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Bourse minéraux et fossiles de Sainte Marie aux Mines (Alsace) - 26>30 juin 2024

Obsidienne avec des bulles ?


mr42

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Les choux-fleurs sont sur l’échantillon B, il est plus transparent que C mais ce n’est pas du verre à vitre. Même en grossissant plus, ils restent flous.

Je continue à examiner, le caillou est petit mais il peut toujours rester des détails invisibles à l’oeil nu. La résolution des photos n’ira pas plus loin avec mon matériel.

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Un autre document intéressant concernant des obsidiennes du rift éthiopien (à 3 ou 400 km de l'endroit ou j'ai trouvé ces cailloux).

Voir en particulier la figure 7 qui montre une inclusion formée dans une obsidienne à bandes et qui a hérité de ces bandes. On retrouve la même géométrie : une sphère coupée par des plans parallèles.

Les plans d’hétérogénéité devaient exister avant la dévitrification mais la sphérulite en a gardé la marque.

Une fois la sphérulite déchaussée, quel serait l’aspect de la cavité ?

 

https://core.ac.uk/download/pdf/49304196.pdf

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Une sphérule de 3,35m de diamètre, ça vous tente?:http://www.geo.tu-freiberg.de/dynamo/Abb_Lehre/8-cooling-textures-2008.pdf

Ceci donne quelques éléments sur les températures de début et fin de croissance des sphérules par mesures de O18 (350/400 et 600-650°C): https://sites.baylor.edu/kenneth_befus/files/2015/07/2016-Befus-Oxygen-Isotopes-Spherulites-25mtr25.pdf

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Sacrés photos! Félicitations.

On distingue bien les parties grises, qui ressemblent au quartz et qui doivent être en fait de l'alpha cristobalite.

Minoritaire en proportion, un produit beige clair qui est probablement du feldspath.

Beaucoup de points noirs qui doivent être de minuscules cristaux de magnétite. Ils semblent parfois repoussés en périphérie (cf la +petite)

Sur la 1° photo, c'est indifféremment la cristobalite ou le feldspath qui est au contact de l'obsidienne. Contact net.

Sur la 2° photo, la périphérie des sphérules présente une zone de transition où la cristobalite ne semble pas exprimée. Zone de diffusion?

On n'observe pas les figures qu'on avait remarquées sur le fond des cavités laissées libres sauf, peut-être, à un endroit; mais c'est peu net.

590a52bcd6fd7_Sphrule1.thumb.jpg.ee432d190349cf4898e8d745bd5a4428.jpg

 

Il y a des sortes de filaments à l'extérieur de la petite sphérule de la 2° photo. En bas et à gauche.

C'est dans le verre ou c'est une marque d'abrasion en surface?

590a53ae1af1a_Sphrule2.thumb.jpg.fb999ff95b4c6589e740a5769873ca80.jpg

 

 

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Merci pour le compliment. Pour la qualité des photos, il y en a qui font bien mieux.

Il y a 9 heures, jjnom a dit :

Ils semblent parfois repoussés en périphérie (cf la +petite)

 

 

Non, la plus petite est en fait aussi grosse que l’autre mais elle est plus enfoncée et entourée par un rebord difficile à nettoyer. Le caillou a été nettoyé à la brosse à dent et au dentifrice mais contre les caries, il ne reste que la fraise...

 

Il y a 9 heures, jjnom a dit :

On n'observe pas les figures qu'on avait remarquées sur le fond des cavités laissées libres sauf, peut-être, à un endroit; mais c'est peu net.

C'est dans le verre ou c'est une marque d'abrasion en surface?

 

 

Ce n’est pas le même caillou. Les figures sont sur le C, ici on est sur le B. Ils ont manifestement des histoires différentes.

 

Il y a 9 heures, jjnom a dit :

Il y a des sortes de filaments à l'extérieur de la petite sphérule de la 2° photo. En bas et à gauche.

C'est dans le verre ou c'est une marque d'abrasion en surface?

 

 

Ce sont des rayures à la surface du verre. Malheureusement, la surface du verre présente de nombreux micro-défauts (elle a trainé en plein désert, exposée au sable et au vent) et tout ce qui est vu par transparence est peu net.

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Il y a 1 heure, mr42 a dit :

entourée par un rebord difficile à nettoyer

Donc du dépôt récent sans rapport avec le sphérule.

 

Il y a 1 heure, mr42 a dit :

Les figures sont sur le C, ici on est sur le B

J'avais bien compris.

 

Il y a 1 heure, mr42 a dit :

Ce sont des rayures à la surface du verre

Ok, Merci pour la réponse

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merci Kayou, c’est beaucoup plus lisible avec la retouche.

 

Le 03/05/2017 à 10:38, Kayou a dit :

extrait photo, retouches de contrastes.

P1170647a.thumb.jpg.e81d0ec54d9cb704d01ca60855d36151.jpg

 

On voit nettement la persistance des plans parallèles dans la zone fibro-radiée.

Ces variations de teintes pourraient marquer des différences de composition chimique même légères.

