jacente.

Il y a quand meme quelques particularites qui montrent qu'il y a quelque chose qui ne va pas (pour une roche fraiche lunaire). Le potassium est 3x plus eleve que dans les KREEP; la silice est a 62%.

Dans le cas de ma météorite, est-ce que je ne dois pas plutôt considérer l'ilménite plutôt que le spinelle? Ou aucun des deux, vu les précédentes minéralogie trouver?

Oui, si tu as une raison de privilegier l'ilmenite au lieu du spinelle, le calcul reste le meme mais tu remplaces l'un par l'autre. Ce serait d'ailleurs un aboutissement logique si tu epuises tout ton aluminium pour former le plagioclase.

J'aimerais également utiliser ces données pour faire des diagrammes de Harker et comparer le wt. ox. % avec d'autres échantillons de météorites. Est-ce que je peux utiliser ces données malgré le fait qu'en 1ère analyse, je ne bouclais pas à 100%? J'ai l'impression que si je compare mes résultats avec d'autres données de la littérature, les analyses qui vont ressortir de cette comparaison vont être faussées soit par sur-estimation ou sous-estimation de mes oxydes au départ.

Si tes erreurs sont a 2%, cela n'a aucun effet. La variabilite naturelle est superieure a cela et les donnees de la litterature, il faut regarder les bases de donnees utilisees, mais elles ont sans doute egalement 2% d'erreur.
(Ex: Si tu as 40 wt.% SiO₂ avec 2% d'erreur (soit 0.8% sur le diagramme) vs 25 wt.% Al₂O₃ avec 2% d'erreur (soit 0,5% sur le diagramme), cela ne devrait pas changer l'interpretation a moins d'essayer d'identifier des tendances particulierement fines.)

Meme chose pour un diagramme AFM.

Au dela de 5% d'erreur, c'est plus delicat car les erreurs ne sont pas forcement systematiques, donc meme des rapports d'oxydes peuvent avoir une erreur inacceptable.

T-K

[Fenestella]

Bonjour,

Merci beaucoup pour toutes ces réponses. J'ai pu bien avancer dans mon raisonnement en conséquence.

J'ai finalement opté de travailler avec un fichier excel calculant directement les phases minérales depuis la composition des poids des oxydes (Norme CIPW).
Je sais que ce n'est pas idéal puisqu'il s'applique aux roches terrestres et non lunaires. Les limites de cette méthode sont mentionnées dans mon rapport.

Cependant, je remarque que je forme presque systématiquement de la larnite (KAlSiO4), leucite (KAlSi2O6) et kalsilite (Ca2SiO4). Vu que ces minéraux n'ont jamais été recensé sur la Lune, j'ai décidé de ne pas les prendre en compte dans mon interprétation mais j'aimerai tout de même expliquer l'implication de leur présence.

Est-ce que c'est juste de dire que si l’enrichessement en élément KREEP (et que donc l'élément K des minéraux kalsilite et leucite serait incorporé dans d'autres minéraux) des roches lunaires était pris en compte, une partie de l’aluminium compris dans les minéraux kalsilite et leucite pourrait à nouveau permettre de construire des minéraux riches en aluminium. Et que dans ce cas-ci, le calcium présent dans la larnite s’associerait alors en priorité avec l’aluminium pour former des minéraux riches en aluminium et calcium tel que l’anorthite.

Merci d'avance,

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

La norme CIPW est ok dans les grandes lignes, mais elle va perdre les pedales si l'environnement est exotique (ex: lunaire mais ce n'est pas si extreme que cela), s'il manque des elements cruciaux dans l'analyse (ici, possiblement Na, P, ?) ou si le magma/roche n'est pas compatible avec un calcul de norme CIPW (hydrate, solutions solides particulieres, etc.) et necessite alors une discussion ou un calcul normatif manuel.

Cependant, je remarque que je forme presque systématiquement de la larnite (KAlSiO4), leucite (KAlSi2O6) et kalsilite (Ca2SiO4).

Typiquement, c'est la norme CIPW qui perd les pedales
Attention que tu as inverse, larnite et kalsilite (et cette derniere a probablement le nom le plus simpliste de tout les mineraux )

Ces pourcentages de mineraux doivent etre relativement petits. A moins d'en faire tout un plat pour des raisons specifiques (d'evidence de sous-saturation en silice par exemple), c'est quasi negligeable car il y a des explications inherentes au calcul via CIPW.

