Pegmatite graphique ?

[phoscorite]

Il y a 17 heures, jean francois06 a dit :

je profite donc de ce sujet pour trouver une réponse à ma question.  On avait dit donc microgranite. Mon interrogation portait sur la taille et la forme des cristaux de quartz (subautomorphe). On avait des phénocristaux de quartz et de feldspaths potassiques .

Ma question portait sur la teneur en eau de ce type de microgranite.

Enfin, grâce à ce fil de @mr42 j'ai ma réponse. Et merci à  @phoscorite pour son éclairage.

 

 

Je ne suis pas certain de piger vraiment en quoi cette discussion vous a éclairé s'agissant de microgranites, mais je ne vais pas m'en plaindre.

Et merci pour les références (Nabelek a une excellente réputation). Il m'est arrivé il y a longtemps de chercher (en vain) des zonations chimiques dans les feldspaths des pegmatites et je vois que, depuis, on a du mieux regarder, ou regarder avec des outils plus appropriés.

 

Ceci dit, quand j'ai évoqué la surfusion, c'était en relation avec la morphologie du front de solidification, et pas directement en relation avec l'undercooling.

Ce qui a peut-être embrouillé la discussion, c'est que je pensais à une surfusion DE CONSTITUTION, pas à un système fortement surfondu du point de vue thermique tel qu'il est envisagé dans les papiers que vous avez relayés.

Dans mon esprit, dans le refroidissement, le front de solidification doit avoir une forme plane (il est stable au sens de la thermodynamique irréversible) sauf s'il y a surfusion au voisinage des cristaux qui se forment, auquel cas les irrégularités du front peuvent s'amplifier (le front devient instable) et il peut se former des digitations, bien connues des métallurgistes. Par surfusion DE CONSTITUTION j'entends qu'un des constituants qui contribue fortement à la stabilité du liquide (p.ex. H2O) est exclu des cristaux qui se forment MAIS il ne peut pas diffuser assez vite dans le liquide pour s'éloigner du front, et il est repoussé sur les cotés des digitations pendant que les cristaux avancent dans l'axe des digitations. Dans ce processus, il n'est pas nécessaire qu'il y ait un un gradient thermique important, il suffit que la diffusion du constituant "fondant" dans le liquide soit moins rapide que la croissance des cristaux.

 

Je n'ai pas encore d'opinion sur l'undercooling thermique dans les pegmatites (je n'étais pas vraiment conscient du problème), mais je m'y colle

 

 

[jjnom]

Vous avez dit surfusion? Tiens, en voilà: https://academic.oup.com/petrology/article/61/5/egaa054/5837683

Equipe française (U Orléans), 2020,  avec pas mal d'infos sur ce qui se passe aux environs des cristaux en formation.

Faut un moment pour digérer le plat plutôt consistant. Bon appétit!

[phoscorite]

Il y a 3 heures, jjnom a dit :

Vous avez dit surfusion? Tiens, en voilà: https://academic.oup.com/petrology/article/61/5/egaa054/5837683

Equipe française (U Orléans), 2020,  avec pas mal d'infos sur ce qui se passe aux environs des cristaux en formation.

Faut un moment pour diriger le plat plutôt consistant. Bon appétit!

Merci pour le papier, et vous avez raison, la digestion est parfois difficile.

Mais j'ai un petit avantage, je connais un peu M. Pichavant, et j'ai eu des copains (maintenant retraités) dans ce labo d'Orleans.

Je vois dans le résumé qu'il est question à la fois d'undercooling (via le protocole expérimental) et de surfusion de composition (accumulation d'H2O a l'interface liquide-solide). Je vois aussi que la vitesse de croissance est beaucoup plus basse que ce qui était évoqué plus tot.

 

[mr42]

Oui, très consistant.

On voit bien le rôle de la surfusion et de H2O.

Que signifient ces textures graphiques microscopiques ? On est bien dans le style cunéiforme mais ce n’est pas le cas de toutes les pegmatites graphiques. Sur l’échantillon que j’ai trouvé, je penserais plutôt à une croissance lamellaire un peu perturbée mais là, j’ai l’impression de voir des dendrites. La texture graphique n’est sans doute ni l’un ni l’autre mais le résultat d' une sorte d’oscillation de la composition du liquide :

Côté température, il faut un minimum de gradient pour évacuer la chaleur latente.

[Kayou]

Pfiou!!!! pour suivre, faudrait un cours de rattrapage! 

Tê, une du Saut de Vezoles (34)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[mr42]

Merci de nous ramener sur terre!