On peut supposer que les plans existaient avant la dévitrification voire même dès l’état liquide. La prise en masse rapide d’un liquide visqueux en surfusion peut très bien conserver une telle répartition.

 

La dévitrification est contrôlée par la diffusion. Le fait de retrouver les mêmes bandes dans les sphérulites signifie que les éléments en cause dans ces hétérogénéités ont été absorbés par les sphérulites.

Ces éléments ont modifié la teinte de l’obsidienne mais n’ont pas impacté la vitesse de croissance de la sphérulite dont le contour reste très régulier.

 

Dans le cas de l’échantillon C, on peut invoquer une situation analogue : la dévitrification d’une obsidienne à bandes.

Dans C, contrairement à l’obsidienne de Balshit, les éléments responsables de ces petites variations de composition chimique n’auraient pas eu de conséquence sur la couleur de l’obsidienne mais auraient modifié la vitesse de croissance des sphérulites… Il s’agit peut-être de variations de la teneur en eau...

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Oui, des microcristaux qui seraient plus stables que la phase vitreuse qui les entoure et qui n’auraient pas la possibilité de s’échapper par diffusion, c’est une explication simple.

En fonction de leur concentration, ils constitueraient une barrière de diffusion plus ou moins efficace avec un impact possible sur la vitesse de croissance…

 

Une autre question, j’ai lu dans un des documents que nous avons cités que la dévitrification s’accompagne d’une contraction. La réduction de volume serait d’environ 10 %. Sans une forte pression, ça doit faire pas mal de vide. Est-ce que les vides se concentrent systématiquement au coeur des sphérulites, ce qu’on voit bien sur certaines photos du web ? Peuvent-ils être responsables de certaines figures présentes dans les cavités de C, la matière beige n’étant alors qu’un remplissage ultérieur ?

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A en juger sur des microphoto du web, il y a des vides répartis dans toute la sphérule, entre les cristaux et donc, en fin de compte, présente une certaine porosité.

Et je n'ai pas d'explication pour les grosses cavités centrales de certaines sphérules. Je n'arrive pas à me faire à l'idée qu'une bulle de vapeur d'eau aurait pu préexister dans ce matériau, mais j'ai peut-être tort.

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Il doit se produire une petite décompression lors de la dévitrification.

Il y a de l’eau en trop puisqu’elle s’évacue par diffusion. Une partie de l'eau pourrait aussi passer dans des cavités.

 

Une autre question : la cristobalite n’est stable qu’à haute température. La dévitrification se produit à plus basse température. Pourquoi apparaît-elle plutôt que le quartz ?

http://www.geo.arizona.edu/xtal/geos306/fall08-15.htm

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Parce qu'on est à des conditions de pression de surface (1 atm). La polymérisation des magmas très visqueux (type rhyolite) débute très tôt, à haute température (on est tout à gauche du diagramme) ; la dévitrification est, j'imagine, synchrone mais contrôlée par la chimie du magma et la circulation de fluides (en particulier H2O).

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/obsidienne.xml#obsidienne

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Il y a 2 heures, mr42 a dit :

Il y a de l’eau en trop puisqu’elle s’évacue par diffusion. Une partie de l'eau pourrait aussi passer dans des cavités.


Pourquoi le "en trop"? Et de quelles cavités parles tu?

Pour les polymorphes du quartz, voir ici: http://www.quartzpage.de/gen_mod.html. Dans les sphérules, c'est de l'alpha cristobalite, métastable en dessous de 270°C.

 

 

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Il y a 9 heures, Lucailloux a dit :

Parce qu'on est à des conditions de pression de surface (1 atm). La polymérisation des magmas très visqueux (type rhyolite) débute très tôt, à haute température (on est tout à gauche du diagramme) ; la dévitrification est, j'imagine, synchrone mais contrôlée par la chimie du magma et la circulation de fluides (en particulier H2O).

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/obsidienne.xml#obsidienne

 

Merci Lucailloux, le document de l’ENS explique la formation des obsidiennes mais ne dit rien sur le processus de dévitrification.

 

Il y a 8 heures, jjnom a dit :

Pourquoi le "en trop"? Et de quelles cavités parles tu?

 

Le premier document cité par JF06 met en évidence le rôle de l’eau dans la formation des sphérulites. L’obsidienne contient plus d’eau que les sphérulites ne peuvent en absorber. L’eau restant dans l’obsidienne doit alors s’évacuer par diffusion et (selon cette publication) c’est cette diffusion qui contrôle la progression de la dévitrification.

Si l’eau trouve une autre porte de sortie, par exemple dans des vides créés par contraction, cela peut modifier la cinétique du phénomène.

 

Il y a 8 heures, jjnom a dit :

Pour les polymorphes du quartz, voir ici: http://www.quartzpage.de/gen_mod.html. Dans les sphérules, c'est de l'alpha cristobalite, métastable en dessous de 270°C.

 

Le document cité dit que la cristobalite alpha peut se former à basse température à partir de cristobalite bêta. Ceci nous ramène au problème du domaine de stabilité de la cristobalite bêta, stable uniquement au-dessus de 1470°C même à la pression atmosphérique.

