Les pouzzolanes et les basaltes
Les pouzzolanes et les basaltes Les pouzzolanes et les basaltes
ait pu être effectué au moyen d'un programme algébrique de routine. Le programme LCPC «minéraux» présente l'avantage de s'appuyer sur une logique chimique qui permet, à chaque stade, de donner une signification aux différentes opérations. L'organigramme que nous avons choisi suit d'assez près l'ordre de cristallisation du magma. L'alumine n'étant présente que dans les feldspaths et les feldspathoïdes* où elle est associée à raison d'un atome Al par équivalent Na, Kou 1/2 Ca, on commence par faire la somme de ces équivalents dont on retranche le nombre d'atomes d'aluminium. La différence trouvée représente l'excès de calcium qui va servir à former le diopside en consommant un atome de magnésium par atome de calcium. Le magnésium restant est affecté à la forstérite. On revient alors aux feldspaths et feldspathoïdes et on affecte la totalité du potassium à l'orthose. Restent sodium, aluminium (en quantité correspondant au sodium) et silice (déduction faite de celle des minéraux déjà calculés). Ce système de deux équations à deux inconnues (albite et néphéline) est résolu par un raisonnement par fausse supposition. 4. Application de la méthode aux échantillons moyens de cinq gisements Nous avons réalisé des échantillons moyens par mélange pondéré des différents spécimens en notre possession, en éliminant toutefois ceux qui présentaient des singularités flagrantes et récoltés comme tels, ainsi que les parties altérées qui nous auraient apporté d'inutiles complications. Ces échantillons ont été analysés par voie chimique après fusion au tétraborate de lithium, qui assure une attaque complète. Parallèlement, on a effectué le spectre de diffraction des rayons X. Les résultats sont donnés dans les tableaux III, IV, V**. TABLEAU III - Analyse chimique (%) Volvic Les Dômes Bizac Thueyts Corent SiO, 53,00 47,00 44,95 43,40 43,00 Al 20 3 16,00 12,40 14,55 14,00 13,40 Fe 20 3 9,94 13,00 13,22 12,05 13,00 Ti0 2 2,12 2,88 2,97 2,96 4,00 CaO 7,52 10,52 9,88 10,80 11,82 MgO 2,99 8,30 7,20 9,47 7,59 Nap 4,84 3,12 3,30 3,36 2,80 K 20 2,52 1,58 1,62 1,50 1,76 Perte au feu 0,59 0,58 2,09 2,63 2,25 Total 99,52 99,38 99,78 100,17 99,62 Anorthite Albite Orthose TABLEAU V Composition minéralogique calculée (%) Volvic Les Dômes Bizac Thueyts Corent 14,46 39,01 14,91 15,14 22,15 9,35 20,08 19,46 9,58 18,66 10,22 8,87 18,77 9,01 10,41 Total feldspaths 60,38 46,64 49,12 37,75 38,19 Néphéline 1,03 2,29 4,57 9,85 7,94 Total sialiques 61,41 48,93 53,69 47,60 46,13 Diopside Forstérite 17,77 0 28,81 5,19 22,51 5,31 27,16 3,23 31,01 7,77 Total fémiques 17,77 34,00 27,82 30,39 38,78 Hématite llménite TABLEAU IV - Analyse diffractométrique 7,82 4,03 10,10 5,51 10,25 5,64 9,00 7,60 9,09 5,62 Total accessoires 11,85 15,51 15,89 16,60 14,71 5 - Détermination des familles pétrographiques Les compositions étant maintenant définies qualitativement et quantitativement, il n'y a pas de difficultés pour préciser les familles auxquelles appartiennent les cinq pouzzolanes étudiées. On doit d'abord déterminer la nature des feldspaths. Il faut pour cela calculer le pourcentage d'anorthite (An), d'albite (Ab) et d'orthose (Or) rapporté au total feldspaths. Les résultats sont donnés dans le tableau VI. Dans le triangle représentatif de la composition des feldspaths (fig. 6), les points figuratifs se placent dans le domaine monophasé des plagioclases. Il n'y a donc pas de feldspaths alcalins (en tant que phase). On doit ensuite placer dans le triangle de Niggli le point représentatif de la composition des minéraux sialiques (fig. 7), ce qui oblige à calculer le pourcentage de néphéline rapporté au total des minéraux sialiques, soit les