Géochimie isotopique du lithium dans les basaltes-Géochimie des ...

tel-00344949, version 1 - 7 Dec 2008
3. Fractionnement des isotopes du lithium à l’échelle du cristal
3.2 MODELISATION D’EFFET DE DIFFUSION SUR LES ISOTOPES DU LI LORS DU
80
REFROIDISSEMENT D’UNE LAVE : LE CHOIX DE L’ECHANTILLON.
3.2.1 MODELISATION DU FRACTIONNEMENT ISOTOPIQUE LIE A LA DIFFUSION
Des modèles mathématiques peuvent être développés pour tenter de reproduire les
perturbations isotopiques liées à la diffusion �Crank, 1967�. Comme toujours lorsque l’on
tente de modéliser des processus naturels, la principale difficulté est le grand nombre de
paramètres
qui interviennent lors de ce processus:
- La géométrie du cristal et l’anisotropie de ce processus
- L’importance du déséquilibre en Li entre le
minéral et sa matrice
- Les conditions à l’interface solide/liquide
- L’histoire thermique �vitesse de refroidissement�
- Le coefficient de diffusion du Li �typique du milieu�
- La différence de vitesse de diffusion des deux isotopes �typique du milieu�
Le coefficient de diffusion du Li �D� est caractéristique de la phase minérale étudiée. Il
dépend directement de la températ ure en suivant une loi d’Arrhenius :
��� �.exp�
��
�
�� �
Dans cette équation: D0 est le coefficient de diffusion du Li dans le minéral considéré à
une température infinie, Ea est l’énergie d’activation du processus et R est la constante des
gaz parfaits. Cette expression met en évidence l’impact de l’évolution de la température �T
� au cours du refroidissement sur le coefficient de diffusion.
Un autre paramètre important dans la modélisation de ce processus est celui qui permet
de décrire le fractionnement isotopique au cours de la diffusion. En effet, pour que le
processus de diffusion ait un effet sur la composition isotopique du cristal, il faut que la
vitesse de diffusion relative des isotopes soit fonction de leur masse �Jambon, 1980�. Cette
relation
est décrite par l’équation suivante :