QuestionS de Géochimie: Les éléments traces dans un magma

Bonjour!!

J'ouvre le bal des questions de Géol'!!
Dans mon module Géodynamique Interne j'ai une partie géochimie. J'ai quelques questions concernant les éléments en trace dans un magma.

Ma première question (surement très bête!) A quoi servent-ils? c'est un critère de determination d'un type de magma (MORB, OIB...)?

Ensuite j'ai compris les règles de Goldschmidt, la notion de coefficient de partage et les critères de compatibilité/incompatibilité.
J'ai écrit dans mon cours: "avec la fusion, les éléments en trace vont être extraits". Est ce parce qu'ils ont une "préférence" pour le liquide(magma)?

Ensuite j'ai écrit autre chose: "Les 40% supérieurs du manteau total à subi des fusions successives depuis son origine, il y a donc un appauvrissement en éléments traces". Je ne comprends pas pourquoi???

Ensuite j'ai un document avec l'exemple de fractionnement par le grenat: (ordonnée: les éléments traces (plus exactement les terres rares) et en ordonnée j'ai sample/chondrite
Pour un taux de fusion de 5% j'ai une forte pente négative, Tx de fusion 10% une pente moins forte, et de moins en moins forte jusqu'à 60% de Tx de fusion. Quelle explication peut-on donner? Plus le taux de fusion est important, plus l'enrichissement en éléments traces est faible pour le grenat? (la photocopie de la courbe est de très mauvaise qualité on ne verrai rien si je la mettais ici)

Et enfin concernant la signature isotypique des magmas et plus précisément la signature Sr/Nd
Rapports isotopiques du Sr: ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr: ⁸⁷Rb -------> ⁸⁷Sr (avec emission d'un rayon béta-)
on en arrive à D_Rb < D_Sr donc l'élément père est plus incompatible que l'élément fils.
On nous donne après un graphe de l'évolution chondritique avec 87Sr/86Sr en fonction du temps en Ga.


Et j'ai écrit comme commentaires: pour la courbe "liquide" Enrichi en Sr (donc en élément fils) et pour la courbe "solide" appauvri en Sr (sans vraiment savoir pourquoi... j'en était déjà à 2h45 de cours en géochimie et en ayant décroché depuis un moment je commmençais à m'arracher les cheveux)

exemple suivant: ¹⁴⁷Sm -------> ¹⁴³Nd (avec emission d'un rayon alpha)
on en arrive à D_Sm > D_Nd donc l'élément père est moins incompatible que l'élément fils.
On nous donne après un graphe de l'évolution chondritique avec 143Nd/144Nd en fonction du temps en Ga.


Et j'ai écrit comme commentaires: pour la courbe "solide" Enrichi en élément père et pour la courbe "liquide" appauvri en élément père. Et là je ne comprends pas du tout!!!


Je sais que ça fait beaucoup de question d'un coup mais j'espère que vous pourrez m'éclairer un peu plus sur ces points (du moins un bonne partie (si possible les 2 courbes sur les images)!!!!)

Merci Beaucoup!!!!

Julien

je commence à répondre (mais ceux qui ont passés l'agreg externe l année dernière sauront mieux)

Ma première question (surement très bête!) A quoi servent-ils? c'est un critère de determination d'un type de magma (MORB, OIB...)?

oui c 'est une des utilisations.

J'ai écrit dans mon cours: "avec la fusion, les éléments en trace vont être extraits". Est ce parce qu'ils ont une "préférence" pour le liquide(magma)?

cela dépend des éléments certains ayant une préférence pour le magma et d'autre le residu (cf compatibilité des éléments).