résultats du tableau VII. TABLEAU VI Volvic Les Dômes Bizac Thueyts Corent An (%) 24 33 41 50 49 Ab (%) 51 47 39 27 24 Or (%) 25 20 20 23 27 TABLEAU VU Volvic Les Dômes Bizac Thueyts Corent Néphéline (%) 1,7 4,2 8,5 21 17 Plagioclases (%) 98,3 95,8 91,5 79 83 Feldspaths aie. 0 0 0 0 0 Volvic Les Dômes Bizac Thueyts Corent Plagioclases fort fort fort fort fort Quartz absence absence absence absence absence Néphéline non décelé non décelé présence présence présence Diopside faible moyen moyen fort moyen Forstérite absence moyen faible fort moyen Ox. de fer présence présence présence présence présence Verre (%) 20 à 22 22 à 23 5 0 0 * Rappel des formules des minéraux: Albite: NaAISi308, Orthose: KAiSi 30 8, Anorthite: Ca Al2 Si 3 Os, Néphéline: Na Al Si 0„ Diopside: CaMgSi206, Forstérite: Mg2 Si0 4. ** Analyses effectuées par Mme Hautbout sous la direction de M. Louvrier. 110
Par suite de l'absence de feldspaths alcalins en tant que phase, le système sialique est biphasé, et le point représentatif de sa composition se situe sur la ligne Pf, d'autant plus près de P qu'il y a moins de néphéline. La frontière des classes IV et VI se trouvant à 10 % de feldspathoïdes, on en conclut que les pouzzolanes de Volvic, des Dômes et de Bizac appartiennent à la classe IV (plus précisément dans le champ 10) et que celles de Thueyts et de Corent sont à rattacher à la classe VI, champ 14. Compte tenu de la teneur en minéraux fémiques on peut voir en se reportant au tableau de nomenclature que les pouzzolanes de Volvic, des Dômes et de Bizac sont des andésites (fémiques inférieurs à 40) tandis que celles de Thueyts et de Corent sont des téphrites néphéliniques. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX La position relative des points figuratifs des cinq pouzzolanes étudiées dans les deux représentations est assez remarquable. Dans le triangle des feldspaths, ils dessinent un arc sur lequel ils se trouvent placés dans l'ordre suivant: Volvic, Les Dômes, Bizac, Thueyts, Corent. Dans le triangle de Niggli, ils sont placés dans le même ordre à une inversion près entre Thueyts et Corent. Signalons que l'ordre des tableaux de résultats a initia lement été défini par les teneurs en silice, classées dans l'ordre des valeurs décroissantes. Or, on constate que cet ordre est le même que celui trouvé sur le triangle de Niggli. On remarquera qu'en ce qui concerne les feldspaths, l'inversion de classement disparaît si l'on prend en compte le seul pourcentage d'anorthite dans les feldspaths. La coïncidence des classements par les trois critères (teneur brute en silice, teneur potentielle en anorthite ou en néphéline) n'est pas absolument inattendue. Elle confirme en fait une «évidence» pétrographique et pourrait passer pour une conséquence purement mathématique du mode de calcul adopté, la silice ayant dans les équations un poids supérieur aux au tres constituants. Le fait qu'au moins il n'y ait pas contradiction nous semble une justification méthodo logique qui n'est pas à négliger. Mais il y a plus, on constate en effet que la teneur en verre, déterminée sur les mêmes échantillons, suit également le même ordre décroissant, et cette remarque pourrait bien constituer la clé du problème que nous nous étions initialement posé. Les trois paramètres (teneur brute en silice, teneur potentielle en anorthite et en néphéline) étant liés, la teneur en verre est corrélée à chacun d'entre eux. La corrélation avec la teneur brute en silice, familière aux pétrographes pour des roches géographiquement et minéralogiquement éloignées les unes des autres s'imposait avec beaucoup moins d'évidence pour des minéraux a priori aussi voisins les uns des autres que le sont les pouzzolanes du Massif central. Par ailleurs, nous