Les petits grains rouges, ce sont des grenats?

[Kayou]

Les petits grains rouges, ce sont des grenats?

 on les voit aussi sur cette photo, en bas à gauche.

[jjnom]

Le 28/04/2021 à 16:49, mr42 a dit :

le résultat d' une sorte d’oscillation de la composition du liquide

C'était la conclusion de l'auteur égyptien du papier cité plus haut.

Puisqu'on parle de grenats: on trouve également des textures graphiques grenat/quartz ou encore muscovite/quartz.

De quoi envisager une généralisation du phénomène dans des mélanges soumis à de fortes surfusions?

[mr42]

il y a 33 minutes, jjnom a dit :

C'était la conclusion de l'auteur égyptien du papier cité plus haut.

Tout à fait mais j’avais besoin d’un petit dessin pour m’en convaincre. Il y a bien oscillation de la teneur en SiO2 mais pas en H2O. Cette dernière ne fait que croître et facilite la propagation du phénomène.

L’autre mot important de ce document, c’est l’épitaxie.

À chaque alternance, le feldspath repart sur le même réseau cristallin alors que le quartz minoritaire doit sa disposition plus ou moins régulière à un alignement sur ce réseau.

[phoscorite]

Il y a 21 heures, jjnom a dit :

Puisqu'on parle de grenats: on trouve également des textures graphiques grenat/quartz ou encore muscovite/quartz.

De quoi envisager une généralisation du phénomène dans des mélanges soumis à de fortes surfusions?

On peut très bien avoir ce genre de texture formé subsolidus, par retransformation hydrothermale du feldspath initial. Une sorte de greisen, si vous voulez...

Il est plus difficile d'imaginer un liquide qui va cristalliser directement quartz+grenat ou quartz+muscovite. Dans votre liste d'assemblages dy meme type, il y aurait aussi quartz-tourmaline et quartz-cordierite.

[phoscorite]

Il y a 20 heures, mr42 a dit :

Tout à fait mais j’avais besoin d’un petit dessin pour m’en convaincre. Il y a bien oscillation de la teneur en SiO2 mais pas en H2O. Cette dernière ne fait que croître et facilite la propagation du phénomène.

En fait, j'imagine qu'il y a deux échelles d'oscillation imbriquées :

(1) Celle, millimétrique à centimétrique, qui est liée à la diffusion difficile de Si, Al dans le liquide au voisinage des cristaux qui croissent, et que vous représentez graphiquement par une oscillation autour d'un eutectique : en un point de la surface de solidification, on obtient effectivement une croissance alternée, mais la croissance des deux minéraux doit être simultanée en des points différents de cette surface... celle-ci est responsable de l'interpénétration des cristaux de quartz et de feldspath (la texture graphique) et on n'obtient pas, dans ce cas, des couches successives et emboitées de quartz et de feldspath

(2) Celle qui est liée à l'exclusion de H2O dans la cristallisation quartz+feldspath, et a la surfusion de constitution qui en résulte dans le liquide. Celle-là peut être responsable de digitations d'amplitude plus grande (décimétrique à métrique) dans la forme de la surface de solidification, et être responsable des structures en cheminée évoquées dans certains papiers (comme les colonnes dans la solidification d'un alliage). Comme la diffusion de H2O est beaucoup plus facile que celle de Si, Al dans les liquides silicates, les perturbations du front de solidifications sont amplifiées, mais avec une longueur d'onde plus grande.

 

L'analogie avec les dendrites me parait parfaitement juste : en métallurgie aussi, il me semble, on passe d'une morphologie dendritique (faible longueur d'onde) a une morphologie en colonnes (plus grande longueur d'onde) en faisant varier le gradient thermique et l'intensité de la surfusion, mais la source de l'instabilité du front est bien la même.

[mr42]

1 - Le schéma est assez explicite dans le cas d’un eutectique binaire mais la réalité est certainement plus complexe.

2 - Dans le cas d’un ternaire avec solution solide, on doit se ramener au précédent.

L’échantillon de la Chaumette semble relever de ce mécanisme.

La face A est assez irrégulière, on distingue plusieurs cellules qui pourraient être les départs de plusieurs colonnes.

La face B correspond à un seul et même plan de clivage. L’orientation des grains de quartz donne l’impression de deux fronts divergents, comme si l’une des colonnes de la face A avait pris le dessus et a donné naissance à un seul cristal de feldspath qui occupe toute la face.

