Rhéologie des pyroxènes calco-sodiques et de leurs phases rétromorphosées : approche expérimentale
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The rheological behaviour of omphacite is still unknown. Creep experiments were performed on polycrystalline aggregates of omphacite in a dead-load apparatus developed for very low strain rates. Prior the creep experiment, samples with different compositions were sintered in a piston-cylinder. X-ray and electron microprobe analyses proved specimens to be pure and homogeneous in composition. From the sintered samples, we prepared cubes (2x2x5 mm3) that were then deformed at strain rates varying from 10-10 to 10-6s-1 with axial compressive stresses between 30-350 MPa (for 850ʿC £ T £ 1100ʿC). For both natural and synthetic omphacite, a decrease in strain rate was systematically observed at the beginning of the experiments. The study of the kinetics of the transformation of omphacite showed that the destabilisation rate is maximum at the very beginning of the experiment and then decreases subsequently. The destabilisation rate follows Avrami's law with an exponent of 0. 5 suggesting a diffusion-controlled mechanism for the destabilisation. We propose that, at the beginning of the experiment, the samples deform by Transformation Induced Plasticity. The decrease stops after 10-20% destabilisation, beyond which we found E = 750 kJ. Mol-1 and a stress exponent n around 1. 7. This behaviour was observed in our fully transformed omphacite samples (mixture of diopside, nepheline and albite with very small grain size), as well as in pure fine-grained synthetic and natural diopside (with the same E and n). We suggest that diopside controls the deformation of omphacite after 10-20% destabilisation by a mechanism of GBS accommodated by Nabarro-Herring diffusion
Abstract FR:
Le comportement mécanique de l'omphacite, pyroxène calco-sodique de haute pression - basse température, est à ce jour méconnu. Sur des omphacites préalablement frittées sous pression de confinement en piston-cylindre, nous avons réalisé des essais de déformation en machine de fluage, c'est-à-dire à pression ambiante, en dehors du champ de stabilité de l'omphacite. Du stade initial, où l'échantillon est en totalité composé d'omphacite, à celui où ce minéral est en partie au moins remplacé par les produits de la rétromorphose (diopside, néphéline et albite), se succèdent en cours d'expérience deux périodes distinctes. La première, marquée par un net ralentissement des vitesses de déformation, est directement à mettre en relation avec le processus de déstabilisation qui affecte l'échantillon à ce moment-ci du test. L'étude de la cinétique de transformation de l'omphacite montre en effet un rapport étroit entre l'évolution des vitesses de déformation sous contrainte et celles de déstabilisation telles qu'enregistrées hors contrainte. On suggère que l'échantillon se déforme par plasticité de transformation selon le mécanisme de Greenwood et Johnson, c'est-à-dire selon un mécanisme assisté par la diffusion. Le ralentissement achevé, passé un certain taux de déstabilisation, les phases rétromorphosées contrôlent la déformation. Grâce à d'autres expériences spécialement réalisées sur ce minéral, cette dernière, on le montre, est imputable au diopside. L'énergie d'activation s'élève à environ 750 kJ. Mol-1 et l'exposant de contrainte à 1,7. Un mécanisme de glissement aux joints de grains accommodé par diffusion intracristalline est proposé.