Fondue vellave

[phoscorite]

Bonjour a toutes/tous.

Ceci n'est pas une devinette, juste un partage, que vous pouvez transformer en devinette si vous ne lisez pas le texte qui suit les photos.

Voici un caillou scié, pas poli, vu a sec, puis mouillé :

 

Si vous avez repéré la partie grise à la pointe du stylo, vous avez certainement compris qu'il s'agissait d'une enclave (xénolithe) dans un basalte.

En l’occurrence, le basalte provient d'une carrière proche de St. Pierre Eynac (43), et la roche en enclave est un ancien granite porphyroïde.

Comme cette enclave était assez grosse, j'ai pu faire une analyse chimique du cœur (assez loin de l'éponte) et la composition est impossible a distinguer de celle d'un granite porphyroïde périvellave (type granite de Tournon) : la transformation a été pratiquement isochimique, au moins assez loin du bord, c'est probablement moins vrai pour les parties situées a moins de 3 cm du basalte hôte.

Le matériel contient des bulles, le granite a fondu en partie dans le magma basaltique, puis recristallisé en même temps que le basalte se refroidissait. Selon les endroits, il reste du verre ou bien tout ce qui a fondu a recristallisé avec des textures qui sont comparables a celles des rhyolites (magma chaud et sec).

 

Voici une grande coupe reconstituée sur la largeur de la lame mince : le basalte est a droite, le cœur de l'enclave à gauche.

Nouveauté, en plus de l'image en lumière naturelle et en lumière polarisée-analysée, vous avez également celle en cathodoluminescence, ma préférée.

 

Quelques indications de lecture :

Les taches jaunes sur la photo en lumière naturelle sont des trous (ou arrachements), c'est la colle du support que l'on voit.

Dans le basalte, olivines et pyroxènes se repèrent à leurs teintes assez vives ; on voit des microlithes de plagioclase et des taches sombres d'oxydes.

Dans la parte grenue/fondue, en cathodoluminescence, le rouge grenat correspond au quartz, le verre apparait en noir, le jaune franc est du plagioclase qui n'a pas fondu, le bleu mité de jaune est du feldspath K qui a souffert, mais pas fondu, et le bleu vif correspond au liquide de fusion qui a recristallisé.

Comme le système devait être très sec (a basse pression), la fusion de l'assemblage quartz + 2 feldspaths s'est faite a haute température, et dans ces conditions, les liquides produits sont riches en K (données expérimentales), ce qui fait que quand ça recristallise, ça forme surtout du feldspath potassique (une solution solide bien sur), avec une luminescence bleu vif très typique.

 

Des vues plus détaillées (surtout moins lourdes) de la partie de bordure :

 

et d'une partie plus centrale de l'enclave

 

bon appétit.

[phoscorite]

Quelques détails dans la zone fondue :

 

avec les textures de recristallisation passablement squelettiques

avec une baguette de zircon qui traine sur la gauche (avant-dernière vue). NB: on ne la voit pas en cathodo, qui ne montre que la surface de la préparation.

 

 

 

[alkimik]

avec une telle qualité de lecture spatio-temporel de paysage macroscopique chaque pierre devient une planète, c'est un sacré élargissement de notre environnement et de ses merveilles dans lequel nous semblons aveugles (enfin en tout cas "je")

[phoscorite]

Merci. La densité d'observations possibles en pétro a quelque chose de fascinant, et l'apport de la cathodo est quasiment magique, surtout pour les feldspaths.

 

Un autre exemple, dans lequel la nature initiale du xénolithe est moins certaine : plutonique sans doute, mais je n'y ai pas repéré d'ancien K feldspath.

Celui-ci a deux particularités intéressantes : la proportion de liquide de fusion y est plus importante, on voit mieux le verre (et moins bien la manière dont il recristallise) et aussi on voit beaucoup mieux les réactions (les échanges) entre l'enclave et le basalte, en particulier la formation de couronnes de pyroxène en peigne autour des quartz. Le basalte est à droite.

 

 

Le verre, ce sont les masses grises à organisation cellulaire (début de perlitisation ?

 

Dans le détail :

 

 

On note que la couronne de pyroxène ne s'appuie pas sur le contour actuel du quartz (en relique, au centre), mais sur son contour initial (avant fusion).

On peut penser que cette réaction entre quartz et basalte commence avant la fusion de l'enclave. Elle illustre assez bien, a mon sens, la vieille affirmation de Bowen selon laquelle l'assimilation de matériel crustal par le basalte se traduit par la cristallisation de ce dernier, bilan énergétique oblige.

 

 

[alkimik]

Pas sur de pouvoir soutenir une conversation mais... les cristaux de pyroxène ont cristallisé dans le verre fondu, en refroidissant (oui?), comment se sont ils orientés ainsi? par polarisation? genre tension de surface?

