Conditions de fusion partielle et mecanismes d'incorporation de h#2 et h#2o dans les magmas haplogranitiques

Conditions of partial melting and incorporation mechanisms of h#2 and h#2o in haplogranitic magmas

• Auteur / Autrice : Burkhard Schmidt
• Direction : Michel Pichavant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

L'influence des fluides h#2-h#2o sur les systemes silicates est encore aujourd'hui mal connue. Les etudes anterieures sur la determination des temperatures solidus (luth et boettcher, 1986) et sur la solubilite de l'eau (bezmen et al, 1991) pour le systeme ab-h#2o-h#2 menent a des conclusions contradictoires. Dans le but de definir les effets des conditions redox sur les relations de phases d'un systeme haplogranitique (qz-ab-or), les temperatures solidus de l'assemblage quartz-feldspath alcalin en presence d'une phase fluide h#2o-h#2 ont ete determinees a 1, 2, 5 et 8 kbar. La fugacite d'hydrogene (fh#2) dans la phase fluide a ete controlee par une membrane de shaw specialement modifiee et adaptee pour une utilisation dans des autoclaves a joint froid et par la technique de la double capsule (utilisant des tampons solides). Les resultats de nos experiences montrent que pour une pression donnee, les temperatures solidus du systeme qz-ab-or-h#2o-h#2 sont constantes pour des fh#2 variant de 0 a 75 bars. Pour de plus hautes fh#2 generees par les tampons solides feo-fe#3o#4 (wm) ou fe-feo (iw), les temperatures solidus augmentent avec la teneur en h#2 de la phase fluide. Les courbes solidus obtenues a 2 et 5 kbar sont comparables a celles determinees pour le meme assemblage quartz-feldspath alcalin en presence de fluides h#2o-co#2 ou h#2o-n#2, suggerant d'une part un comportement de h#2 comparable a celui d'un diluant inerte de la phase fluide et d'autre part la tres faible solubilite de h#2 dans les liquides aluminosilicates. Les mecanismes d'incorporation de l'hydrogene dans les liquides quartzo-feldspathiques ont ete etudies par spectroscopies raman, ir et nmr, a partir de verres hydrogenes secs et hydrates. Les resultats revelent que dans ces verres, l'hydrogene est en majorite dissout sous forme de h#2 moleculaire et interagit avec le reseau silicate. Contrairement a son comportement dans la silice vitreuse, la dissolution de l'hydrogene dans les liquides/verres aluminosilicates n'induit pas la formation d'un nombre significatif de groupements hydroxyl ou si-h. La solubilite de l'eau dans le liquide ab#3#9or#3#2qz#2#9 en presence de fluides h#2o-h#2 a ete determinee a 800 et 950c, 1, 2 et 3 kb par spectroscopie ir. L'effet de h#2 sur l'evolution de la solubilite de l'eau (en fonction de la composition du fluide h#2o-h#2) est comparable a celui du co#2 ou d'un autre volatil ayant une faible solubilite dans le liquide. En premiere approximation, la solubilite de l'eau peut etre calculee soit par le modele de burnham, soit par d'autres modeles considerant que la dissolution de h#2o dans le liquide suit la loi de henry. Une etude preliminaire suggere une solubilite extremement faible de h#2 dans le systeme ab#3#9or#3#2qz#2#9-h#2, mais il est possible que notre determination sous-estime la solubilite reelle de h#2. Nos resultats experimentaux (temperatures solidus, mecanismes d'incorporation de h#2, solubilites de h#2o et h#2) concernant l'influence de h#2 sur le systeme haplogranitique sont en accord, suggerant que h#2 se comporte essentiellement comme un diluant inerte de la phase fluide h#2o-h#2. Les resultats de cette etude poses constituent une base pour les prochaines etudes necessaires a la comprehension des effets de h#2 sur les systemes silicates contenant des elements de valences variables