L'interprétation des données géochimiques sur les granites à métaux rares (GMR) dont le granite de Beauvoir représente un bon exemple, peut se faire sur la base des modèles couramment utilisés en géochimie : cristallisation fractionnée ou en équilibre, fusion partielle en équilibre ; dans ce dernier cas, la fusion est généralement non-modale. Ces modèles impliquent des taux d'évolution très forts ou des taux de fusion très faibles.
Cependant, l'examen critique de ces modèles montre qu'ils peuvent se révéler inadaptés aux conditions de la genèse des GMR : la présence de phases se rééquilibrant peu pendant la fusion, telles que zircon, apatite ou monazite, rend quelque peu caduc le modèle à l'équilibre, pour de faibles taux de fusion. Un modèle de fusion en déséquilibre a donc été développé, en supposant une diffusion nulle dans les solides : cette hypothèse est symétrique à celle qui sous-tend le modèle de cristallisation fractionnée, mais l'équation résultante, linéaire, est de nature complètement différente. Des processus en déséquilibre créent donc une différence nette entre fusion et cristallisation.
De même, la précipitation de phases telles que zircon ou monazite interdit l'utilisation de la loi de Rayleigh sous sa forme usuelle : on montre qu'une forme différentielle de cette loi possède une validité extrêmement générale qui permet, moyennant la connaissance de la dépendance du rapport R entre les concentrations c’ dans le solide et c dans le liquide vis-à-vis de c et f, la modélisation du comportement de tout élément chimique.
Enfin, les propriétés très particulières des GMR permettent d'envisager l'influence de processus plus particuliers tels que thermogravitation ou immiscibilité ; une méthode de reconnaissance graphique est proposée.
Mots-clés : Modèle, Genèse, Granite, Métal rare, Fusion partielle, Diffusion, Immiscibilité
The geochemical interpretation of rare-metal granites (RMG), such as the Beauvoir granite, can be made in terms of several well-known models: fractional or equilibrium crystallization implies a high differenciation grade, due to very low partition coefficients for rare metals, while non-modal partial melting requires small degrees of melting.
However, a critical review of these models shows that they are sometime inappropriate to the conditions of RMG genesis: the equilibrium partial melting model is thus somewhat invalidated by the presence of phases with a low reequilibration ability, such as zircon, apatite or monazite, at least for very small degrees of melting. A disequilibrium partial melting model has therefore been developped, assuming there is no diffusion in the solid phase: although this hypothesis leads to the Rayleigh's law, when applied to crystallization phenomena, we obtain in this case a linear equation. If we note Pi the proportion of phase i participating to the melt and ci the concentrations, the resulting concentration in the liquid phase can be written as : c = ∑ pi.ci.
Disequilibrium phenomena thus create an important distinction between fusion and crystallization processes.
In the same way, precipitation of accessory phases such as zircon or monazite prohibits the use of the integrated form of the Rayleigh's law for the modelization of Zr or LREE behaviour respectively; a differential form: dc/c = (R-1).df/f where R is the ratio of the concentration in the solid to that in the liquid, and may therefore be taken as a variable, has a much more extensive validity which enables us to predict the behaviour of any element, as soon as the R-dependancy is known.
Finally, the properties of RMG may be considered as a favourable factor for the importance of more specific processes such as thermogravitation or liquation ; a graphic method is presented (figure 3) for the identification of these kinds of liquid-liquid interactions.
Dernière mise à jour le 24.01.2019