3 - Si les trois pôles sont bien séparés, ça fonctionne toujours mais il faut s’attendre à une évolution plus chaotique, un peu comme ce que l’on voit sur les échantillons de Kayou.

Mes connaissances en géologie étant rudimentaires, je cherche juste à comprendre, certainement pas à imposer un point de vue.

[AMEDE]

C'est de la tourmaline là ?

[phoscorite]

Il y a 8 heures, AMEDE a dit :

C'est de la tourmaline là ?

On dirait bien

[mr42]

 

Il y a 8 heures, AMEDE a dit :

C'est de la tourmaline là ?

Oui, tout à fait, je l’avais signalé dans mon premier message, les tourmalines sont très fréquentes sur ce site.

On voit aussi de petits points noirs dispersés dans la zone graphique qui pourraient également en être.

Mais les plus gros cristaux sont en dehors de la zone graphique.

[phoscorite]

Il y a 10 heures, mr42 a dit :

2 - Dans le cas d’un ternaire avec solution solide, on doit se ramener au précédent.

Je ne suis pas sur de comprendre ce que vous voulez dire.

Pour un eutectique ternaire on devrait obtenir, soit un enchevêtrement à 3 cristaux (quartz, fK, plagioclase) dans lequel chaque solide est une sorte de dendrite qui s’interpénètre avec les autres, soit des bandes alternées (emboitées et périodiques) de quartz, de fK et de plagioclase, comme dans une structure dissipative (oscillante) standard.

A ma connaissance, on ne voit jamais le premier cas de figure (quartz interpénétré avec deux feldspaths). C'est pourquoi j'avais insisté, tout au début de notre discussion, sur le caractère non isochimique de la texture graphique : analysée comme un tout, l'intercroissance quartz+fK (avec perthites) ne peut pas représenter la composition d'un minimum melt : le rapport Si/Al est correct, mais c'est trop riche en K et il manque du Na et un peu de Ca par rapport a un minimum melt raisonnable (expérimental) à 600-700°C, en équilibre avec quartz et deux felspaths.

Pour la deuxième option de cristallisation oscillante, il est bien possible que l'on trouve des oscillations avec des zones monominérales de quartz, de fK et de plagio dans certaines pegmatites (ou aplites), mais ça dépasse mes connaissances naturalistes sur la question.

[jjnom]

Le 01/05/2021 à 06:52, phoscorite a dit :

Il est plus difficile d'imaginer un liquide qui va cristalliser directement quartz+grenat ou quartz+muscovite

Et pourtant: https://www.researchgate.net/publication/236626651_Garnet-quartz_intergrowths_in_granitic_pegmatites_from_Bergell_and_Adamello_Italy

L'auteur conclue sur des cristallisations simultanées selon un cotectique. Le grenat est monocristallin bien que de composition non uniforme, les quartz peuvent être monocristallins ou être des aggrégats.

[phoscorite]

il y a 38 minutes, jjnom a dit :

Et pourtant: https://www.researchgate.net/publication/236626651_Garnet-quartz_intergrowths_in_granitic_pegmatites_from_Bergell_and_Adamello_Italy

L'auteur conclue sur des cristallisations simultanées selon un cotectique. Le grenat est monocristallin bien que de composition non uniforme, les quartz peuvent être monocristallins ou être des aggrégats.

OK, merci, j'admets que le grenat peut exister au liquidus. Cela ne disqualifie pas l'autre hypothèse, a mon sens, mais ce n'est pas la question.

Ce que je conteste, plus précisément, c'est l'idée que grenat + quartz puisse représenter un assemblage eutectique de fin de cristallisation. Je pense qu'il y a beaucoup d'autres minéraux (notamment les feldspaths) qui doivent cristalliser en même temps, même si ce n'est pas au même endroit exactement dans la roche.

[mr42]

Il y a 3 heures, phoscorite a dit :

Je ne suis pas sur de comprendre ce que vous voulez dire.

J’ai l’impression qu’il y a un problème de langage.

Sur ce schéma, supposons A = albite, B = orthose, C = quartz et que Ca reste marginal.

La zone gamma autour du quartz doit être quasiment ponctuelle, bêta autour de FK doit être la plus étendue en direction de FNa.

En partant d’un magma riche en K, on doit d’abord tomber dans la zone diphasique bêta + gamma et c’est à ce moment que la texture graphique apparaît. Dans un dernier temps, on arrive par refroidissement à l'état solide dans la zone triphasique et bêta peut se séparer par exsolution en perthite.

