Les péridots des pallasites

Par Roger WARIN

Que sont les péridots ?

Minéralogie : SilicateSilicate de magnésiummagnésium et de ferfer présent dans les roches basiquesroches basiques (basaltebasalte) et ultrabasiquesultrabasiques (péridotitepéridotite) dont la variété la plus courante est l'olivineolivine !

D'où proviennent ces péridots ?

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

Elles constituent un groupe de minérauxminéraux formant une solution solidesolution solide totale entre deux limites : la fayalitefayalite 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 bérylliumbéryllium y joue le rôle du siliciumsilicium et l'aluminiumaluminium 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 métalmétal est essentiellement constitué de fer. Le nickelnickel est en proportion plus faible, par exemple de 5% à 15%.

Image du site Futura Sciences

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 acideacide d'une tranche de la météoritemétéorite.

On peut obtenir les figures de Widmanstätten, étant donné la nature de cette phase métallique est proche de celle des octaédrites. Les chutes de pallasitespallasites sont peu nombreuses. On en connaît une cinquantaine. On estime que la vitessevitesse 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 manteaumanteau de l'astéroïdeastéroïde, 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 silicesilice dans ces conditions), sont en contact du fer et du nickel du noyau sous très hautes pressionspressions et températures. Des mélanges d'oxydes complètent la composition de cette zone inférieure du manteau : FeO + MgO + Al2O3Al2O3 + SiO2. Il y a aussi présence de phases chalcophileschalcophiles comme la troilite, FeS.

L'étude des roches ultramafiques à caractère basique, comme les gabbrosgabbros, permet peut-être une extrapolation. Imaginez quelques réactions chimiquesréactions 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.

Image du site Futura Sciences

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 mouvementsmouvements de convectionconvection remontent ces silicates vers une région du manteau plus riche en SiO2, MgO et CaO. Il s'ensuit de nouvelles modifications géochimiques, les ionsions 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.