Et la perlitisation, super joli, par instinct j'imagine un liquide visqueux refroissidant assez rapidement pour figer les turbulences/vortex ?

[phoscorite]

il y a 23 minutes, alkimik a dit :

les cristaux de pyroxène ont cristallisé dans le verre fondu, en refroidissant (oui?), comment se sont ils orientés ainsi? par polarisation? genre tension de surface?

Ce que je vois, c'est que leur croissance démarre à l'interface quartz-basalte, et qu'ils croissent en direction de l'intérieur du quartz.

Dans quel milieu croissent-ils ? Je ne sais pas si c'est directement dans le solide (comme dans une réaction metamorphique) ou déjà dans un liquide. Ce qui est sur c'est que ce liquide (éventuel) ne peut pas avoir la composition du quartz pur (qui fond vers 1600°C), mais nécessite un apport de matière par diffusion depuis le basalte.

 

La perlitisation, je n'y connais rien. Je ne sais meme pas la situer par rapport a la transition vitreuse.

[jjnom]

Un cas qui semble bien proche:

https://www.researchgate.net/figure/Photomicrograph-of-xenocryst-of-quartz-with-pyroxene-of-reaction-Q-quartz-Px_fig2_254708481

[alkimik]

pour ce dernier point il y a ceci, pour l'acier, qui je crois correspond à peu près à cette idée http://tsaucray.free.fr/1 metallurgie/17 traitement thermiques/F24.htm

c'est une technique de solidification (ou assouplissement) https://infovitrail.com/index.php/fr/le-verre/319-la-recuisson-du-verre

 

[phoscorite]

Merci pour la doc. Il me semble que les couronnes de pyroxene avait été relevées dans un vieux papier de Maury, sur la chaine des Puys. Je ne l'ai plus.

Quand dans un basalte ou une basanite on voit un xenolithe formé uniquement de pyroxene avec cette texture en peigne, on l'interprete comme un ancien quartz.

[NiCoCaYoU]

il y a 3 minutes, phoscorite a dit :

Merci pour la doc. Il me semble que les couronnes de pyroxene avait été relevées dans un vieux papier de Maury, sur la chaine des Puys. Je ne l'ai plus.

Quand dans un basalte ou une basanite on voit un xenolithe formé uniquement de pyroxene avec cette texture en peigne, on l'interprete comme un ancien quartz.

Woaw ... La seconde avec les couleurs ça donne un effet bien psychédélique ! 

[mr42]

Superbes images. Les progrès des moyens d’observation sont fascinants.

J’ai l’impression qu’il y a une petite confusion à propos de perlitisation.

Alkimik renvoie vers un lien de métallurgie mais je crois qu’il s’agit de deux choses bien différentes.

Pour moi, la perlite est une texture lamellaire habituelle dans les aciers au carbone.

Elle comprend en alternance des cristaux de ferrite (fer presque pur) et de cémentite (carbure de fer) et c’est elle qui confère à l’acier sa résistance mécanique. Mais il n’y a rien de vitreux.

Je suppose qu’en géologie, ce mot désigne un phénomène différent.

[alkimik]

ça n'empèche pas une similarité structurelle, ou mécanisme de formation, en tout cas ça y ressemble 

https://www.mineralinfo.fr/sites/default/files/documents/2021-03/perlite_87-sgn-075-geo.pdf

https://www.technologuepro.com/cours-materiaux-metalliques-2/chapitre-6-traitements-thermiques-thermochimiques.pdf

 

ceci dit ça n'est pas le sujet de phoscorite et je m'éclipse, bonne journée

 

PS: quitte a horssujettisé jai croisé ce boulot cet été https://floriandeschutter.wixsite.com/photographie/general-8

[Invité jean francois06]

@phoscorite, je ne sais pas si c'est de ce papier dont tu parles : https://www.persee.fr/doc/bulmi_0037-9328_1974_num_97_6_6932

Beau sujet, jolies photos.

[jjnom]

Bonjour.

Quelle est la longueur des bandes du premier assemblage LN/LP/cathodo? Les cristallisations aciculaires ou squelettiques semblent exister bien loin du contact.

C'est une super lame!

On trouve facilement des études sur des olivines squelettiques mais on voit rarement ça avec des feldspaths.

La médaille pour les 2 dernières photos.

Depuis le basalte dans le coin en bas à gauche jusqu'au quartz (dans un triste état) on passe par une bande sombre, riche en verre puis à la couronne de Px avec d'abord des petits cristaux puis de plus grands baignant dans du verre. Ceci image probablement la compétition nucléation/croissance sous contrôle du gradient de refroidissement et de la surfusion.

