THERMOMÈTRES GÉOLOGIQUES ou GÉOTHERMOMÈTRES

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Étude des inclusions fluides

Cette méthode utilise les fluides emprisonnés dans des cavités par les cristaux au cours de leur formation. Ces fluides ne représentent pas un équilibre de haute température figé. Cependant, on suppose généralement qu'ils ont évolué en système clos depuis leur emprisonnement, c'est-à-dire qu'il n'y a eu ni fuite, ni apport de l'extérieur, ni réaction avec le cristal hôte.

Dans ces conditions, et pourvu que le fluide emprisonné ait une composition suffisamment voisine d'un corps pur, la détermination de sa densité donne des indications sur la pression et la température de remplissage de l'inclusion. En effet, à densité constante (ou encore, si l'on préfère, à volume d'inclusion constant, ce qui est sensiblement vérifié si le solide est suffisamment peu compressible et dilatable), le point figuratif du fluide décrit une courbe dans le plan P-T (isochore). Il suffit de déterminer un point de cette isochore pour l'identifier. On le fait généralement avec assez de précision en déterminant la température de l'équilibre biphasé (liquide-vapeur généralement), ce qui donne le point de l'isochore situé sur la courbe d'équilibre liquide-vapeur du corps pur considéré (H2O ou bien CO2 dans la plupart des cas). On peut voir, par exemple, le réseau des isochores du gaz carbonique.

Isochores du gaz carbonique

Dessin : Isochores du gaz carbonique

Isochores du gaz carbonique (d'après J. Touret). L'extrapolation à la pression de remplissage peut fournir la température, ou inversement. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Cette méthode est élégante et ne nécessite qu'un matériel relativement réduit (microscope équipé d'une platine chauffante et réfrigérante, pour observer l'apparition de l'équilibre biphasé). Les complications sont de deux ordres :

– Généralement, le fluide contenu dans l'inclusion n'est pas un corps pur. Néanmoins, cette condition est souvent suffisamment près d'être réalisée pour ne pas poser de problèmes trop sérieux. De la même manière, les corrections de dilatation thermique et de compressibilité à appliquer au cristal hôte ne soulèvent pas de difficultés.

– Ici, la difficulté est plus fondamentale : l'isochore ne fournit qu'une relation T = f (P) et, par conséquent, nécessite la connaissance indépendante de la pression de remplissage. Comme le dit E. Ingerson, la détermination de cette pression peut être très précise dans certains cas et guère mieux qu'une conjecture dans d'autres cas. En fait, certains auteurs préfèrent déterminer la température par d'autres méthodes et employer la méthode des inclusions fluides comme « manomètre ».

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Isochores du gaz carbonique

Isochores du gaz carbonique
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Équilibres univariants

Équilibres univariants
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Nickel : partage entre minéraux et verre

Nickel : partage entre minéraux et verre
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Phases magnétite et ilménites : composition

Phases magnétite et ilménites : composition
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Écrit par :

  • : physicien adjoint à l'Institut de physique du globe de l'université de Paris-VI

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Pour citer l’article

Marc JAVOY, « THERMOMÈTRES GÉOLOGIQUES ou GÉOTHERMOMÈTRES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/thermometres-geologiques-geothermometres/