Auteur : Paul Pillot - octobre 2009

Étude des quartz choqués de la limite Crétacé Tertiaire à l'aide du logiciel MinUSc

Place de l'activité dans le programme

En classe de Terminale S, "Couplage des événements biologiques et géologiques au cours du temps", après avoir étudié les caractéristiques de la Crise Crétacé-Tertiaire, on recherche les causes possibles de cette crise.
L'objectif de cette activité est de relier la présence de coesite au sein des quartz choqués à l'existence d'un impact météoritique.

Problème à résoudre

Dans la couche d'argile à la limite Crétacé on trouve des grains de quartz à l'aspect inhabituel (voir image ci-dessous).

Comparaison entre grains de quartz normaux et grains de quartz du type de ceux trouvés à la limite Crétacé-Tertiaire.
Source: Astroblème de Rochechouart (Wikipedia)

Les stries que présentent ces grains de quartz contiennent la plupart du temps du verre, mais quelquefois on peut-y trouver un minéral différent, la coesite.
Quel évènement à la limite Crétacé/Tertiaire peut être à l'origine de la formation de cette coesite au sein des grains de quartz ?

Méthode

Utiliser les fonctions du logiciel MinUSc pour comparer la structure, la composition chimique et la densité du quartz et de la coesite pour trouver la cause possible de ces stries.
Le logiciel MinUSc est utilisable en ligne ou téléchargeable à l'adresse suivante :

Démarrage du logiciel MinUSc

Les modèles moléculaires du quartz et de la coesite sont inclus dans la bibliothèque fournie avec le logiciel.

Exemple de résultat obtenu et interprétation

Structure des minéraux

Quartz	Coesite

Conclusion : Les deux minéraux sont constitués par les mêmes atomes (silicium et oxygène). La maille élémentaire de ces minéraux n'est pas la même (formes et tailles différentes).

Composition chimique

Quartz	Coesite

Conclusion : la maille élementaire du quartz contient 3 atomes de silicium pour 6 atomes d'oxygène, soit une formule chimique SiO₂, et une composition en % de masse d'éléments de 53% O pour 47% Si.
La maille élementaire de la coesite contient 16 atomes de silicium pour 32 atomes d'oxygène, soit une formule chimique SiO₂, et une composition en % de masse d'éléments de 53% O pour 47% Si.
La composition chimique du quartz et de la coesite est donc la même.

Masse volumique calculée par le logiciel

Quartz	Coesite
2,651 g.cm^-3	2,922 g.cm^-3

Conclusion : la densité de la coesite est plus élevée que celle du quartz. La coesite est une forme compacte du quartz. Les grains de quartz de la limite Crétacé-Tertiaire ont connu un évènement de compaction qui a aboutit à la formation de stries de coesite.

Sources

"Ce que disent les minéraux", P. Cordier & H. Leroux, ed. Belin - Pour la Science, 2008