L'index de différentiation
1. Qu’est-ce que l’index de différentiation (DI) ?
L’index de différentiation (Differentiation Index, DI) est un paramètre pétrochimique global introduit par Thornton & Tuttle (1960) pour quantifier le degré d’évolution d’un magma.
Il exprime la proportion de composants felsiques normatifs dans une roche magmatique.
Définition classique
Le DI est la somme des minéraux normatifs felsiques (norme CIPW) :
\[
\boxed{DI = Q + Or + Ab + Ne + Ks + Lc}
\]
où :
- Q : quartz normatif
- Or : orthose
- Ab : albite
- Ne : néphéline
- Ks : kalsilite
- Lc : leucite
Selon les auteurs, Ne, Ks et Lc peuvent être exclus ou inclus selon le type de séries.
2. Ce que mesure réellement le DI
Le DI ne mesure ni un processus, ni une température, ni un taux de fusion.
Il mesure un état : le degré d’enrichissement du liquide en composants felsiques.
Interprétation simple
- DI faible → magma primitif, mafique
- DI élevé → magma évolué, différencié
Ordres de grandeur
|
Roche | DI typique |
|---|
|
Péridotite | ≈ 0 |
|
Basalte | 10–30 |
|
Andésite | 30–60 |
|
Dacite | 60–80 |
|
Rhyolite | 80–95 |
3. Comment s’utilise le DI (historiquement)
Étape 1 : Analyse chimique majeure
- Oxydes majeurs (SiO₂, Al₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O)
Étape 2 : Calcul de la norme CIPW
- Transformation chimie → minéraux normatifs
Étape 3 : Calcul du DI
- Somme des phases felsiques normatives
Le DI était ensuite utilisé pour :
- comparer des roches d’une même série,
- suivre une tendance de différenciation dans un complexe magmatique.
4. Pourquoi le DI a perdu de l’importance
(1) Dépendance à la norme CIPW
La norme est :
- théorique
- sensible à l’oxydation
- mal adaptée aux roches hydratées ou alcalines complexes
Deux roches pétrologiquement différentes peuvent avoir un DI similaire.
(2) Ambiguïté pétrogénétique
Un DI élevé peut résulter de :
- cristallisation fractionnée,
- contamination crustale,
- mélange de magmas,
- fusion partielle crustale.
Le DI ne discrimine pas les processus.
Aujourd’hui on préfère :
- diagrammes Harker (MgO, FeO*, CaO),
- REE et éléments traces,
- indices comme Mg#, FeO*/MgO,
- modélisation thermodynamique (MELTS).
5. Pourquoi le DI reste utile pédagogiquement
Malgré tout, le DI est excellent pour :
Comprendre la différenciation
- lien entre chimie globale et évolution magmatique
Comparer des séries
- tholéiitique vs alcaline
- primitive vs évoluée
Introduire la norme CIPW
- passage composition → minéralogie normative
6. Ce que le DI n’est PAS
- un indicateur de taux de fusion partielle
- un thermomètre
- un indicateur direct de profondeur
7. Comment le présenter aujourd’hui
Formulation moderne et honnête :
>
L’index de différentiation (DI) est un paramètre pétrochimique historique, fondé sur la norme CIPW, qui permet d’estimer le degré d’évolution globale d’un magma. Bien qu’il ne permette pas d’identifier les processus pétrogénétiques à l’origine de cette évolution, il constitue un outil synthétique utile pour comparer des roches au sein d’une même série magmatique.