Métasomatose avec percolation et avec diffusion

Métasomatose avec percolation et avec diffusion

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Variation de la concentration C de certains constituants dans le fluide d'imprégnation en fonction de la distance x le long d'une colonne métasomatique (d'après D. Korjinskii).
a) Métasomatose avec percolation. La roche percolée mais non encore remplacée est représentée par la zone III qui renferme les minéraux quartz (Q = SiO2), muscovite (Mu = KAl3Si3O10 (OH) 2) et orthose (Or = KAlSi3O8) en équilibre avec la phase aqueuse. À température et pression fixées, cette roche forme un système invariant à quatre constituants SiO2, Al2O3, K2O, H2O où le nombre des phases est maximal. La zone 0 représente la source où les solutions affluentes, constamment renouvelées, sont sursaturées en SiO2 et très sous-saturées en Al2O3 et K2O, relativement aux minéraux de la zone III. La percolation provoque la dissolution de l'orthose au contact de III, puis, plus près de la source, de la muscovite. Ces deux phénomènes se produisent aux « fronts de remplacement » séparant les zones où la concentration des constituants intéressés subit une variation brutale se traduisant sur les courbes par une « marche d'escalier ». Entre ces limites, la composition de la solution et celle de la roche restent constantes, ce qui traduit l'équilibre entre la roche et la solution. Les trois constituants non volatils SiO2, Al2O3 et K2O sont dits « inertes » dans la zone III, où leur potentiel chimique dépend de leur teneur dans la roche. Dans la zone II, les constituants inertes ne sont plus que deux : SiO2 et Al2O3, car le potentiel chimique de K2O est imposé par la solution percolante, et non pas par la teneur initiale de ce constituant dans la roche métasomatique. K2O est dit « parfaitement mobile » et sa teneur, dans la zone II, dépend à la fois de la teneur en Al2O3 et de la concentration en K2O de la solution. Ainsi, en passant de la zone III à la zone II, la dissolution de l'orthose s'accompagne du passage de K2O à l'état de constituant parfaitement mobile, de telle sorte que le système, en perdant une phase, gagne un degré de liberté supplémentaire (µK2O). Le passage de la zone II à la zone I est marqué par la dissolution de la muscovite avec passage de Al2O3 à l'état de constituant parfaitement mobile. En I, on arrive ainsi à une zone monominérale de quartz qui ne renferme plus qu'un constituant inerte : SiO2. À la source même, le quartz est dissous, SiO2 devenant à son tour parfaitement mobile (zone 0).
b) Métasomatose avec diffusion. La diffusion des constituants SiO2, Al2O3 et K2O se produit entre la zone 0, représentant une fissure remplie par une solution de concentration constante, et la zone III, imprégnée par une solution intergranulaire immobile. La principale différence avec la figure précédente porte sur la variation progressive de la concentration de la solution interstitielle, pour certains constituants, dans les zones II et I. Les dissolutions se produisent aux points anguleux de la courbe, qui correspondent aux limites de zones avec changement dans la nature de l'assemblage minéral (et non pas seulement des compositions des phases associées).