Des elements a la composition de la Terre

Module : chimie de la Terre







Introduction sur le site: 23/01/01
Derniere modification: 08/02/01
(en developpement)
 
 

Lorsque certaines conditions physico-chimiques sont reunies les roches peuvent fondre. Cette fusion n'est que tres rarement totale. En general, seule une fraction, qui va de quelques pourcent a 20-25 %, de la roche fond. Ce processus est appele fusion partielle. Le resultat de cette fusion est un liquide, le magma et une partie non-fondue de la roche initiale (roche mere), le residu de fusion. Le magma est moins dense que les roches environnantes, il remonte vers la surface.
 
Animation fusion partielle 
  • Film : mécanisme de fusion partielle (ex : diopside)
Cette experience sera realisee a l'ens avec un microscope equipe d'une camera.
Probleme technique: chargement d'un film
Solution envisageable: ne charger que quelques images du processus (a l'initiative de l'utilisateur)

Avec cette expérience, on voit que la fusion (les conditions de fusion) est progressive (pas instantanée). On passe d'un solide à une phase liquide (le magma) + une phase solide (le résidu de fusion). Le liquide migre, dans la nature, le magma moins dense, remonte vers la surface.
La fusion partielle entraine une répartition des éléments entre la phase liquide et la phase solide, en fonction de leurs affinites. Certains éléments ont un caractère fusible (Na, K, Al, Ca, Si) c'est à dire qu'ils vont partir dans la phase liquide et d'autres un caratère plus réfractaire (Mg, Fe), ils vont rester dans la phase solide. Quand on regarde les réservoirs terrestres tels que la croûte et le manteau on se rend vite compte que la croûte est enrichie en ces éléments fusibles tandis que le manteau est plus riche en éléments réfractaires. Une notion importante est celle de compatibilité: un élément est considéré comme incompatible si il a tendance à partir dans la phase liquide, le magma, au cours de la fusion. Les éléments qui restent dans le résidu de fusion sont dits compatibles ou réfractaires. On comprend alors que la composition initiale de la roche et le taux de fusion partielle sont les deux paramètres qui contraignent la chimie du magma.

Liste des coefficients de partage: http://earthref.org/GERM/ cliquer sur partitioning coefficient
 
 

Animation composition du magma
  • Processus de différenciation : jeu
Comment se distribuent les éléments lors d'un processus de fusion partielle. Réalisation d'un petit jeu où l'utilisateur peut choisir différentes compositions initiales et son taux de fusion partielle. La composition du liquide (donc du magma) va varier selon ces paramètres.
(voir fichier excel)

L'utilisateur peut choisir les parametres suivants:
- choix d'une peridotite a plagioclase ou peridotite a grenat. Petit commentaire (sous le choix): il ne peut y avoir a la fois du plagioclase et du grenat dans une peridotite.
- taux de fusion partielle (s'il depasse 25%, un message s'affiche lui indiquant que ce tx de fusion est peu realiste. options: changer de tx de fusion ou continuer).
- composition chimique/mineralogique de la roche mere: pourcentage de chaque phase minerale:
(doit boucler a 100%)
       - si peridotite a grenat: les 4 mineraux suivants sont proposes: grenat, clinopyroxene, orthopyroxene et olivine (voir formules structurales dans les partie precedentes)
       - si peridotite a plagioclase: les 4 mineraux suivants sont proposes: plagioclase, clinopyroxene, orthopyroxene et olivine (voir formules structurales dans les partie precedentes)

Une couleur par element (voir VCT-partage.xls): Rb, Sr, Th, Nb, La, Sm, Yb
en fonction du choix de l'utilisateur sur la composition de sa roche initiale, l'abondance relative des
7 differents elements apparait en histogramme (texte histo1: abondance relative des elements dans la roche mere)
De cet histogramme partent deux fleches en direction de deux autres histogrammes representant respectivement l'abondance relative des elements dans le magma et dans le residu de fusion
(texte histo2: abondance relative des elements dans le magma)
(texte histo3: abondance relative des elements dans le residu de fusion)
Ces histogrammes seront calcules en utilisant le prg xls donne par Maud sur le forum

Le debut du jeu

commentaire du jeu en conclusion:
'on constate que certains elements possedent des affinite sparticulieres pour certains mineraux. Par exemple:
- Le Strontium (Sr) a une forte affinite pour le plagioclase, et reste donc dans le residu de fusion, quelquesoit le taux de fusion partielle.
- L'Ytterbium (Yb) a une forte affinite pour le grenat'