On a de la peine à imaginer que le quartz des roches acides puisse nourrir des pyroxènes plus fréquents dans les roches basiques. Et pourtant...

C'est beau la diffusion.

La perlitisation d'un verre pourrait bien s'accorder avec les cristaux aciculaires ou squelettiques, 2 phénomènes liés à un refroidissement rapide.

[phoscorite]

Il y a 4 heures, jean francois06 a dit :

@phoscorite, je ne sais pas si c'est de ce papier dont tu parles : https://www.persee.fr/doc/bulmi_0037-9328_1974_num_97_6_6932

Beau sujet, jolies photos.

Oui, merci. Il est cité dans les papiers classiques sur la géochimie de la série magmatique de la chaine des Puys (Maury, Villemant, Joron, Treuil...)

Apparemment, il faut remonter à Lacroix (1893) pour l'observation des couronnes.

 

Il y a 4 heures, jjnom a dit :

Quelle est la longueur des bandes du premier assemblage LN/LP/cathodo?

A peu près la longueur de la lame mince (2 cm). J'y suis allé franco, un jour que la cathodo marchait bien.

 

Il y a 4 heures, jjnom a dit :

On a de la peine à imaginer que le quartz des roches acides puisse nourrir des pyroxènes plus fréquents dans les roches basiques

Il nourrit bien les pyroxènes en couronne, mais je n'ai pas l'impression que le quartz (Si) nourrisse le liquide basaltique. Comme la croissance se fait en direction de feu le quartz, c'est Ca, Fe et Mg qui diffusent vers l'enclave plutôt que Si vers le basalte. Il me parait probable que la limitation, c'est la diffusion de Si. Mais j'imagine que le basalte récupère en retour des alcalins, voire de l'eau de déshydratation, qui diffusent plus facilement en provenance du liquide acide.

 

Il y a 4 heures, jjnom a dit :

on voit rarement ça avec des feldspaths.

La zone ou on voit bien les feldspaths squelettiques et assez près du basalte : un petit bis pour les amateurs.

 

Dans une partie plus interne de l'enclave, la texture de la zone fondue puis recristallisée évolue, et il apparait un autre minéral (en lame de couteau, ou en aiguilles) dans la masse de feldspath recristallisé. C'est probablement ferromagnésien (pas de luminescence), mais je ne sais pas ce que c'est (mica, orthopyroxène ?)

 

[jjnom]

Il y a 5 heures, phoscorite a dit :

Il nourrit bien les pyroxènes en couronne, mais je n'ai pas l'impression que le quartz (Si) nourrisse le liquide basaltique. Comme la croissance se fait en direction de feu le quartz, c'est Ca, Fe et Mg qui diffusent vers l'enclave plutôt que Si vers le basalte. Il me parait probable que la limitation, c'est la diffusion de Si. Mais j'imagine que le basalte récupère en retour des alcalins, voire de l'eau de déshydratation, qui diffusent plus facilement en provenance du liquide acide.

Un peu le même sentiment mais pour l'eau, c'est plus délicat: où sont les minéraux hydroxylés?

 

Il y a 5 heures, phoscorite a dit :

La zone ou on voit bien les feldspaths squelettiques et assez près du basalte : un petit bis pour les amateurs.

Ca devrait faire plaisir à mr42. Ces formes de cristallisations se retrouvent couramment dans les scories métallurgiques.

Merci pour toutes ces observations. Elles trouveraient bien leur place dans des cours de pétro. 

[phoscorite]

Il y a 12 heures, jjnom a dit :

on voit rarement ça avec des feldspaths.

J'y repense, c'est peut-être simplement que le liquide en question doit avoir une composition assez inhabituelle, très riche en feldspath K normatif.

Si j'en crois les analyses du verre produit dans la combustion des terrils, on aurait beaucoup plus de feldspath K que de quartz dans la norme.

C'est assez différent du liquide (rhyolite) qui produit une texture granophyrique ou une micropegmatite.

[mr42]

 

Il y a 15 heures, jjnom a dit :

Ca devrait faire plaisir à mr42. Ces formes de cristallisations se retrouvent couramment dans les scories métallurgiques.

Merci pour toutes ces observations. Elles trouveraient bien leur place dans des cours de pétro. 

S’il fallait trouver une analogie en métallurgie, j’irais plutôt voir du côté des bainites.

En fonction de la vitesse de refroidissement, on peut obtenir des structures et textures très diverses.

https://www.meetyoucarbide.com/fr/common-microstructures-of-metal-and-alloy/

Quelque chose de plus complet qui fait le point sur les connaissances actuelles :

http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2018_0042_BEN_HAJ_SLAMA.pdf

[phoscorite]

Il y a 7 heures, mr42 a dit :

S’il fallait trouver une analogie en métallurgie, j’irais plutôt voir du côté des bainites.

