Programme SVT BCPST : Ressources

Le minéral le plus abondant sur Terre a un p’tit nom depuis seulement 2014 ! Lire l’article PLS

LE NOM DES PHASES DE L’OLIVINE DANS LE MANTEAU

On a différencié trois phases en les nommant, par ordre de pression croissante, olivine α (alpha), olivine β (bêta) et olivine γ (gamma). Pour observer ces phases minérales, des recherches ont été menées dans des météorites puisque ces corps sont issus de puissants impacts les ayant extraits de leur corps parent dans la ceinture d’astéroïdes, puissants impacts ayant engendré des phases de hautes pressions que l’on retrouve dans le météorites qui sont des éjectas de ces collisions.

Ainsi, si l’ olivine (nom issu de sa couleur vert olive) a depuis très longtemps un nom, sa phase β a été observée en 1982 dans la météorite de Peace River (Alberta, Canada) et nommée wadsleyiteen l’honneur du cristallographe australien Arthur David Wadsley (1918-1969). L’olivine γ a, elle, été observée en 1969 dans une veine de choc de la météorite de Tenham (Australie) et nommée ringwoodite en l’honneur du géochimiste australien Alfred Edward Ringwood (1930-1993).

La limite manteau supérieur / manteau inférieur, correspondant à la discontinuité sismique de 670 km est une discontinuité physique majeure puisque certains plaques en subduction y trouve une “résistance” à la poursuite de leur subduction. Des expériences à très hautes pressions ( 25 GPa) mimant les conditions de cette limite, montrent que la ringwoodite subit non pas un passage vers une forme isochimique plus compacte mais une dissociation en deux phases distinctes selon la réaction :

(Mg,Fe)2SiO4 —> (Mg,Fe)SiO3 + (Mg,Fe)O.

L’oxyde de magnésium est le périclase, l’oxyde de fer est la wüstite et le mélange (Mg,Fe)O est appelé magnésiowüstite ou ferropériclase. La phase silicatée, elle, est cristallographiquement du groupe AXO3, dont la structure cristalline est voisine de celle de la pérovskite, CaTiO3, titanate (rare) naturel de calcium. De là découlent les noms de MgSiO3-perovskite = olivine à structure pérovskite ou Si-pérovskite ou pérovskite silicatée donnés initialement ; le nom de pérovskite, seul, étant un abus de langage.
Cette phase silicatée de très haute pression n’avait jamais été observée dans un échantillon naturel avant 2009. Elle n’a pu être observée à ce jour que dans une veine de choc de la météorite de Tenham (Australie). Une première observation ayant détruit le cristal lors de sa caractérisation cristallographique, deux chercheurs, Chi Ma (Caltech) et Oliver Tschauner (Univ. du Névada), ont repris les recherches en utilisant d’autres moyens d’investigation physique et ont pu décrire complètement cette phase dont le nom officiel est, depuis le 2 juin 2014, bridgmanite , en l’honneur du physicien américain Percy Williams Bridgman, prix Nobel de physique en 1946 pour ses travaux sur les systèmes permettant de reproduire de très hautes pressions en laboratoire.
Ainsi, depuis le 2 juin 2014, les phases silicatées majeures du manteau terrestre ont toutes un nom officiel : olivine, wadsleyite, ringwoodite, (Mg,Fe)2SiO4, pour le manteau supérieur, et bridgmanite, (Mg,Fe)SiO3, pour le manteau inférieur. Notons aussi que la discontinuité sismique au sommet de la couche D’’, à la base du manteau, est expliquée par certains chercheurs comme la marque d’une transition de phase isochimique de ce qui était alors encore appelé MgSiO3-perovskite vers une phase de très haute pression, la MgSiO3-post-pérovskite (généralement abrégée en post-perovskite). Cette phase silicatée de très haute pression, certainement impliquée dans la minéralogie et la dynamique de la couche D’’, mériterait sans doute d’être désormais appelée post-bridgmanite .