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TD3 – Nature des enveloppes terrestre: pétrologie et géochimie

TD3 – Nature des enveloppes terrestre: pétrologie et géochimie. Etude de la vitesse de propagation des ondes sismiques (P et S):  discontinuités séparant des enveloppes avec des propriétés physiques différentes (densité, rhéologie). Ces enveloppes sont aussi différentes d’un point de vue:

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TD3 – Nature des enveloppes terrestre: pétrologie et géochimie

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Presentation Transcript

  1. TD3 – Nature des enveloppes terrestre: pétrologie et géochimie Etude de la vitesse de propagation des ondes sismiques (P et S):  discontinuités séparant des enveloppes avec des propriétés physiques différentes (densité, rhéologie)

  2. Ces enveloppes sont aussi différentes d’un point de vue: (1) chimique (2) minéralogique Exercices: 1) Estimation des pourcentages en masse du noyau et du manteau 2) Comparaison des compositions de chondrite et de Terre totale – conclusions sur la formation de la Terre 3) Composition chimiques des enveloppes, roches et minéraux – liens génétiques 4) Fusion partielle du manteau et différenciation

  3. Ex1 – Estimation des pourcentages en masse du noyau et du manteau Equation de mélange Terre totale = a*noyau + b*manteau avec a + b = 1 FeOTerre = a*FeONoyau + (1-a)*FeOManteau a = (FeOTerre - FeOManteau) / (FeONoyau - FeOManteau) a = (35,92 - 7,10)/(95,77 - 7,10) = 0,325 donc pourcentage massique du Noyau = 32,5% et du Manteau 67,5%

  4. % M % N Règle du levier: la proportion de noyau dans la Terre totale est donnée par le bras de levier N opposé = N/(N+M) noyau Terre manteau

  5. volume du Noyau = 4/3 pi (6370-2900)3 = 1,7502 1011 km3 volume total = 4/3 pi (6370)3 = 1,0827 1012 km3 % volumique du Noyau = 16% % massique du Noyau = 32,5%  Difference de densité

  6. Ex2 – composition de la Terre et d’une chondrite C1 SiO2Terre = a*SiO2Noyau + b*SiO2Manteau

  7. Ex3 – composition chimiques des croûtes et du manteau Enveloppes Roches Minéraux Echelle  COMPOSITION CHIMIQUE

  8. Dans chaque enveloppe, on trouvera une série de roche qui lui est propre Chaque enveloppe se caractérise par une composition chimique différente (cf exo 1 et 2 – cas du manteau et noyau)

  9. Chaque roche se caractérise par une composition chimique Une roche est constituée de minéraux. La composition minéralogique d’une roche est fonction de la composition chimique de la roche et des conditions de cristallisation (P, T…)

  10. Composition minéralogique des roches (Diagrammes de Streickeisen) – roches riches en minéraux clairs Proportion modale de Quartz – Plagioclase – Feldspath alcalin

  11. Composition minéralogique des roches ultrabasiques (roches avec moins de 10 % de mineraux clair) Proportion modale d’olivine, cpx et opx

  12. Exo3: calcul du % en poids de SiO2 et MgO des minéraux Chaque minéral a sa propre composition chimique => calcul des masses molaires (g/mol ou g.mol-1) des oxydes => calcul des masses molaires des minéraux => calcul du pourcentage en poids de SiO2 et MgO dans chaque mineral

  13. => calcul des masses molaires des mineraux

  14. => calcul du pourcentage en poids de SiO2 et MgO dans chaque mineral Cas de l’olivine (Mg2 SiO4) Dans 1 mole d’olivine  1 mole de SiO2  2 mole de MgO Connaissant les masses molaire (masse par mole) % en poids de SiO2 dans Mg2SiO4 = MSiO2 / MMg2SiO4 * 100 % en poids de MgO dans Mg2SiO4 = MMgO / MMg2SiO4*2 * 100

  15. => calcul du pourcentage en poids de SiO2 et MgO dans chaque mineral

  16. Diagramme Sio2 vs MgO Manteau sup Manteau inf Croûte ocean. Croûte cont sup Croûte cont inf

  17. Manteau olivine harzburgite lherzolite Manteau sup Manteau inf pyroxene Anorthite

  18. Croûte basique – cr. continentale inférieure et cr. océanique pyroxène Basalte océanique Croûte ocean. Andésite Croûte cont inf Anorthite

  19. Croûte continentale supérieure Croûte cont sup Granite fK Albite

  20. Notion de différenciation chimique par fusion partielle Exemple de la croûte océanique et du manteau fusion partielle: roche init P = liquide B + résidu solide (Rs) application numérique dans le cas d’un taux de fusion partielle de 25 %:

  21. Résidu solide % liquide Roche initiale % residu liquide

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