QCM : Équilibre géochimique magmatique — 24 questions

Explication

Deux éléments incompatibles restent dans le liquide dans des proportions qui conservent leur rapport initial, lequel demeure égal à celui du liquide primaire. La diminution de la fraction liquide modifie leurs concentrations absolues, mais pas leur rapport dans ce cas.

Explication

Le noyau contient principalement du fer, du nickel, du chrome et du soufre, tandis que le manteau est surtout constitué de magnésium, de silicium, d’oxygène, de fer et de calcium. Confondre les deux ensembles revient à attribuer au manteau la composition dominée par Fe et Ni du noyau.

Explication

Le volcanisme d’arc est généralement enrichi en Cs, Rb, Ba, Sr et K, tandis qu’il est appauvri en Nb et Ta, avec parfois des effets similaires pour Hf, Zr et Ti. La signature inverse correspondrait à une interprétation erronée des indicateurs d’arc.

Explication

Le grenat est stable dans le manteau à des profondeurs supérieures à 60 km et modifie les concentrations en terres rares lourdes lors de la fusion partielle. Une source située à faible profondeur n’est donc pas l’interprétation attendue pour une source à grenat.

Explication

Le remplissage progressif de la couche électronique f accroît la contraction lanthanidique, de sorte que le rayon ionique diminue de La vers Lu. L’augmentation du numéro atomique ne provoque donc pas une augmentation régulière du rayon.

Explication

La loi de Rayleigh relie la concentration dans le liquide à la concentration initiale, au coefficient global de répartition $D$ et à la fraction liquide restante. La température, la pression ou la viscosité peuvent influencer la cristallisation, mais elles ne constituent pas les paramètres énoncés par cette relation.

Explication

La substitution dépend principalement de la compatibilité entre la valence et le rayon ionique de l’élément trace et ceux de l’élément majeur. La concentration peut influencer la quantité incorporée, mais elle ne constitue pas le principal critère structural de substitution.

Explication

Un mélange résulte de la combinaison de magmas issus de sources différentes ou du renouvellement d’une chambre magmatique. Une assimilation correspond à l’incorporation de matériaux de l’encaissant dans le magma, et non à la combinaison de deux magmas.

Explication

Les éléments majeurs dépassent 1 % de la masse et les huit principaux éléments majeurs composent 99 % de la croûte terrestre. Le seuil inférieur à 0,1 % caractérise les éléments traces, pas les éléments majeurs.

Explication

Le grenat retient et fractionne préférentiellement les terres rares lourdes, ce qui produit une forte pente dans le spectre. L’idée qu’il contrôle principalement les terres rares légères correspond à la confusion signalée.

Explication

La croûte continentale présente généralement des anomalies négatives en Nb et Ta et une anomalie positive en Pb, signature qui souligne le rôle du volcanisme d’arc. Une anomalie positive en Nb et Ta ne correspond pas à cette caractéristique générale.

Explication

L’europium peut remplacer le calcium dans le plagioclase, et une cristallisation abondante de cette phase favorise donc une anomalie positive en Eu. Une anomalie négative est plutôt associée à la perte de plagioclase.

Explication

Les éléments incompatibles sont extraits préférentiellement et rapidement dans le liquide, surtout lorsque le taux de fusion est faible, tandis que les compatibles restent davantage dans le solide résiduel. L’inversion de ces comportements constitue la confusion classique entre les deux familles d’éléments.

Explication

La fusion partielle produit du liquide à partir d’une portion initialement solide du manteau, tout en maintenant une interaction avec le résidu solide. La formation de cristaux à partir d’un liquide correspond à la cristallisation fractionnée.

Explication

La différenciation terrestre suit l’accrétion, la ségrégation du noyau métallique, l’accrétion tardive ou « late veneer », puis la formation de la croûte. L’ordre proposé par la formation précoce de la croûte ne respecte pas cette succession.

Explication

La cristallisation fractionnée forme successivement des cristaux qui sont séparés du liquide résiduel. La production d’un liquide à partir d’un solide relève plutôt de la fusion partielle, et non de la cristallisation fractionnée.

Explication

Les éléments traces sont présents à moins de 0,1 % de la masse ; l’uranium, le thorium, le zinc et le strontium en sont des exemples. Les lanthanides constituent les terres rares, qui forment une catégorie distincte.

Explication

Les terres rares comprennent les lanthanides allant du lanthane au lutétium, de numéros atomiques 57 à 71, avec l’exception du prométhium qui n’est pas stable. Les éléments majeurs et les éléments traces sont classés selon leur abondance, et non selon cette série atomique.

Explication

Lorsque les rayons diffèrent de moins de 15 %, la préférence va à l’ion le plus petit, de plus forte valence ou de plus grande électropositivité. La concentration et la masse atomique ne sont pas les critères de préférence indiqués par cette règle de substitution.

Explication

Le mélange de deux composants magmatiques définit une droite pour les concentrations, alors qu’un rapport d’éléments produit généralement une hyperbole. La courbure de cette hyperbole dépend notamment du contraste entre les concentrations au dénominateur.

Explication

Les terres rares sont généralement trivalentes, mais l’europium peut adopter l’état Eu2+ et le cérium l’état Ce4+ dans certaines conditions magmatiques. Les autres combinaisons inversent ou modifient ces états d’oxydation.

Explication

Le coefficient de partage est défini dans une situation d’équilibre thermodynamique, alors que le coefficient de répartition décrit une distribution entre une phase minérale et un liquide sans poser cette hypothèse. La distinction porte donc sur le cadre thermodynamique et les phases considérées, non sur l’abondance crustale ou mantellique.

Explication

Le coefficient de partage mesure, à l’équilibre, le rapport des concentrations d’un élément entre deux phases minérales et dépend de la température pour les solutions diluées. La distribution entre une phase minérale et un liquide sans hypothèse d’équilibre relève du coefficient de répartition.

Explication

Les basaltes des dorsales médio-océaniques sont généralement appauvris en éléments incompatibles, alors que les basaltes insulaires océaniques sont enrichis dans ces éléments. La distinction porte donc sur les éléments incompatibles et non sur les éléments compatibles.