Ici, il est possible que le calcium finissant dans la larnite est en fait dans l'apatite ou la whitlockite. Si tu n'as pas de donnees en phosphore, la norme CIPW va essayer de caser la chose ou elle peut, en formant moins d'anorthite et un petit peu de larnite.

Le potassium, tes teneurs sont faibles (pour une roche terrestre) et si le magma est un tout petit peu hydrate, celui-ci finirait soit dans une biotite, soit dans une amphibole (ce qui est possible sur la Lune, mais sans mesure de LOI, infrarouge ou d'observations optique de ces mineraux, c'est sans doute s'avancer un peu).
S'il n'y a pas d'eau, ces faibles teneurs seraient avec Ca et Na dans le plagioclase (avec ou sans exsolutions suivant le refroidissement), ce que la norme CIPW ne prend pas en compte.


Diagramme de phases des feldspaths K-Na-Ca.

Est-ce que c'est juste de dire que si l’enrichessement en élément KREEP (et que donc l'élément K des minéraux kalsilite et leucite serait incorporé dans d'autres minéraux) des roches lunaires était pris en compte, une partie de l’aluminium compris dans les minéraux kalsilite et leucite pourrait à nouveau permettre de construire des minéraux riches en aluminium. Et que dans ce cas-ci, le calcium présent dans la larnite s’associerait alors en priorité avec l’aluminium pour former des minéraux riches en aluminium et calcium tel que l’anorthite.

Vu les quantites de feldspathoides que la norme CIPW doit te fournir, oui, c'est possible car cela represente une propportion presque negligeable de K, Ca et Al a expliquer, qui au final, se case probablement tous dans le feldspaths (en oubliant le phosphore).

T-K

[Tawahi-Kiwi]

J'ai finalement opté de travailler avec un fichier excel calculant directement les phases minérales depuis la composition des poids des oxydes (Norme CIPW).
Je sais que ce n'est pas idéal puisqu'il s'applique aux roches terrestres et non lunaires. Les limites de cette méthode sont mentionnées dans mon rapport.

Un autre point mineur (car sans consequence) dans ton cas est l'absence d'equilibre dans la plupart des breches. La norme CIPW suppose un equilibre petrologique entre les phases. Sur Terre, une breche peut mettre en presence differents mineraux qui ne peuvent coexister dans un magma.

Sur la Lune, la faible variete chimique des roches (en gros, mafique et ultramafique, le tout etant tholeiitique) ne laissera pas transparaitre de desequilibre dans une norme CIPW, mais dans le detail (au niveau des mineurs, des traces), ce desequilibre existe dans une breche.

T-K

[Fenestella]

Bonjour,

Merci beaucoup pour ces nouveaux éclaircissements!

Ces pourcentages de mineraux doivent etre relativement petits. A moins d'en faire tout un plat pour des raisons specifiques (d'evidence de sous-saturation en silice par exemple), c'est quasi negligeable car il y a des explications inherentes au calcul via CIPW.

J'ai justement deux "clastes" qui ont une composition minéralogique à plus de 20 wt% de larnites qui sont les seuls à sortir du lot lorsque plotés sur un graphe CaO/Al2O3 vs FeO du fait d'une haute valeur en CaO/Al2O3. Puisque tout le Al2O3 et le CaO sont incorporés dans les feldspaths, on devrait avoir une valeur unique en CaO/Al2O3 pour les roches lunaires. Je compte expliquer que cette haute teneur fait suite à une probable altération terrestre (riche en calcite) de la météorite puisqu'elle a été récoltée dans le désert présentant un sol riche en carbonate de calcium.

Le potassium, tes teneurs sont faibles (pour une roche terrestre) et si le magma est un tout petit peu hydrate, celui-ci finirait soit dans une biotite, soit dans une amphibole (ce qui est possible sur la Lune, mais sans mesure de LOI, infrarouge ou d'observations optique de ces mineraux, c'est sans doute s'avancer un peu).
S'il n'y a pas d'eau, ces faibles teneurs seraient avec Ca et Na dans le plagioclase (avec ou sans exsolutions suivant le refroidissement), ce que la norme CIPW ne prend pas en compte.

