L’olivine est un minéral faisant parti de la famille des minéraux silicatés à tétraèdres isolés, les Néosilicates, dont on distingue deux sous groupes (les Néosilicates vrais et les Néosubsilicates).

L’olivine ou le groupe des olivines (Mg,Fe)2SiO4 plus classiquement nommé les Péridots, forment une solution solide continue entre deux pôles magnésien (Fostérite : Mg2Si4) et ferrifère (Fayalite : Fe2SiO4).

Le nom de ce minéral fut attribué par le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner en 1790 en référence à la couleur verte de l’olive. En réalité sa couleur varie du jaune-verdâtre au vert olive et si elle est altérée son pôle ferreux devient rougeâtre.

Olivine est une solution solide, une série isomorphe, qui cristallise dans le système cristallin orthorhombique holoèdre (mmm), cf. la figure des propriétés physiques de l’olivine.

L’olivine est rarement présentée sous ses formes d’un cristal parfait automorphes, comme sur le schéma ci-dessus, parfois, en sections automorphes dans des roches volcaniques, mais plutôt en masse grenues nodulaires dans les autres cas.

L’olivine est présente fréquemment dans les roches ignées ultrabasiques et basiques, elle est essentiel dans les péridotites, constituant important des basaltes et gabbros.

On la retrouve aussi dans la composition minéralogique des météorites pierreuses.

L’olivine est l’un des plus important composant minéralogique constituant les (70% d’olivines) péridotites, qui constituent et composent à plus de 95% les roches du manteau supérieur de la Terre.




Les différentes phases de l’olivine à l’intérieur de la Terre

L’olivine étant avec les pyroxènes, un des constituants majeurs du manteau terrestre. Elle va au sein des différents assemblages minéralogiques, tel que le manteau « roches péridotites» (ou plus exactement selon le modèle minéralogique actuel : manteau pyrolitique), entrer dans la constitution des roches du manteau supérieur, constitué par exemple d’un environnement de roches péridotites (type faciès des lherzolite à spinelle) à des profondeurs de 80 km environ.

Au fur et à mesure que l’on pénètre dans les profondeurs du manteau terrestre,, les conditions de pressions et de températures et d’autres paramètres physico-chimiques vont évoluer et amener l’olivine à changer sa structure cristallographique pour acquérir une structure de plus en plus compacte, en équilibre avec les nouvelles conditions de pression et de températures plus élevées.

Ainsi, les transformations de l’olivine en passant par ses différentes phases polymorphes de haute pression vont être responsables des 3 principales discontinuités sismiques dans la zone de transition. (Entre 410 Km, 520 Km et 670 Km de profondeur) Ces données ont été établies à la suite de diverses expérimentations en laboratoire sous presse à multi-enclumes pour reconstituer les conditions de pression et température à l’intérieur de la Terre.

Olivine ----> Wadsleyite ----> Ringwoodite ----> Ferropériclase

---- Augmentation de + en + forte de la pression vers le manteau profond ---


l’olivine et la fusion partielle du manteau supérieur

A la rencontre des conditions thermodynamiques favorables à l’apparition d’un début de fusion partielle au niveau des joints de grains constituant l’assemblage minéralogique des roches du manteau terrestre ( par exemple dans une Lherzolite à spinelle), des gouttelettes de liquide de fusion apparaissent. Ainsi les péridotites de l’asthénosphère peuvent être le siège de domaine de fusion partielle, et si le taux de fusion dépasse 7%, les gouttelettes de liquides s’accumulent et se connectent entre elles pour former un film liquide puis un « réseaux liquide intra-granulaire. Un réservoir de magma liquide se constitue. (Par exemple les conditions liées à une décompression quasi-adiabatique du manteau peuvent générer de telle poche de liquide magmatique).

Lors de la fusion partielle des péridotites du manteau, (par exemple à 40 Km de profondeur), l’olivine sera le principal minéral réfractaire à la fusion, et la péridotite(Lherzolite) va subir la transformation suivante :

Lherzolite (olivine + orthopyroxène + clinopyroxène) ----> liquide de fusion + Harzburgite (orthopyroxène + olivine)

Ainsi le manteau non fondu s’enrichi en olivine et s’est appauvri en éléments hydromagmaphiles (qui ont une affinité à migrer dans la phase liquide). Le liquide magmatique peut être extrait. Si la fusion se poursuit avec des taux plus important, on à la transformation suivante :

Harzburgite (orthopyroxène + olivine) ----> liquide de fusion + Dunite (>90% olivine).

Le manteau ainsi peut s’enrichir progressivement en olivine au fur et à mesure des degrés de fusion partielle et constitué des assemblages de roche à olivine, des Dunites, qui peuvent être échantillonnées lors de la remontée de certains magmas vers la surface, par exemple sous forme de nodule d’olivine dans des coulées de lave de basalte alcalin.


l’olivine et la cristallisation fractionnée

Selon les environnements géodynamiques, on peut avoir en contexte de zone de subduction, de zone d’extension (dorsale océanique), ou zone de type point chaud, des productions de magmas de compositions différentes. Ces magmas peuvent remonter vers la surface par le biais de différents mécanismes physico-chimiques et conduire à approvisionner un réservoir magmatique, siège d’un futur potentiel système d’alimentation d’un édifice volcanique en surface. Au cours de la remonter ou à la sortie en surface via une éruption, le la roche en fusion va commencer sont processus de refroidissement et de cristallisation fractionnée. Pour des magmas appauvris ou faiblement riche en silice (SiO2), le premier minéral qui va cristalliser sera l’olivine.

Parfois lors de remontées rapide de magma issu de la source et émis rapidement par une éruption volcanique, l’olivine cristallisée peut piéger des gouttelettes du liquide magmatique initial, présentent sous forme d’inclusion fluide.