Le document dit aussi que la cristobalite bêta métastable peut se former dès 1000°C à partir de silice vitreuse.

Ce serait alors une affaire de cinétique, comme le carbure de fer métastable dans les fontes et les aciers?

J'ai l'impression que là aussi, on n'a pas fait le tour de la question.

 

On trouve également dans le dernier document de jjnom cette très belle photo

 

http://www.quartzpage.de/px/cb_--_-_C002_1_org.jpg

 

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Pour ce qui est de la perte de volume, toujours dans cet  article sur le rôle de l'eau : "There is also a significant amount of void space due to the *10% volume contraction associated with crystallization, which we neglect in our calculations." ce qui ne correspond pas à quelques photos visibles sur le net.

Pour les bulles de gaz, il doit y en avoir aussi. Et si on combine la croissance de minéraux par dévitrification et les bulles, on doit obtenir quelques cavités conséquentes au sein des sphérules de cristobalites.  

On pourrait aussi s’intéresser aux "impuretés", voir les photos de cristobalites et de fayalites sur mindat.

 

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Mais de toute façon les magmas acides ne sont pas très chauds (par rapport à du basique), ils tournent aux alentours de 700°C. Les domaines de stabilités de ce diagramme de la silice sont définis uniquement en fonction de P et T et on si on s'y fie, à Patm et 700°C la cristobalite n'est pas stable.

C'est loin de représenter la réalité ; il faut ajouter à ces paramètres physiques de nombreux paramètres chimiques pour reconstituer plus fidèlement le système que l'on considère. Du coup, le domaine de stabilité réel d'une phase se définit au total dans un espace à 3-4-5-6... dimensions où les paramètres chimiques sont les potentiels chimiques de H2O, SiO2, ou d'autres cations à effet "cristallisant" dans notre cas. Au-delà de 3 dimensions c'est juste impossible à représenter !

Tout ça fait qu'au moment de la cristallisation de cristobalite, on était peut être en dehors du diagramme, dans un autre espace de composition chimique. Bref ce que je veux dire c'est qu'un diagramme de phase est à prendre avec des pincettes et notamment que celui-ci n'est pas adapté à cette composition de roche+fluide.

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Qu'il y ait une perte de volume, OK.

Mais rien ne dit comment se distribuent les vides. J'ai pu observer plusieurs lames minces de contenus de sphérules sur le web et les vides étaient dispersés dans la masse, entre les cristaux. Est-ce que, dans certains cas, ces micro vides pourraient se "regrouper" et forcément au centre? J'en doute fort.

Les teneurs en eau des obsidiennes seraient inférieures à 0.5%. J'ai souvent vu écrit 0.1%.Sous formes H2O et hydroxyle. Ca fait bien peu.

Les bulles dans les obsidiennes sont certainement minuscules (pas vu dans les lames minces mais le grossissement était peut-être insuffisant) et il en faudrait une grande densité pour générer des vides ne serait-ce que millimétriques.

Maintenant, je viens de voir que pour certains auteurs la zonation en bandes serait aussi liée à des cisaillements internes et ... à la densité de bulles.

De proche en proche, on arriverait à capter de + en + d'eau ce qui renforcerait la diffusion? Et permettrait si le système fonctionne assez longtemps d'atteindre des dimensions de sphérules allant jusqu'à plusieurs mètres?

Les vides entre les cristaux seraient-ils d'anciennes bulles?

Un papier supplémentaire sur les polymorphes du quartz. Pas récent mais des infos pouvant intéresser la question de la dévitrification: http://www.minsocam.org/msa/collectors_corner/arc/silicamin.htm

Et aussi celui-ci: http://www.minsocam.org/msa/collectors_corner/arc/tempmagmas.htm

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Pas mal le truc sur les cisaillements, quel auteur ?

Qu'il y ait perte de volume, soit, mais tout ne devient sûrement pas de la porosité... Il y a aussi des tensions et des fractures, ou, si on est en comportement encore ductile, micro cisaillements ou même contraction sans déformation, juste par fluage.

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Il y a 3 heures, Lucailloux a dit :

Tout ça fait qu'au moment de la cristallisation de cristobalite, on était peut être en dehors du diagramme, dans un autre espace de composition chimique.

 

Oui, c’est classique comme approche mais si c’est la bonne voie, on doit déjà apercevoir une extension du domaine de stabilité de la cristobalite sur de simples binaires SiO2+autre chose. Le passage du binaire au ternaire puis aux niveaux suivants est en général de moins en moins productif.

En restant dans ce qui est en accès libre sur le net, je ne trouve aucun effet notable sur les températures de transition mais on peut supposer que les articles les plus pertinents sont du domaine réservé.

 

Dans tous les cas, merci à tous pour cette sympathique discussion, je ne pensais pas que ce sujet nous emmènerait aussi loin. La complexité de la question est bien établie et ce ne sont pas nos échanges informels qui permettront de trancher. Il reste à espérer que dans quelque labo un thésard prenne le sujet en main.

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