Il y a t-il une raison particulière pourquoi la norme CIPW ne prend pas en compte la présence de K dans l'albite et l'anorthite? Elle a sur Terre tendance à former d'autres minéraux en priorité avec le K que sur la Lune? Ou est-ce juste dû que le K se retrouve dans ces minéraux à l'état de trace?

J'ai étudié dans un diagramme Wo-En-Fe les pyroxènes (diopsides) que je retrouvais depuis ma norme CIPW mais je me retrouve avec pour la plupart dans la classe des pyroxenoides (sauf pour un qui est "comme attendu" dans la classe des augites mais c'était le seul "claste" a être composé à presque 60w t% de diopside; tous les autres clastes étaient constitués entre 0.5 et 9 wt% de diopside). J'hésite à présenter ses données car le seule pyroxenoide référencé sur la Lune est la pyroxferroite (CaFe6(SiO3)7) et mes pyroxenoides sont plus enrichis en Mg qu'en Fe. Est-ce que j'en demande trop à ma norme CIPW dû à mon environnement exotique?

Depuis les analyses des éléments majeurs, j'avais conclu sur une brèche principalement composé d'anorthosite troctolitique avec un un tout petit peu d'anorthosite noritique, ce qui me semble ne devrait pas trop mélanger ma composition en pyroxène. Est-ce possible que la présence de ces pyroxenoides soient dûs alors à une légère composante basaltique non identifiée ce qui mélangerait/brouillerait trop les compositions?

Merci encore!

[Tawahi-Kiwi]

J'ai justement deux "clastes" qui ont une composition minéralogique à plus de 20 wt% de larnites qui sont les seuls à sortir du lot lorsque plotés sur un graphe CaO/Al2O3 vs FeO du fait d'une haute valeur en CaO/Al2O3. Puisque tout le Al2O3 et le CaO sont incorporés dans les feldspaths, on devrait avoir une valeur unique en CaO/Al2O3 pour les roches lunaires. Je compte expliquer que cette haute teneur fait suite à une probable altération terrestre (riche en calcite) de la météorite puisqu'elle a été récoltée dans le désert présentant un sol riche en carbonate de calcium.

Oui, s'il y a des rapports extremes entre elements, il est possible qu'il faille considerer une alteration locale. Si cela est supporte par des observations et/ou l'environnement ou cela a ete recolte, ce n'est pas une mauvaise explication.

Il y a t-il une raison particulière pourquoi la norme CIPW ne prend pas en compte la présence de K dans l'albite et l'anorthite? Elle a sur Terre tendance à former d'autres minéraux en priorité avec le K que sur la Lune? Ou est-ce juste dû que le K se retrouve dans ces minéraux à l'état de trace?

La norme CIPW ne prend que des poles purs par 'definition'. Un calcul de norme peut donner 0,5% d'orthose, 10% d'albite et 30% d'anorthite mais la realite possible est qu'il n'y a qu'une seule phase feldspathique primaire dans la roche. Une bytownite (plagioclase) contenant un petit pourcent de potassium.

J'ai étudié dans un diagramme Wo-En-Fe les pyroxènes (diopsides) que je retrouvais depuis ma norme CIPW mais je me retrouve avec pour la plupart dans la classe des pyroxenoides (sauf pour un qui est "comme attendu" dans la classe des augites mais c'était le seul "claste" a être composé à presque 60w t% de diopside; tous les autres clastes étaient constitués entre 0.5 et 9 wt% de diopside). J'hésite à présenter ses données car le seule pyroxenoide référencé sur la Lune est la pyroxferroite (CaFe6(SiO3)7) et mes pyroxenoides sont plus enrichis en Mg qu'en Fe. Est-ce que j'en demande trop à ma norme CIPW dû à mon environnement exotique?

Pour que tu te retrouves dans les pyroxenoides dans un triangle (trapeze) des pyroxenes, c'est que le calcul CIPW donne de la wollastonite (aussi non, au mieux tu te retrouves sur la ligne Diopside-Hedenbergite). Il est possible qu'il s'agisse du meme type de processus que ce qui te donne des feldspathoides calculé. Trop de calcium, sous forme de carbonates secondaires, qui fait perdre les pedales a CIPW (a moins de lui donner CO₂).

