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6.3 • Réactions entre solide-solide hydraté
Si la pente de la réaction est positive, cela signifie que l’ensemble des phases
produites (A+
) a un plus gros volume que l’ensemble de phases réactantes H.
On écrit V(A+
) > V(H). Ainsi, lorsque la profondeur (= P) augmente, le volume
des produits de la réaction augmente : ceci est contradictoire, puisque l’augmentation
de la profondeur doit s’accompagner d’une augmentation de la densité (diminution
de volume). La contradiction est levée si cette vapeur libérée par la roche, de faible
densité (gros volume), remonte vers la surface. Dans ce cas, V(A) < V(H).
Ce type de réaction a des conséquences importantes pour la préservation des paragenèses du métamorphisme. En effet, au cours de l’évolution rétrograde, la roche
préserve sa paragenèse de HT, car la réaction A +
= H ne peut pas se réaliser,
puisque la phase
a quitté la roche. Seul, un apport d’eau permettrait la rétromorphose. Mais même dans ce cas, cette rétromorphose a toutes les chances d’être
limitée. En effet, l’infiltration des fluides se fait à la faveur de fractures (fissures).
Cependant, nous avons noté que le volume des phases hydratées (de BT) est plus
élevé que celui des phases anhydres (de HT) : V(H) > V(A). En conséquence, lorsque
la réaction se réalise par infiltration d’eau, la fissure est rapidement colmatée par les
nouveaux minéraux « H ».
6.3.2 Pression partielle de fluide et champ de stabilité
des phases hydratées et carbonatées
Nous avons remarqué (paragraphe 1.3.3) que l’eau n’est pas le seul constituant de la
phase vapeur dans les roches ; plusieurs espèces chimiques de fluides peuvent être
présentes : H 2 O, CO 2 , CH 4 , N 2 , etc. Les deux premières sont les plus importantes en
volume. On définit une pression des fluides (P Fl ) qui est, en règle générale, égale à la
pression lithostatique (P L ). Elle est égale à la somme des pressions partielles des
différents fluides telle que P Fl =
+
+
+
+ … = P L .
Pour estimer l’influence des fluides sur la stabilité des réactions, nous simplifions
en considérant une phase fluide constituée du mélange H 2 O et CO 2 . On peut exprimer
la proportion respective de ces deux constituants dans la phase vapeur par le rapport
XH 2 O (fraction molaire) qui égale H 2 O/(H 2 O + CO 2 ). Dans le diagramme T versus
Figure 6.5 – Pente des réactions de déshydratation.
La pente des réactions de déshydratation est largement contrôlée par les propriétés
thermodynamiques de la phase
: à basses pressions, le volume de V est
important et la pente de la réaction faible. Lorsque P augmente, le volume de V
diminue, car sa compressibilité est importante : la pente s’accentue. À pressions
élevées, le volume de V devient faible et la pente de la réaction devient négative,
conformément à ce que nous avons discuté avec la figure 2.3. D’une manière
générale, cette figure s’applique aux réactions de dévolatilisation.
T
P
H
A
+
V
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
P H 2 O P CO 2 P CH 4 P N 2
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6.3 • Réactions entre solide-solide hydraté
Si la pente de la réaction est positive, cela signifie que l’ensemble des phases
produites (A+
) a un plus gros volume que l’ensemble de phases réactantes H.
On écrit V(A+
) > V(H). Ainsi, lorsque la profondeur (= P) augmente, le volume
des produits de la réaction augmente : ceci est contradictoire, puisque l’augmentation
de la profondeur doit s’accompagner d’une augmentation de la densité (diminution
de volume). La contradiction est levée si cette vapeur libérée par la roche, de faible
densité (gros volume), remonte vers la surface. Dans ce cas, V(A) < V(H).
Ce type de réaction a des conséquences importantes pour la préservation des paragenèses du métamorphisme. En effet, au cours de l’évolution rétrograde, la roche
préserve sa paragenèse de HT, car la réaction A +
= H ne peut pas se réaliser,
puisque la phase
a quitté la roche. Seul, un apport d’eau permettrait la rétromorphose. Mais même dans ce cas, cette rétromorphose a toutes les chances d’être
limitée. En effet, l’infiltration des fluides se fait à la faveur de fractures (fissures).
Cependant, nous avons noté que le volume des phases hydratées (de BT) est plus
élevé que celui des phases anhydres (de HT) : V(H) > V(A). En conséquence, lorsque
la réaction se réalise par infiltration d’eau, la fissure est rapidement colmatée par les
nouveaux minéraux « H ».
6.3.2 Pression partielle de fluide et champ de stabilité
des phases hydratées et carbonatées
Nous avons remarqué (paragraphe 1.3.3) que l’eau n’est pas le seul constituant de la
phase vapeur dans les roches ; plusieurs espèces chimiques de fluides peuvent être
présentes : H 2 O, CO 2 , CH 4 , N 2 , etc. Les deux premières sont les plus importantes en
volume. On définit une pression des fluides (P Fl ) qui est, en règle générale, égale à la
pression lithostatique (P L ). Elle est égale à la somme des pressions partielles des
différents fluides telle que P Fl =
+
+
+
+ … = P L .
Pour estimer l’influence des fluides sur la stabilité des réactions, nous simplifions
en considérant une phase fluide constituée du mélange H 2 O et CO 2 . On peut exprimer
la proportion respective de ces deux constituants dans la phase vapeur par le rapport
XH 2 O (fraction molaire) qui égale H 2 O/(H 2 O + CO 2 ). Dans le diagramme T versus
Figure 6.5 – Pente des réactions de déshydratation.
La pente des réactions de déshydratation est largement contrôlée par les propriétés
thermodynamiques de la phase
: à basses pressions, le volume de V est
important et la pente de la réaction faible. Lorsque P augmente, le volume de V
diminue, car sa compressibilité est importante : la pente s’accentue. À pressions
élevées, le volume de V devient faible et la pente de la réaction devient négative,
conformément à ce que nous avons discuté avec la figure 2.3. D’une manière
générale, cette figure s’applique aux réactions de dévolatilisation.
T
P
H
A
+
V
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
P H 2 O P CO 2 P CH 4 P N 2
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