 

En reparlant des tourmalines, voici un exemple plus intéressant :

[phoscorite]

Il y a 1 heure, mr42 a dit :

La zone gamma autour du quartz doit être quasiment ponctuelle,

.

Il n'y a pratiquement pas de solution solide pour le quartz, mais la surface de saturation du quartz, par contre, est très étendue

 

 

Il y a 1 heure, mr42 a dit :

bêta autour de FK doit être la plus étendue en direction de FNa.

C'est un point que je conteste : la surface de saturation du plagioclase est plus étendue que celle du feldspath K.

J'admets que, expérimentalement, l'étendue de cette surface dépend de l'activité du constituant Ca, qui est mineur mais sacrément important.

 

Il y a 1 heure, mr42 a dit :

En partant d’un magma riche en K, on doit d’abord tomber dans la zone diphasique bêta + gamma

C'est peut-être là que l'on ne se comprend pas. Selon moi, et d'autres, on ne part PAS d'un liquide riche en K, mais plutôt d'un liquide avec Na > K.

Dans un liquide granitique, on ne cristallise pas le plagioclase après le fK mais plutôt avant (pour les compositions calciques) et en mème temps vers la fin. Même si le liquide a tendance à s'enrichir en K dans le processus, le liquide résiduel est encore saturé en plagioclase et, sous forte pH2O, il est encore très riche en Na.

 

Partir d'un liquide très potassique, c'est possible à haute température et faible pression d'eau (rhyolite). Dans ce cas, il existe l'équivalent microgrenu d'une texture graphique ("granophyre") dans lequel on cristallise directement un assemblage quartz + fK ternaire, sans plagioclase avec une solution solide étendue du fK vers Na et Ca.

[mr42]

Il y a 3 heures, phoscorite a dit :

C'est un point que je conteste : la surface de saturation du plagioclase est plus étendue que celle du feldspath K.

J'admets que, expérimentalement, l'étendue de cette surface dépend de l'activité du constituant Ca, qui est mineur mais sacrément important.

Oui, c’est ce qui ressort du diagramme de Barth que vous avez montré.

Il y a 3 heures, phoscorite a dit :

C'est peut-être là que l'on ne se comprend pas. Selon moi, et d'autres, on ne part PAS d'un liquide riche en K, mais plutôt d'un liquide avec Na > K.

Dans un liquide granitique, on ne cristallise pas le plagioclase après le fK mais plutôt avant (pour les compositions calciques) et en mème temps vers la fin. Même si le liquide a tendance à s'enrichir en K dans le processus, le liquide résiduel est encore saturé en plagioclase et, sous forte pH2O, il est encore très riche en Na.

Est-ce qu’on est plus riche en Na ou K ? J’étais parti de l’exemple égyptien mais mes connaissances sur ce point sont très limitées. Je veux bien me ranger à votre avis mais ça n’interdit pas le mécanisme proposé.

 

La surfusion de constitution, pourquoi pas mais j’ai l’impression que c’est assez contraignant sur la rapidité du phénomène. L’explication par une surfusion classique me semble plus simple.

[phoscorite]

Il y a 5 heures, mr42 a dit :

La surfusion de constitution, pourquoi pas mais j’ai l’impression que c’est assez contraignant sur la rapidité du phénomène. L’explication par une surfusion classique me semble plus simple.

 

Pourriez-vous expliciter un peu ce qui précède ?

Cet aspect du problème m’intéresse beaucoup, surtout si vous avez une expérience directe de la solidification et de ses complexités du fait de votre bagage en métallurgie.

 

[mr42]

Il y a 21 heures, phoscorite a dit :

 

Pourriez-vous expliciter un peu ce qui précède ?

Cet aspect du problème m’intéresse beaucoup, surtout si vous avez une expérience directe de la solidification et de ses complexités du fait de votre bagage en métallurgie.

 

Merci mais ne surestimez pas mes compétences, il y a des gens qui en savent beaucoup plus. Les situations hors d'équilibre sont très fréquentes en métallurgie. La surfusion classique en fait partie, je l'ai rencontrée à plusieurs reprises. La diffusion de constitution en revanche reste pour moi quelque chose de théorique et je ne vois pas dans quel cas elle pourrait conduire à des textures particulières. Je comprends qu'elle ne peut se produire que pour des vitesses de croissance élevées. Ma réaction est plutôt de la prudence vis-à-vis d'un phénomène que je connais mal.

[Kayou]

Un air de graphique ? quartz centimétriques. (Ariège)

[phoscorite]

On dirait bien.

Un autre récolté en Finlande, dans les moraines (hauteur 15 cm)