Et j'ai écrit comme commentaires: pour la courbe "solide" Enrichi en élément père et pour la courbe "liquide" appauvri en élément père. Et là je ne comprends pas du tout!!!

là je comprends pas ta question tu ne parle pas des mêmes éléments?
Rb est plus incompatible que Sr (donc Rb va dans magma et donne 87Sr donc le rappor(t 87Sr/86Sr sera plus élevé ce qui correspond àce que tu a écrit).par conte Sm moins incompatible que Nd .
je sais pas si j ai été clair (tu as un bon paragraphe clair et précis dans le livre p595 de sciences de la terre et de l univers Brahic)
flo

Ensuite j'ai un document avec l'exemple de fractionnement par le grenat: (ordonnée: les éléments traces (plus exactement les terres rares) et en ordonnée j'ai sample/chondrite
Pour un taux de fusion de 5% j'ai une forte pente négative, Tx de fusion 10% une pente moins forte, et de moins en moins forte jusqu'à 60% de Tx de fusion. Quelle explication peut-on donner? Plus le taux de fusion est important, plus l'enrichissement en éléments traces est faible pour le grenat? (la photocopie de la courbe est de très mauvaise qualité on ne verrai rien si je la mettais ici)

une pente négative signifie un enrichissement et non un appauvrissement

[/list]A quoi servent-ils? c'est un critère de détermination d'un type de magma (MORB, OIB...)?
Oui ils servent à identifier les magma et plus précisément les réservoirs sources (croûte, manteau sup, manteua inf...). Certains servent pour la radio chronologie. D'autre pour expliquer ou dater des phénomènes (exemple Hf pour la formation du noyau)

1. "avec la fusion, les éléments en trace vont être extraits". Est ce parce qu'ils ont une "préférence" pour le liquide(magma)?
   tout depend des éléments et de leurs coefficient de partage ==> certain préfère le liquide (K...) d'autre les solide (Mg...).
   
   

"Les 40% supérieurs du manteau total à subi des fusions successives depuis son origine, il y a donc un appauvrissement en éléments traces". Je ne comprends pas pourquoi???
Tu traite ici du manteau supérieur compris entre 70km et 660km. Des observation géochimique (comparaison des MORB E et N) montre que le manteau supérieur est appauvrie dans certains éléments en traces incompatibles (qui préfère les phases liquides). Les scientifiques expliquent cela par le fait que ce manteau à été l'objet de plusieurs fusions depuis sa formation qui ont accumulé les incompatibles dans les phases liquides qui ont été à l'origine des croûtes.

1. concernant la signature isotypique des magmas et plus précisément la signature Sr/Nd
   
   Pour comprendre le document il faut savoir ce qu'il raconte: Il explique la formation de la croûte continentale et son enrichissement en Sr et son appauvrissement en Nd.
   Il faut aussi tenir compte des périodes de désintégration de ces éléments radioactifs qui sont très grandes.
   
   Explication pour Rb/Sr:
   A t=0, formation de la Terre le rapport Sr87/Sr86 dépend des quantités initiales des 2 éléments. Ce rapport est fixé à 0.699 en référence à un calcul à partir d'une chondrite (BABI il me semble). L'évolution du rapport ne dépend que de la quantité de SR87 formé par la désintégration radioactive du RB 87 puisque Sr 86 est stable.
   Le rapport évolue donc en fonction du temps uniquement jusqu'à 2.5 GA. Là, suite à un changement de tectonique (ou autre cause...) la croûte continentale se forme par fusion du manteau et reste isolée. Lors de la fusion , le liquide formé accumule des incompatibles et notamment le Rb 87. Il s'en suit 2 évolutions différentes des 2 compartiments: le manteau appauvri en Rb 87 (donc en futur Sr 87!!!) et la croûte enrichi en Rb 87 ( donc en futur Sr 87!!!) ce qui explique les 2 courbes différentes.
   C'est grâce à ce document que lorsqu'on à une analyse de roche avec Sr87/Sr86 on peut déterminer le réservoir source.
   
   Pour le Nd/Sm c'est exactement l'inverse!!!
   Voilà
   
   

Quelle explication peut-on donner?
Il faudrait voir le document mais je pense qu'il s'agit d'expliquer la variation (diminution ) de quantité d'élément incompatible en fonction (de l'augmentation) du degré de fusion.

ien de particulier à ajouter ... sauf deux bouquins sont pas mal sur le sujet:
- structure et évolution du globe de Nougier (ellipses)qui reprend bien les histoires de fractionnement croute/manteau... hélas pas à la liste mais qui reste un bon livre pour les bases de la structure interne du globe et leur mise en place.
- géochimie isotopique d'Allègre qui est à la liste de l'agreg c'est sur (à vérifier pour le Capes) mais qui est dense et souvent trop poussé... mais les explications y sont !

voilà bon courage...

floryse

Bon ben zut, j'ai pas eu le temps de répondre !

