T64000 Jobin-Yvon Jobin-Yvon

Mt. St. Helens, USA, 1980; photo by M.P. Doukas, USGS

Effet de l

Effet de l’’eau sur un silicateeau sur un silicate fondu fondu

600 700 800 900 1000 1100 1200

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

T g (K)

Teneur en H ₂O (poids %)

Rhyolite

HPG Andésite

Basalte Effet de l

Effet de l’eau dissoute’eau dissoute

Tg = transition vitreuse entre verre et liquide, correspond à une viscosité de 10¹³ Poises

T64000

T64000 Jobin-Yvon Jobin-Yvon

Platine Platine macro macro

Platine micro horizontale Platine micro horizontale

Motorisé et

Motorisé et confocalconfocal Platine micro verticale

Platine micro verticale Motorisé et

Motorisé et confocalconfocal

Excitatrices : -

Excitatrices : - LaserLaser Coherent Ar Coherent Ar -5W, 514, 488-5W, 514, 488……....

- Laser - Laser Coherent Kr Coherent Kr 5W, 647, 679, 7995W, 647, 679, 799……

19250 38500 57750 77000

300 600 900 1200

Intensité (coups)

Nombre d'onde (cm^-1)

b

Long (1977) I = I_obs * ν_o³[1-exp(-hcν/kT)] ν / (ν_o-ν)⁴

The h is the Planck constant, h=1.05458.10^-34 Js, k the Boltzmann constant; k=1.38066.10^-23 JK^-1, c the speed of light, c=2.9979.10¹⁰ ms^-1

T is the absolute temperature,

ν_o the wavenumber of the incident laser light ν the measured wavenumber in cm^-1.

5250 10500 15750 21000

300 600 900 1200

Intensité (coups)

Nombre d'onde (cm^-1)

a

0 20 40 60

300 600 900 1200

Intensité corrigée (coups)

Nombre d'onde (cm^-1)

c

0 20 40 60 80 100

300 600 900 1200

Intensité Normalisée (u.a.)

Nombre d'onde (cm^-1)

d

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0

2000 4000 6000 8000 1 10⁴ 1.2 10⁴ 1.4 10⁴

Fréquence, cm^-1

HH₂₂O +OH O +OH éétirementtirement

Si(Al)-0

Si(Al)-0 éétirementtirement

Spectre Raman

Spectre Raman rhyolite avec 3%H2Orhyolite avec 3%H2O

Behrens et al., Chem Geol (2006)

Bas5,38 Bas0,51 And3,99

Dac0,79 Dac6,2

AOQ7.27 AOQ4.49 Abt11,71

Abt0

2 familles de 2 familles de

silicates silicates fondus fondus

< 65 SiO

< 65 SiO₂₂ Verre anhydre Verre anhydre dépolymérisé, dépolymérisé,

QQ¹¹, Q, Q²²,Q,Q³³

> 65 SiO

> 65 SiO₂₂

Verre anhydre Verre anhydre

fortement fortement

polymérisé, polymérisé,

Majoritairemen Majoritairemen t Qt Q⁴⁴

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

AOQ3.64

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

AOQ3.64

Correction de Long

0 0.5 1 1.5

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

AOQ3.64

Correction de ligne de base

0 0.5 1 1.5

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

AOQ3.64

A

A

Teneur en eau = fct(Aw/As)

Behrens, Roux,

Behrens, Roux, Neuville Neuville Chem Geol Chem Geol (sous presse)(sous presse)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

A

A

Teneur en eau = fct(Aw/As) Verre basaltique

0 20 40 60 80 100 120

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

Correction de Long

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

Ligne de base

Condition opératoire : effet de la profondeur du point de focalisation Condition opératoire : effet de la profondeur du point de focalisation

0 20 40 60 80 100

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

AOQ6-O LN AOQ6-30 LN AOQ6-60 LN AOQ6-100 LN AOQ6-200 LN

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

=> Verre incolore = pas

=> Verre incolore = pas dd’’effet du point deeffet du point de

focalisation focalisation

0 20 40 60 80 100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Bas113-O LN Bas113-30 LN Bas113-60 LN

Intensité, u.a.

Fréquence, cm^-1

=> Verre noir = préférable

=> Verre noir = préférable de se focaliser en surface du de se focaliser en surface du

verre verre

Bas5,38 Bas0,51 And3,99

Dac0,79 Dac6,2

AOQ7.27 AOQ4.49 Abt11,71

Abt0

2 familles de 2 familles de

silicates silicates fondus fondus

< 65 SiO

< 65 SiO₂₂ Verre anhydre Verre anhydre dépolymérisé, dépolymérisé,

QQ¹¹, Q, Q²²,Q,Q³³

> 65 SiO

> 65 SiO₂₂

Verre anhydre Verre anhydre

fortement fortement

polymérisé, polymérisé,

Majoritairemen Majoritairemen t Qt Q⁴⁴

< 65 SiO₂ Verre hydraté

> 65 SiO₂

Verre hydraté

Dispersion résulte de Dispersion résulte de

spectre de qualité spectre de qualité

variable variable

Bas5,38 Bas0,51

And3,⁹⁹

Dac0,79 Dac6,2

AOQ7.27 AOQ4.49

Abt11,71

Abt0

Conclusions

L’eau joue un rôle fondamentale sur les propriétés physiques et la structure des verres et des silicates fondus.

Possibilité de déterminer la teneur en eau dissoute

dans un verre à l’aide de la spectrométrie Raman

sans préparation au préalable. Mais nécessite deux

calibrations en fonction de la teneur en silice.