Pourquoi l’apatite est un indicateur de magma riche en volatils

1. Qu’est-ce que l’apatite, chimiquement ?

L’apatite est un phosphate de calcium, dont la formule générale est :

\[ \text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3(\text{F, Cl, OH}) \]

Ce point est fondamental : l’apatite incorpore directement des volatils dans sa structure cristalline, en particulier :

• le fluor (F),
• le chlore (Cl),
• l’hydroxyle (OH, donc l’eau).

Elle est donc à la fois :

• un minéral phosphaté,
• et un minéral porteur de volatils.

2. Le phosphore : un élément incompatible… jusqu’à un certain point

Dans un magma basaltique ou mugéarite :

• le phosphore (P) est un élément incompatible,
• il ne rentre ni dans l’olivine, ni dans les pyroxènes, ni facilement dans les plagioclases.

Résultat : au cours de la cristallisation fractionnée, le phosphore s’accumule dans le liquide résiduel.

Mais le phosphore ne peut pas rester indéfiniment dissous dans le liquide.

Lorsque sa concentration devient suffisante, un minéral phosphaté doit cristalliser : c’est l’apatite.

3. Pourquoi l’apatite est liée aux volatils

L’apatite ne cristallise efficacement que si :

• le magma contient non seulement du P,
• mais aussi des volatils disponibles (F, Cl, H₂O).

Ces volatils :

• abaissent la température de cristallisation,
• augmentent la solubilité du phosphore,
• stabilisent l’apatite sur une large gamme de compositions.

Un magma pauvre en volatils peut rester sursaturé en P sans cristalliser d’apatite visible.

Ainsi :

• la présence constante et bien cristallisée d’apatite implique
• un magma durablement riche en volatils, pas seulement ponctuellement enrichi.

4. Pourquoi c’est important dans les doréites du Mont-Dore

Dans les doréites :

• l’apatite est systématiquement présente, même dans des laves relativement peu évoluées,
• elle apparaît comme phase précoce ou subcohérente, pas seulement tardive.

Cela implique que :

• les magmas étaient riches en volatils dès leur mise en place,
• probablement hérités :
  • d’une source mantellique métasomatisée,
  • ou d’une interaction prolongée avec des fluides (H₂O, F, Cl).

Ce caractère est cohérent avec :

• la stabilité des amphiboles et biotites,
• la diversité des phases alcalines tardives,
• et le contexte intraplaque alcalin du Mont-Dore.

5. Reformulation

La présence constante d’apatite indique que le magma était riche en volatils (H₂O, F, Cl). Le phosphore, élément incompatible, s’accumule dans le liquide au cours de la différenciation, mais la cristallisation d’apatite n’est possible que si des volatils sont disponibles pour stabiliser cette phase. L’apatite constitue ainsi un excellent traceur de magmas hydratés et enrichis en halogènes, caractéristiques des séries alcalines du Mont-Dore.