Un autre monde tout aussi riche. Avec l’avènement de l'EBSD, on doit pouvoir (en plus) passer du noir et blanc au technicolor.

Merci pour cette doc, une mine pour les classificateurs de météorites.

[alkimik]

Phoscorite parle de perlitisation (avec circonspection) pour la structure cellulaire du verre

on trouve bien ce terme en minéralogéologie http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-50469-FR.pdf

mon analogie (interrogative) avec l'acier et les causes du phénomène (chauffage, refroidissement spécifique) figeant les mouvements de cuisson me semble appropriée, ça ressemble à la perlite sphérique, davantage qu'a la bainite trouves-je (et l'étymologie m'échappe - edit: ok, c'est un nom propre)

mais ceci découle d'une gouglou toujours aussi pauvre en français, une recherche en anglais me donne ceci https://www.researchgate.net/publication/257194245_Variations_in_hydration_within_perlitised_rhyolitic_lavas-evidence_from_Torfajokull_Iceland

pas eu le temps de tout lire mais cela semble lié à une hydratation, la perlitisation impliquant de fait un gonflement, un peu comme un gel

y aurait-il un lien ? https://fr.wikipedia.org/wiki/Gel_de_silice

[phoscorite]

Merci. Si j'ai bien compris, pour les géologues, la structure "perlite" est bien une hydratation du verre (obsidienne) avec un gonflement, et apparemment, ça se fait à froid.

Pour les métallurgistes, d'après le mémo de @mr42 c'est une structure qui semble le résultat d'une démixtion.

Dans les deux cas, une réaction rétrograde qui en se propageant adopte une morphologie plus ou moins cellulaire.

[alkimik]

ce qui donc interviendrait en dernier lieu dans la morphologie de ce caillou, après cristallisation du pyroxène?

[phoscorite]

il y a 3 minutes, alkimik a dit :

après cristallisation du pyroxène?

Bien après (à froid). Au stade de formation du pyroxène, il y a encore du liquide (des deux cotés).

[mr42]

Le 23/09/2022 à 19:01, phoscorite a dit :

Un autre monde tout aussi riche. Avec l’avènement de l'EBSD, on doit pouvoir (en plus) passer du noir et blanc au technicolor.

Merci pour cette doc, une mine pour les classificateurs de météorites.

Mon expérience en métallographie remonte au siècle dernier, on ne peut qu’être ébloui par les possibilités des outils modernes.

 

Désolé pour cette digression mais il me semble utile de donner quelques précisions sur les phénomènes évoqués.

L’acier est initialement produit à l’état liquide dans un convertisseur.

Il se solidifie d’abord sous forme d’austénite, le carbone étant en solution solide dans le fer.

En-dessous de 727 degrés, l’austénite devient instable, plusieurs transformations sont possibles :

- refroidissement lent qui conduit à la perlite lamellaire (processus de diffusion)

- refroidissement très rapide (= trempe) avec formation d’aiguilles de martensite par glissements de plans,

- refroidissement à des vitesses intermédiaires qui donne les divers types de bainite.

La perlite globulaire ne se forme qu’après un traitement thermique approprié par coalescence de la perlite lamellaire.

Le mot perlite vient évidemment de perle, l’aspect nacré est causé par une interférence entre l’espacement des lamelles de perlite et la longueur d’onde de la lumière.

Le mot bainite vient du métallurgiste Edgar Bain.

 

La grosse différence avec le cas présenté par phoscorite est que l’on part d’un cristal d’austénite. De ce fait, les aiguilles de martensite ou les lattes de la bainite sont plus ou moins orientées selon les plans réticulaires du cristal parent, ce qui donne dans certains cas les figures de Widmanstätten chères aux amateurs de météorites.

En géologie, partant d’une phase vitreuse, il ne devrait pas y avoir d’orientation aussi systématique.

[phoscorite]

il y a 31 minutes, mr42 a dit :

En-dessous de 727 degrés, l’austénite devient instable, plusieurs transformations sont possibles :

- refroidissement lent qui conduit à la perlite lamellaire (processus de diffusion)

C'est bien une demixtion de l'austénite ? ou je me plante completement ?

 

il y a 32 minutes, mr42 a dit :

En géologie, partant d’une phase vitreuse, il ne devrait pas y avoir d’orientation aussi systématique.

Pour ce que l'on en sait, ou ce que je crois comprendre, c'est très proche d'une dendrite (le cristal n'occupe pas un volume convexe).

La morphologie résulterait d'une compétition entre la croissance du cristal et le transfert de matière (dans le liquide nourricier, par diffusion) ou le transfert de chaleur latente de cristallisation.

L'orientation, s'il y en a, va s'appuyer sur celle de la surface ou sont apparus les germes.