Non, en fait, c'est génial, ça commence fort, je suis bien contente !

Merci à vous tous.

Et aussi, Julien, bravo, belle initiative de préparer M1 et CAPES en même temps... Je pense aussi que c'est inévitable cette année, avec ces réformes en route...

A bientôt

Catherine

Coucou
Juste un mot pour ajouter un livre à consulter pour la géochimie : le Vidal Géochimie (éditions Dunod)

Bon courage

Oui, il est peut être plus simple que le Allègre, qui, lui est très complet mais très indigeste à haute dose !

Oui Cat mais de toute façon la géochimie est indigeste à forte dose ! lol
Ce que je n'aime pas dans le Allègre c'est qu'on ne s'y retrouve pas facilement, je n'aime pas le découpage des chapitres. Dans le Vidal les choses sont plus claires.

Je suis d'accord pour le Allègre, surtout qu'il n'a pas d'index...

Courage

Catherine

Merci pour vos réponses à toutes mes questions... et quelle rapidité!! Je vais regarder ça de plus près quand je mettrai mon nez dans la géochimie ce week end!! La c'est bio végétale et immuno!
Je consulterai les bouquins que vous m'avez conseillé car quand je suis passé à la BU je n'avais rien trouver dans les ouvrages "généraux" de vraiment explicites!!
Encore merci!!

Cattina a écrit:Bon ben zut, j'ai pas eu le temps de répondre !
Et aussi, Julien, bravo, belle initiative de préparer M1 et CAPES en même temps... Je pense aussi que c'est inévitable cette année, avec ces réformes en route...

Ce n'est pas une belle initiative de le passer pendant mon M1... c'est juste que j'attends ce moment depuis tellement longtemps!! (et très impatiemment depuis que j'ai le bac!) alors j'allais pas ne pas le passer alors que pour le moment j'ai les diplômes nécessaires pour!!

J'ai encore une question...surement bête (je viens juste de remettre mon nez ds la géochimie...)
J'ai des spectres en éléments traces de différents magmas... c'est écrit sur mon poly: "Les spectres sont dits appauvris s'ils présentent une pente positive et enrichis s'ils présentent une pente négative"
Quand on dit appauvri/enrichi est-ce par rapport au manteau? ou à autre chose?

Normalement, on compare par rapport au manteau primitif de nature chondritique, mais il faudrait toujours préciser car dans certains cas on parle du manteau inférieur ou supérieur qui n'ont justement pas les mêmes compositions en LREE, HREE, isotopes.... C'est notamment important pour les rapports isotopiques (la composition du manteau inférieur se rapprochant de la composition de la Terre primitive tandis que le manteau supérieur a fait les frais de la croissance continentale.
Mais bon, ce sujet est le plus casse-tête (en mon sens) de la géologie car il faut tenir compte des mouvements de convection profonds, des contaminations entre les différentes structures, et du simple fait que toutes les connaissances sur ce sujet reposent en grande partie sur des simulations!!!

Merci Loïc!! Au moins j'aurai compris un petit truc sur les éléments en trace!!
Même avec toutes les explications que tout le monde m'a donné je comprends toujours pas ces pu...n de graphes que j'ai... la j'abandonne pour ce soir et je me plonge dans l'immuno... tellement plus simple!!

Julien

PtiJu38 a écrit:Quand on dit appauvri/enrichi est-ce par rapport au manteau? ou à autre chose?

Pour moi, (Source: Elément de Géol, Pomerol) :
On compare par rapport à la "compositions théoriques du manteau primitif de la Terre", cette composition étant estimées à partir des météorites chondritiques.

pour comprendre le support de comparaison: http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOMorigine.xml