Si CaO/SiO₂ est pousse vers le haut, le calcul normatif va automatiquement essayer de trouver des phases pauvres en silice. En l'occurence, la larnite (CaO/SiO₂=2) par rapport a l'anorthite (CaO/SiO₂=0.5) et la wollastonite (CaO/SiO₂=1) plutot que le diospide (CaO/SiO₂=0.5)).

Depuis les analyses des éléments majeurs, j'avais conclu sur une brèche principalement composé d'anorthosite troctolitique avec un un tout petit peu d'anorthosite noritique, ce qui me semble ne devrait pas trop mélanger ma composition en pyroxène. Est-ce possible que la présence de ces pyroxenoides soient dûs alors à une légère composante basaltique non identifiée ce qui mélangerait/brouillerait trop les compositions?

En melangeant une composition basaltique classique (non peralcaline, non sous saturee en silice (=tholeiite)) avec une anorthosite, une troctolite ou une norite, il n'est pas possible de se retrouver avec un melange sous-sature en silice qui donnerait des pyroxenoides ou des feldspathoides.

T-K

[Fenestella]

Bonjour,

Merci pour ces explications, mes cours de pétrologie prennent un peu plus sens tout à coup!

Pour que tu te retrouves dans les pyroxenoides dans un triangle (trapeze) des pyroxenes, c'est que le calcul CIPW donne de la wollastonite (aussi non, au mieux tu te retrouves sur la ligne Diopside-Hedenbergite). Il est possible qu'il s'agisse du meme type de processus que ce qui te donne des feldspathoides calculé. Trop de calcium, sous forme de carbonates secondaires, qui fait perdre les pedales a CIPW (a moins de lui donner CO₂).

Je comprends bien l'impact de l'altération riche en Ca pour la formation de la larnite et de la wollastonite mais je ne vois pas quel est le lien entre l'excès en Ca et la formations des feldspathoïdes. Leurs présences dans la norme CIPW n'était pas soit due à la formation de minéraux hydratés riche en K ou soit d'une faible teneur en K dans les minéraux d'albite et d'anorthite qui n'ont pas été pris en compte dans le calcul de la norme CIPW?

En melangeant une composition basaltique classique (non peralcaline, non sous saturee en silice (=tholeiite)) avec une anorthosite, une troctolite ou une norite, il n'est pas possible de se retrouver avec un melange sous-sature en silice qui donnerait des pyroxenoides ou des feldspathoides.

Si je comprends bien la grande majorité des roches lunaires ont une composition intermédiaire. Est-ce que cette faible variabilité chimique des roches lunaires provient du fait qu'il n'y ait pas d'activité tectonique (subduction, recyclage, volcanisme)?

Merci!

[Tawahi-Kiwi]

Je comprends bien l'impact de l'altération riche en Ca pour la formation de la larnite et de la wollastonite mais je ne vois pas quel est le lien entre l'excès en Ca et la formations des feldspathoïdes.

Je me suis mal exprime (ou en tout cas, explique un peu trop vite)

En soit, la larnite n'est pas un feldspathoide. Elle ne se forme pas dans le meme genre d'environnement et ne contient pas d'alcalin (Na, K). Mais son apparition (et la wollastonite) dans une norme CIPW est issu du meme processus de calcul que celui qui aboutirait aux feldspathoides s.s. (kalsilite, leucite, analcime, etc.). CaO/Al₂O₃ et/ou CaO/SiO₂ sont trop eleves pour etre entierement explique par anorthite+diopside. Du coup c'est anorthite+diospide±larnite±wol lastonite qui se presente a la place. Alors qu'en realite, dans ton cas, il s'agit probablement de anorthite+diopside+calcite

Les feldspathoides apparaissent de la meme maniere. K₂O/Al₂O₃, Na₂O/Al₂O₃, K₂O/SiO₂ et Na₂O/SiO₂, l'un d'eux peut etre trop eleve pour etre explique par de l'orthose ou de l'albite seule (ou des equivalents hydrates). Ce que je tentais d'expliquer auparavant, c'est que si CaO/Al₂O₃ et/ou CaO/SiO₂ sont trop eleves; dans une norme CIPW (ou les phases calciques sont calculees avant les phases alcalines), alors il n'est pas possible d'avoir suffisamment d'Al₂O₃ et de SiO₂ pour former facilement des feldspaths alcalins.

Si je comprends bien la grande majorité des roches lunaires ont une composition intermédiaire. Est-ce que cette faible variabilité chimique des roches lunaires provient du fait qu'il n'y ait pas d'activité tectonique (subduction, recyclage, volcanisme)?

