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Thèse soutenue

Rôle des micas dans la concentration des éléments légers (LI, BE et F) dans les granites cristaux : étude expérimentale et cristallochimique

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Auteur / Autrice : Mohamed Lahlafi
Direction : Jean-Louis Robert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Terre, océan, espace
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Orléans

Résumé

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L'étude réalisée au cours de ce travail concerne le rôle des micas dans la concentration des éléments (LI, BE ET F) lors de la cristallisation des magmas granitiques peralumineux. Fondée sur l'expérimentation, cette étude des micas comporte deux approches complémentaires. La première partie traite des équilibres entre micas et liquides granitiques ; elle a consisté à faire cristalliser des micas, à partir de magmas modèles préparés par fusion de roches granitiques naturelles, en présence d'eau et sous des conditions de t, p et fo#2 contrôlées. Le but de cette première partie de l'étude est de définir les conditions de stabilité des assemblages mica(s) - liquide silicate, ainsi que la composition des micas concernes. Cette partie du travail a été menée sur deux granites peralumineux d'origine naturelle : le granite de Beauvoir (massif central français), et celui du Manaslu (Himalaya). La deuxième approche consiste en une étude cristallochimique des micas porteurs d'éléments légers, et de leurs solutions solides, visant à éclaircir les relations cationiques et anioniques globales et locales, c'est-à -dire les relations d’ordre-désordre a longue et courte distance, ainsi que les mécanismes régissant ces substitutions. Les résultats acquis montrent que la fugacité d'oxygène contrôle, pour des compositions globales constantes des systèmes expérimentaux, la nature et donc la composition des micas cristallisant à partir d'un liquide leucogranitique. En effet, dans le granite de Beauvoir, le mica stable en conditions oxydantes (nno+1,2), est de type zinnwaldite, alors qu’en milieu réducteur (nno-1,5), c'est la biotite qui est stable. Dans l'échantillon expérimental issu du granite du Manaslu, la composition des biotites est essentiellement contrôlée par la température, par la fugacité d'oxygène, et par la présence ou l'absence du muscovite associée. Par contre, la présence de muscovite est principalement contrôlée par la teneur en eau du magma initial, ainsi que par la fugacité d'oxygène. En ce qui concerne les éléments légers, les résultats de cette étude montrent que les micas de type biotite, aussi bien que de type zinnwaldite, sont susceptibles d'incorporer li, be et f, dès le stade magmatique. Leurs teneurs dans les micas dépendent fortement de celles des magmas initiaux. Quant au partage de ces éléments entre micas et liquides silicates, li et f privilégient les micas tri octaédriques, de type biotite, et les solutions solides entre biotites et lépidolites (zinnwaldite), alors que le béryllium se fixe préférentiellement dans les micas dioctaèdriques, systématiquement accompagné, dans ce cas, d'un proton additionnel, fixé sur l'oxygène apical du tétraèdre (beo#4)#6#-, adjacent a un site octaedrique vacant. Outre l'aspect global, montrant la capacite des micas à piéger les trois éléments concernés (li, be et f), cette étude a mis en évidence l'existence d'ordres locaux, c'est-à-dire d'affinités, entre li et f, d'une part, et entre be et oh, d'autre part. Ces relations ont été démontrées par spectrométrie d'absorption infrarouge dans le domaine des vibrations d'élongation des groupements oh, sur des micas préparés par synthèse hydrothermale. L’incorporation de li est incompatible avec le maintien du caractère dioctaèdrique du mica, puisque li a tendance à se fixer dans les sites octaèdriques vacants, conduisant vers des compositions de type zinnwaldite, trilithionite, avec participation d'un constituant polylithionite, donc tetrasilicique, pour les compositions les plus évoluées. La corrélation entre teneurs en li et f, observée aussi bien dans le milieu naturel que dans les modèles experimentaux, résulte de la disparition locale, comme globale, du caractère dioctaédrique des micas concernes, elle-même contrôlée par la fugacité d'oxygène.