Définition
Cristallisation Fractionnée
La cristallisation fractionnée est un processus géologique et chimique par lequel certains minéraux se cristallisent à partir d'un magma tandis que d'autres restent à l'état liquide, modifiant ainsi la composition chimique du magma restant.
Série de Bowen
La série de Bowen est une séquence bien définie de cristallisation différenciée que suivent les minéraux silicatés dans un magma en refroidissement, divisée en une série continue et discontinue.
Loi de Rayleigh
La loi de Rayleigh décrit la variation de la concentration d'un élément ou d'un isotope dans un gaz ou un liquide pendant un processus de changement, souvent utilisée pour modéliser la cristallisation fractionnée.
Éléments Compatibles et Incompatibles
Les éléments compatibles sont ceux qui ont tendance à être incorporés dans les minéraux solides lors de la cristallisation, tandis que les éléments incompatibles restent préférentiellement dans le liquide.
Processus de Cristallisation Fractionnée
La cristallisation fractionnée modifie progressivement la composition du magma résiduel. Au fur et à mesure que le magma refroidit, certains minéraux cristallisent et sont séparés du liquide, formant souvent des couches distinctes. Ce processus est responsable de la diversité chimique des roches ignées.
Série de Bowen et Cristallisation
La série de Bowen, élaborée par le géologue Norman Bowen, explique comment les minéraux se cristallisent selon une séquence ordonnée. La série discontinue commence avec l'olivine, avançant vers les pyroxènes, amphiboles et biotite, tandis que la série continue se compose principalement de plagioclases passant du calcique au sodique.
Loi de Rayleigh et Modélisation de la Cristallisation
La loi de Rayleigh est utile pour modéliser la différence de concentration des éléments pendant la cristallisation fractionnée. Selon cette loi, la concentration d'un élément dans le liquide résiduel diminue de façon exponentielle au fur et à mesure que les minéraux incorporant cet élément cristallisent.
Distribution des Éléments : Compatibles vs Incompatibles
Les éléments compatibles ont une affinité chimique pour le réseau cristallin des minéraux. Par exemple, le fer et le magnésium ont tendance à s'insérer dans l'olivine et le pyroxène. Les éléments incompatibles, tels que le potassium, le rubidium, et le césium, restent dans le magma liquide, enrichissant ainsi le magma résiduel.
A retenir :
La cristallisation fractionnée joue un rôle crucial dans la formation des roches et leur diversité. Elle dépend de la séquence de cristallisation des minéraux (Série de Bowen) et de la différenciation des éléments (compatibles et incompatibles). La loi de Rayleigh fournit un cadre mathématique pour comprendre la redistribution des éléments au cours de ce processus. En influençant la composition minérale et chimique des roches, elle contribue à la compréhension de la dynamique des processus géologiques.