Oui, la grande variete des roches terrestres est liee a la tectonique des plaques (pas seulement la tectonique). Certains modeles pour expliquer la formation de la croute continentale sur Terre debute d'ailleurs avec des compositions lunaires. Un recyclage des morceaux les plus enrichis de croute terrestre qui serait similaires aux KREEP lunaires.


Kemp et al., 2010

Un facteur important (pas essentiel, mais il aide beaucoup) dans ce processus est l'eau qui n'est malheureusement pas presente en grande quantite sur la Lune.
Sans cela, la Lune est fort limitee (en terme de volume) dans la production de magma possible. On peut trouver des roches felsiques sur la Lune, mais c'est assez rare, et necessite manifestement des processus de fusion partielle et differentiation assez exceptionels.Haggerty et al., 2006 couvre quelques aspects concernant la production de ce type de magma sur la Lune

T-K

[Fenestella]

Merci pour votre réponse et pour l'illustration, c'est très clair maintenant !

Autre sujet si vous le permettez mais je suis entrain de comparer mes données avec d'autres météorites lunaires et non-lunaires.
Pour cela, j'ai calculé le FeO/MnO (pour confirmer son origine lunaire) et le Mg' des différents clastes analysés à l'XRF (pour avoir une idée de la classe où se positionne la météorite: Mg-suite, FAN-suite ou alkali-suite) et des différentes poudres (attaquée à l'acide) analysées à l'ICP-OES.
Je me demandais si cela avait du sens de calculer le FeO/MnO sur des clastes ou des poudres (poudres dont la séparation a été basée uniquement sur la couleur des grains) qui sont très probablement un mélange de lithologies (et de minéraux) alors que normalement l'étude de ses ratios se fait directement sur les minéraux d'olivines ou de pyroxènes. A quel point cela invalide mes résultats?
Ce que je comptais faire était de ne pas prendre en compte les clastes présentant de l'altération et une très faible teneur en pyroxène et olivine (typiquement les clastes avec plus de 90% d'anorthite).

De plus, je me demandais si je pouvais faire une moyenne des FeO/MnO et Mg' trouvés pour l'ensemble des clastes et une moyenne des FeO/MnO et Mg' des poudres pour pouvoir dire "le ratio moyen FeO/MnO et la Mg' global (Bulk rock Mg' and bulk rock FeO/MnO) de la météorite sont de X et X.

En passant, je vois que votre âge a changé entre deux réponses, alors permettez-moi de vous souhaiter un heureux anniversaire!

[Fenestella]

Pour compléter (je n'ai pas eu le temps de modifier endéans les 5 minutes):

Autre sujet si vous le permettez mais je suis entrain de comparer mes données avec d'autres météorites lunaires et non-lunaires.
Pour cela, j'ai calculé le FeO/MnO (pour confirmer son origine lunaire) et le Mg' des différents clastes analysés à l'XRF (pour avoir une idée de la classe où se positionne la météorite: Mg-suite, FAN-suite ou alkali-suite) et des différentes poudres (attaquée à l'acide) analysées à l'ICP-OES.
Je me demandais si cela avait du sens de calculer le FeO/MnO sur des clastes ou des poudres (poudres dont la séparation a été basée uniquement sur la couleur des grains) qui sont très probablement un mélange de lithologies (et de minéraux) alors que normalement l'étude de ses ratios se fait directement sur les minéraux d'olivines ou de pyroxènes. A quel point cela invalide mes résultats?
Ce que je comptais faire était de ne pas prendre en compte les clastes présentant de l'altération et une très faible teneur en pyroxène et olivine (typiquement les clastes avec plus de 90% d'anorthite).

Les résultats que j'obtienne (Mg' des poudres correspondent à celui des suites-Mg (68-90) et non des FAN et ont une teneur en Al2O3 et FeO typiques des météorites feldspathiques) ce qui concorderait avec la composition d'une anorthosite troctolitique trouvé précédemment. Par contre le Mg' des clastes est de l'ordre des FAN ce qui laisserait supposer que la partie la plus magnésienne n'a pas été analysée avec l'XRF. Pourtant lorsque j'étudie la composition minéralogique normative des clastes je tombe sur des anorthosites troctolites, je devrais donc bien tomber sur des clastes enrichis dans ce cas en Mg?

