PARTIE 2 | La Terre interne actuelle
Définitions
Une transition de phase décrit le changement d’organisation d’un matériau, sous l’effet de
la pression et/ou de la température. Un minéral ou un liquide peut voir sa structure changer
(l’arrangement des atomes à l’échelle du nanomètre), ou même se transformer en plusieurs
phases. Les transitions de phases ne sont donc pas restreintes au changement d’état, et peuvent
avoir lieu pour un même état de la matière.
À une pression proche de 13 GPa (410 km) et une température de 1 400 °C,
l’olivine subit une modification de sa structure cristalline (figure 6.15). Lorsque
la pression augmente, sa structure orthorombique est conservée mais sa maille
élémentaire est densifiée. Ce minéral de haute pression est appelé wadsleyite.
Cette transition de phase produit un saut de densité de quelques pourcents, et un
saut de vitesses sismiques. La pression de la transition augmente avec la température (3 MPa °C"1). Ainsi, la transition de l’olivine s’effectuera à une profondeur
plus faible dans une plaque froide qui coule, et à une pression plus forte dans un
courant chaud ascendant.
À une pression proche de 18 GPa (520 km) et une température de 1 450 °C, la
wadsleyite se transforme à nouveau en un nouveau minéral : la ringwoodite
(figure 6.15). Sa structure cristalline est cubique. Cette transition de phase produit
un faible saut de densité, et un petit saut de vitesses sismiques. La pression de la
transition augmente aussi avec la température (5 MPa °C-1).
A environ 24 GPa (660 km) et 1 500 °C, la ringwoodite se décompose en deux
minéraux, la bridgmanite et la magnésiowüstite respectivement (figure 6.14) :
(Mg,Fe)2SiO4 -> (Mg,Fe)SiO3 + (Mg,Fe)O.
Plus qu'un réarrangement de la structure du cristal, il s’agit ici d’une transition de
phase majeure. Elle produit des sauts de densité et de vitesses sismiques importants.
La pression de la transition diminue avec la température (-2,5 MPa °C-1). Ainsi,
la transition de l’olivine s’effectuera à une profondeur plus élevée dans une plaque
lithosphérique froide qui s’enfonce, et à une pression plus faible dans un courant
chaud ascendant.
Figure 6.15
Structures
cristallines des
phases d’une
olivine entre 0 et
135 GPa, et 500 et
3 000 K. En haut, de
gauche à droite :
olivine, wadsleyite,
ringwoodite. En bas,
de gauche à droite :
bridgmanite et
post-perovskite.
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Définitions
Une transition de phase décrit le changement d’organisation d’un matériau, sous l’effet de
la pression et/ou de la température. Un minéral ou un liquide peut voir sa structure changer
(l’arrangement des atomes à l’échelle du nanomètre), ou même se transformer en plusieurs
phases. Les transitions de phases ne sont donc pas restreintes au changement d’état, et peuvent
avoir lieu pour un même état de la matière.
À une pression proche de 13 GPa (410 km) et une température de 1 400 °C,
l’olivine subit une modification de sa structure cristalline (figure 6.15). Lorsque
la pression augmente, sa structure orthorombique est conservée mais sa maille
élémentaire est densifiée. Ce minéral de haute pression est appelé wadsleyite.
Cette transition de phase produit un saut de densité de quelques pourcents, et un
saut de vitesses sismiques. La pression de la transition augmente avec la température (3 MPa °C"1). Ainsi, la transition de l’olivine s’effectuera à une profondeur
plus faible dans une plaque froide qui coule, et à une pression plus forte dans un
courant chaud ascendant.
À une pression proche de 18 GPa (520 km) et une température de 1 450 °C, la
wadsleyite se transforme à nouveau en un nouveau minéral : la ringwoodite
(figure 6.15). Sa structure cristalline est cubique. Cette transition de phase produit
un faible saut de densité, et un petit saut de vitesses sismiques. La pression de la
transition augmente aussi avec la température (5 MPa °C-1).
A environ 24 GPa (660 km) et 1 500 °C, la ringwoodite se décompose en deux
minéraux, la bridgmanite et la magnésiowüstite respectivement (figure 6.14) :
(Mg,Fe)2SiO4 -> (Mg,Fe)SiO3 + (Mg,Fe)O.
Plus qu'un réarrangement de la structure du cristal, il s’agit ici d’une transition de
phase majeure. Elle produit des sauts de densité et de vitesses sismiques importants.
La pression de la transition diminue avec la température (-2,5 MPa °C-1). Ainsi,
la transition de l’olivine s’effectuera à une profondeur plus élevée dans une plaque
lithosphérique froide qui s’enfonce, et à une pression plus faible dans un courant
chaud ascendant.
Figure 6.15
Structures
cristallines des
phases d’une
olivine entre 0 et
135 GPa, et 500 et
3 000 K. En haut, de
gauche à droite :
olivine, wadsleyite,
ringwoodite. En bas,
de gauche à droite :
bridgmanite et
post-perovskite.
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