Les péridots des pallasites

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Roger WARIN

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Introduction passionnante sur les péridots, des silicates de magnésium et de fer présents dans les roches basiques (basalte) et ultrabasiques (péridotite) dont la variété la plus courante est l'olivine.

  
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Les péridots des pallasites

 Par Roger WARIN

Que sont les péridots ?

Minéralogie : Silicate de magnésium et de fer présent dans les roches basiques (basalte) et ultrabasiques (péridotite) dont la variété la plus courante est l'olivine !

D'où proviennent ces péridots ?

Les olivines sont des silicates de fer et de magnésium, très abondants également dans les roches volcaniques. En réalité, on doit parler du groupe de l'olivine car il y en a toute une série.

Elles constituent un groupe de minéraux formant une solution solide totale entre deux limites : la fayalite Fe2+2SiO4 et la forstiérite Mg2SiO4

A ce groupe appartiennent aussi la liebensbergite et la téphroïte. La formule générale est A2+SiO4 avec A2+ = Fe, Mg, Mn, Ni.

Les monocristaux d'olivine et ses pierres taillées sont traditionnellement appelés des péridots. A ce type de structure, on peut également rattacher le chrysobéryl Al2BeO4.

Le béryllium y joue le rôle du silicium et l'aluminium remplace le magnésium ou le fer.

La composition de l'olivine varie avec la nature de la chute mais la moyenne approche 65% en forstiérite, l'olivine magnésienne. Ses nodules sont enchâssés dans un réseau métallique continu (35% en moyenne). Ce métal est essentiellement constitué de fer. Le nickel est en proportion plus faible, par exemple de 5% à 15%.

Ce milieu est plutôt complexe mais la présence de cristaux de kamacite, de taenite et de plessite est mise en évidence par une légère attaque acide d'une tranche de la météorite.

On peut obtenir les figures de Widmanstätten, étant donné la nature de cette phase métallique est proche de celle des octaédrites. Les chutes de pallasites sont peu nombreuses. On en connaît une cinquantaine. On estime que la vitesse de refroidissement est de 2 à 10 C° par Ma (million d'années).

L'analyse des météorites montre que les olivines se forment probablement à la frontière intérieure du manteau de l'astéroïde, au contact de la graine de Fer-Nickel, là où les conditions sont les plus strictes.

Dans cette interphase, les matériaux silicatés du manteau contenant SiO2 (en fait, un verre de silice dans ces conditions), sont en contact du fer et du nickel du noyau sous très hautes pressions et températures. Des mélanges d'oxydes complètent la composition de cette zone inférieure du manteau : FeO + MgO + Al2O3 + SiO2. Il y a aussi présence de phases chalcophiles comme la troilite, FeS.

L'étude des roches ultramafiques à caractère basique, comme les gabbros, permet peut-être une extrapolation. Imaginez quelques réactions chimiques quelque peu « anthropomorphiques » reste une gageure car les paramètres régissant ces réactions sont vraiment inhabituels pour le chimiste. De telles réactions chimiques à l'état fondu dans des conditions aussi sévères n'ont pas été expérimentées. Leur caractère ionique doit être prononcé.

On peut imaginer un bilan du genre : 2FeO + SiO2 Fe2SiO4 (Fayalite) alors que MgO reste en complétion pour former la forstiérite Mg2SiO4.

La réaction est évidemment moins d'être totale et on obtient en réalité une solution solide de composition très variable en fer et magnésium dans l'olivine (Fe, Mg) 2SiO4.

Lors du refroidissement progressif et extrêmement lent de la partie inférieure du manteau de l'astéroïde différencié, l'olivine est l'un des premiers mentaux qui cristallise, ce qui déplace l'équilibre préexistant. Il s'ensuit des modifications de compositions de cette zone avec appauvrissement en silice.

On peut aussi envisager que les mouvements de convection remontent ces silicates vers une région du manteau plus riche en SiO2, MgO et CaO. Il s'ensuit de nouvelles modifications géochimiques, les ions Mg2+ se substituant partiellement ou totalement aux ions Fe2+ : 2Mg++ + Fe2SIO4 (Fayalite) à Mg2SiO4 (Forstiérite) + 2Fe++.

La forstiérite elle-même n'est pas stable en présence d'un excès de SiO2. : Mg2SiO4 (Forstiérite) + SiO2 à Mg2Si2O6 (enstatite).

Cette dernière réaction est aussi donnée à titre d'exemple, pour montrer une origine possible de l'enstatite, l'un des pyroxènes trouvés dans les météorites pierreuses.