[Tawahi-Kiwi]

Je me demandais si cela avait du sens de calculer le FeO/MnO sur des clastes ou des poudres (poudres dont la séparation a été basée uniquement sur la couleur des grains) qui sont très probablement un mélange de lithologies (et de minéraux) alors que normalement l'étude de ses ratios se fait directement sur les minéraux d'olivines ou de pyroxènes. A quel point cela invalide mes résultats?

Cela peut avoir un effet considérable. L'ilménite par exemple, a un coefficient de partage pour le manganese beaucoup plus élevé que beaucoup de silicates. Du coup, son rapport Fe/Mn peut etre plus bas (parfois 1 ou 2 ordres de grandeur) qu'un pyroxene a l'équilibre. Donc suivant la proportion d'ilménite presente, cela peut avoir de un effet significatif. Le plagioclase d'un autre coté, n'a quasi aucun effet.

L'altération également. suivant le partitionnement du fer et du manganese (et de leurs états d'oxydation lors de l'altération), cela pourrait changer le rapport de maniere significative.

Ce que je comptais faire était de ne pas prendre en compte les clastes présentant de l'altération et une très faible teneur en pyroxène et olivine (typiquement les clastes avec plus de 90% d'anorthite).

A moins que ces clastes riches en anorthite soient tres frais, mieux vaut les éviter en effet.
Pour l'altération, si tu peux estimer tres grossierement l'intensité de l'altération (une échelle de 1 a 5 par exemple); tu peux essayer de voir si cela se correle avec Fe/Mn, et faire une regression pour voir ou le rapport Fe/Mn d'un roche non alterée devrait aboutir (idéalement, tu aurais ton claste/roche la moins alterée proche de ce point regressé).

De plus, je me demandais si je pouvais faire une moyenne des FeO/MnO et Mg' trouvés pour l'ensemble des clastes et une moyenne des FeO/MnO et Mg' des poudres pour pouvoir dire "le ratio moyen FeO/MnO et la Mg' global (Bulk rock Mg' and bulk rock FeO/MnO) de la météorite sont de X et X.

Tu peux, mais si Fe/Mn est fortement influence par l'altération ou la composition du claste, la moyenne pourrait s'eloigner assez fort de la valeur attendue pour olivines et pyroxenes. A nouveau, si tu vois une tendance qui suit l'altération ou les échantillons moins idéaux, il peut etre raisonnable d'exclure ces echantillons dans ta moyenne, accompagné d'une explication, ou d'utiliser l'incertitude sur la regression que j'ai mentionné precedemment, ou quelque chose du genre.

En passant, je vois que votre âge a changé entre deux réponses, alors permettez-moi de vous souhaiter un heureux anniversaire!

, observateur!, merci.

Les résultats que j'obtienne (Mg' des poudres correspondent à celui des suites-Mg (68-90) et non des FAN et ont une teneur en Al2O3 et FeO typiques des météorites feldspathiques) ce qui concorderait avec la composition d'une anorthosite troctolitique trouvé précédemment. Par contre le Mg' des clastes est de l'ordre des FAN ce qui laisserait supposer que la partie la plus magnésienne n'a pas été analysée avec l'XRF. Pourtant lorsque j'étudie la composition minéralogique normative des clastes je tombe sur des anorthosites troctolites, je devrais donc bien tomber sur des clastes enrichis dans ce cas en Mg?

Mg' est le Mg-number? (Mg/(Mg+Fe²⁺) je suppose.

Tout cela est un peu difficile pour proposer une interpretation sans voir les échantillons et l'état dans lequel ils sont (si l'olivine ressemble plus a de l'iddingsite que de la forsterite par exemple, cela a un effet sur les conclusions que l'on peut raisonnablement atteindre).

Tout comme le Fe/Mn, le Mg-number peut etre influencé par l'altération; si le fer est oxydé durant son séjour sur Terre, mais pas le magnesium, celui-ci peut etre mis en solution, lessivé hors de l'échantillon, et le Mg-number résultant est plus bas que ce qu'il devrait etre. Note que suivant le type d'altération, l'inverse est possible aussi (la serpentinisation des olivines et pyroxenes par exemple, a tendance a legerement augmenter le Mg-number meme lorsque la magnétite reste dans les parages).

T-K