pensons que la relation de cause à effet n'est pas directe, mais qu'elle passe par l'intermédiaire de la teneur potentielle en anorthite. On peut en effet expli- Fig. 6 - Composition potentielle des feldspaths (V Volvic, D Les Dômes, B Bizac, T Thueyts, C Corent). Fig. 7 - Composition potentielle des composants sialiques(représentation de Niggli (V Volvic, D Les Dômes, B Bizac, T Thueyts, C Corent). quer rationnellement la formation de verre par une faible teneur potentielle en anorthite grâce aux consi dérations suivantes: — Au cours du refroidissement du magma, les plagio- clases qui cristallisent les premiers ont, par rapport au feldspath «potentiel», une composition enri chie en anorthite. La phase liquide s'enrichit corré lativement en composants alcalins (fig. 8). — Nous formulons l'hypothèse que le verre se forme par suite de la plus grande difficulté de cristallisa tion des feldspaths alcalins par rapport à l'anor- thite. — Les données de la littérature rendent plausible cette hypothèse. La synthèse de l'anorthite fut réa lisée dès 1915 par Rankin [7]. Il opérait au voisinage du point de fusion et la cristallisation était com plète. Jander et Pétri [8] l'ont obtenue plus tard à des températures beaucoup plus basses. Schairer et Bowen [9] sont parvenus en 1938 à faire naître des cristaux d'albite, mais ils avaient dû pour cela recuire pendant cinq années à 1 025 °C un verre de composition NaAISi 30 8. Pour l'orthose, ils renon cèrent au bout de six mois. m
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ait pu être effectué au moyen d'un programme algébrique<br />
de routine. Le programme LCPC «minéraux»<br />
présente l'avantage de s'appuyer sur une logique chimique<br />
qui perm<strong>et</strong>, à chaque stade, de donner une<br />
signification aux différentes opérations. L'organigramme<br />
que nous avons choisi suit d'assez près l'ordre<br />
de cristallisation du magma.<br />
L'alumine n'étant présente que dans <strong>les</strong> feldspaths <strong>et</strong><br />
<strong>les</strong> feldspathoïdes* où elle est associée à raison d'un<br />
atome Al par équivalent Na, Kou 1/2 Ca, on commence<br />
par faire la somme de ces équivalents dont on r<strong>et</strong>ranche<br />
le nombre d'atomes d'aluminium. La différence<br />
trouvée représente l'excès de calcium qui va servir à<br />
former le diopside en consommant un atome de magnésium<br />
par atome de calcium. Le magnésium restant<br />
est affecté à la forstérite.<br />
On revient alors aux feldspaths <strong>et</strong> feldspathoïdes <strong>et</strong> on<br />
affecte la totalité du potassium à l'orthose. Restent<br />
sodium, aluminium (en quantité correspondant au sodium)<br />
<strong>et</strong> silice (déduction faite de celle des minéraux<br />
déjà calculés). Ce système de deux équations à deux<br />
inconnues (albite <strong>et</strong> néphéline) est résolu par un raisonnement<br />
par fausse supposition.<br />
4. Application de la méthode aux échantillons<br />
moyens de cinq gisements<br />
Nous avons réalisé des échantillons moyens par mélange<br />
pondéré des différents spécimens en notre possession,<br />
en éliminant toutefois ceux qui présentaient<br />
des singularités flagrantes <strong>et</strong> récoltés comme tels,<br />
ainsi que <strong>les</strong> parties altérées qui nous auraient apporté<br />
d'inuti<strong>les</strong> complications.<br />
Ces échantillons ont été analysés par voie chimique<br />
après fusion au tétraborate de lithium, qui assure une<br />
attaque complète. Parallèlement, on a effectué le<br />
spectre de diffraction des rayons X. <strong>Les</strong> résultats sont<br />
donnés dans <strong>les</strong> tableaux III, IV, V**.<br />
