Les feldspaths plagioclases
Généralités
Les feldspaths sont construits sur le même modèle.
Toutefois, des substitutions \(\textrm{Si}-\textrm{Al}\) peuvent se produire. \(\textrm{Al}^{3+}\) est donc incorporé dans les sites tétraédriques en substitution de \(\textrm{Si}^{4+}\).
Méthode :
Multiplions la formule \(\left[ \textrm{SiO}_2 \right]\) par \(4\) \(\longrightarrow\) \(\left[ \textrm{Si}_4\textrm{O}_8\right]\).
On substitue alors un \(\textrm{Si}^{4+}\) par un \(\textrm{Al}^{3+}\) \(\longrightarrow\) \(\left[ \textrm{Si}_3\textrm{AlO}_8 \right]^{-}\) (une charge négative apparaît) ;
on compense alors la charge électrique par un cation monovalent \(\textrm{K}^{+}\) : feldspath potassique \(\left[\textrm{Si}_3\textrm{AlO}_8\right] \textrm{K}\) ou \(\textrm{Na}^{+}\) : albite \(\left[ \textrm{Si}_3 \textrm{AlO}_8 \right]\textrm{Na}\)
On substitue deux \(Si^{4+}\) par deux \(Al^{3+}\) \(\longrightarrow\) \(\left[\textrm{Si}_2\textrm{Al}_2\textrm{O}_8\right]^{2-}\)(deux charges négatives apparaissent) ;
on compense la charge électrique par un cation bivalent \(\textrm{Ca}^{2+}\) : anorthite \(\left[\textrm{Si}_2\textrm{Al}_2\textrm{O}_8\right]\textrm{Ca}\)
Les ions \(\textrm{Na}^{+}\) et \(\textrm{Ca}^{2+}\) ont des rayons ioniques voisins; ils peuvent alors se substituer.
La série entre l'albite et l'anorthite s'appelle la série des plagioclases[1] ; sa formule générale est : \(\left(\textrm{Na}, \textrm{Ca}\right) \left[ \textrm{Si}_2 \textrm{Al} \left( \textrm{Si}, \textrm{Al} \right) \textrm{O}_8\right]\)
Une autre façon de l'écrire est de déterminer précisément la quantité de silicium et d'aluminium dans le plagioclase.
Appelons \(x\) la fraction molaire de silicium qui reste après substitution par l'aluminium dans le plagioclase. La formule peut s'ecrire : \(\left[ \textrm{Si}_{2+x} \textrm{Al}_{2 - x} \textrm{O}_8\right] \left( \textrm{Na}_x, \textrm{Ca}_{1-x}\right)\)
La fraction molaire d'albite dans le plagioclase peut être déterminée grâce à l'utilisation de méthodes puissantes, telle que la microsonde dont nous re-parlerons ou à des méthodes optiques plus simples (méthode de Michel-Levy).
La formule que nous venons d'écrire est une formule structurale, c'est-à-dire qu'elle comprend des informations sur la structure (notation entre crochets) et la composition, c'est-à-dire la fraction molaire de chaque élément dans le minéral. La formule strcuturale d'un minéral dépend de beaucoup de facteurs, notamment de la disponibilité des élements dans le magma qui est en train de cristalliser et de la compétition entre les différentes phases minérales en train de cristalliser.
Reconnaissance des plagioclases au microscope
Le critère le plus facilement reconnaissable pour l'identification des plagioclases au microscope est l'existence de macles polysynthétiques, dites "en pyjama".
Détermination de la teneur en anorthite des plagioclases (méthode de Michel-Levy)
Le principe de la méthode est de mesurer l'angle entre \(Np\) et le plan d'accolement des macles polysynthétiques.
Cet angle est fonction de la teneur en anorthite du plagioclase
Méthode : Choix de la section
La section doit être judicieusement choisie. Elle doit répondre à trois critères :
1 _ En position nord-sud, les différentes lamelles du plagioclase doivent présenter la même teinte de biréfringence (c'est la position d'égal éclairement).
2 _ Les angles d'extinction de chacune des familles de macles par rapport à la position d'égal éclairement doivent être identiques (\(\textrm{a}_1=\textrm{a}'_1\)). Cet angle sera noté avec précision.
3 _ En tournant de 45° par rapport à la position d'égal éclairement, les différentes lamelles ont même teinte et même intensité, les plans de macle ne sont plus visibles (c'est la position d'éclairement commun).
La section apparaît alors homogène :
Méthode : Repérage du N'p de la section
Ce repérage se fait à l'aide de la lame d'onde
Méthode : Report de l'angle dans l'abaque :
Deux cas se présentent ici :
Si \(\textrm{a} > 19°\) : il y a alors une seule solution (\(\textrm{\%An} >36\))
Si \(\textrm{a} < 19°\) : il y a deux solutions possibles. L'indétermination est levée en comparant la réfringence du plagioclase avec celle du baume du Canada (ou du quartz) par la méthode du liseré de Becke
Si la réfringence du plagioclase est supérieure à celle du baume : \(\textrm{\%An} >20\)
Si la réfringence du plagioclase est inférieure à celle du baume : \(\textrm{\%An} < 20\)