TABLEAU III - Analyse chimique (%)<br />
Volvic <strong>Les</strong> Dômes Bizac Thueyts Corent<br />
SiO, 53,00 47,00 44,95 43,40 43,00<br />
Al 20 3 16,00 12,40 14,55 14,00 13,40<br />
Fe 20 3 9,94 13,00 13,22 12,05 13,00<br />
Ti0 2 2,12 2,88 2,97 2,96 4,00<br />
CaO 7,52 10,52 9,88 10,80 11,82<br />
MgO 2,99 8,30 7,20 9,47 7,59<br />
Nap 4,84 3,12 3,30 3,36 2,80<br />
K 20 2,52 1,58 1,62 1,50 1,76<br />
Perte au feu 0,59 0,58 2,09 2,63 2,25<br />
Total 99,52 99,38 99,78 100,17 99,62<br />
Anorthite<br />
Albite<br />
Orthose<br />
TABLEAU V<br />
Composition minéralogique calculée (%)<br />
Volvic <strong>Les</strong> Dômes Bizac Thueyts Corent<br />
14,46<br />
39,01<br />
14,91<br />
15,14<br />
22,15<br />
9,35<br />
20,08<br />
19,46<br />
9,58<br />
18,66<br />
10,22<br />
8,87<br />
18,77<br />
9,01<br />
10,41<br />
Total feldspaths 60,38 46,64 49,12 37,75 38,19<br />
Néphéline 1,03 2,29 4,57 9,85 7,94<br />
Total sialiques 61,41 48,93 53,69 47,60 46,13<br />
Diopside<br />
Forstérite<br />
17,77<br />
0<br />
28,81<br />
5,19<br />
22,51<br />
5,31<br />
27,16<br />
3,23<br />
31,01<br />
7,77<br />
Total fémiques 17,77 34,00 27,82 30,39 38,78<br />
Hématite<br />
llménite<br />
TABLEAU IV - Analyse diffractométrique<br />
7,82<br />
4,03<br />
10,10<br />
5,51<br />
10,25<br />
5,64<br />
9,00<br />
7,60<br />
9,09<br />
5,62<br />
Total accessoires 11,85 15,51 15,89 16,60 14,71<br />
5 - Détermination des famil<strong>les</strong> pétrographiques<br />
<strong>Les</strong> compositions étant maintenant définies qualitativement<br />
<strong>et</strong> quantitativement, il n'y a pas de difficultés<br />
pour préciser <strong>les</strong> famil<strong>les</strong> auxquel<strong>les</strong> appartiennent <strong>les</strong><br />
cinq <strong>pouzzolanes</strong> étudiées. On doit d'abord déterminer<br />
la nature des feldspaths. Il faut pour cela calculer le<br />
pourcentage d'anorthite (An), d'albite (Ab) <strong>et</strong> d'orthose<br />
(Or) rapporté au total feldspaths. <strong>Les</strong> résultats<br />
sont donnés dans le tableau VI.<br />
Dans le triangle représentatif de la composition des<br />
feldspaths (fig. 6), <strong>les</strong> points figuratifs se placent dans<br />
le domaine monophasé des plagioclases. Il n'y a donc<br />
pas de feldspaths alcalins (en tant que phase).<br />
On doit ensuite placer dans le triangle de Niggli le<br />
point représentatif de la composition des minéraux<br />
sialiques (fig. 7), ce qui oblige à calculer le pourcentage<br />
de néphéline rapporté au total des minéraux sialiques,<br />
soit <strong>les</strong> résultats du tableau VII.<br />
TABLEAU VI<br />
Volvic <strong>Les</strong> Dômes Bizac Thueyts Corent<br />
An (%) 24 33 41 50 49<br />
Ab (%) 51 47 39 27 24<br />
Or (%) 25 20 20 23 27<br />
TABLEAU VU<br />
Volvic <strong>Les</strong> Dômes Bizac Thueyts Corent<br />
Néphéline (%) 1,7 4,2 8,5 21 17<br />
Plagioclases (%) 98,3 95,8 91,5 79 83<br />
Feldspaths aie. 0 0 0 0 0<br />
Volvic <strong>Les</strong> Dômes Bizac Thueyts Corent<br />
Plagioclases fort fort fort fort fort<br />
Quartz absence absence absence absence absence<br />
Néphéline non décelé non décelé présence présence présence<br />
Diopside faible moyen moyen fort moyen<br />
Forstérite absence moyen faible fort moyen<br />
Ox. de fer présence présence présence présence présence<br />
Verre (%) 20 à 22 22 à 23 5 0 0<br />
* Rappel des formu<strong>les</strong> des minéraux: Albite: NaAISi308, Orthose: KAiSi 30 8, Anorthite: Ca Al2 Si 3 Os, Néphéline: Na Al Si 0„ Diopside: CaMgSi206,<br />
Forstérite: Mg2 Si0 4.<br />
** Analyses effectuées par Mme Hautbout sous la direction de M. Louvrier.<br />
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