Bimodal distribution of the solid products in a magmatic chamber: Modelling by fractional crystallization and coupling of the chemical exchanges with the differential melt/solid transport

International audience; Our aim is to explain the possible bimodality of the compositions of the magmatic rocks of the same province. In order to do so, we present a model for the crystallization of a magmatic chamber, coupling the three phenomena: solidification, sedimentation, chemical reactions between the solid and the liquid. These three phenomena make two independent dimensionless parameters appear: the ratios of the solidification rate to the transport velocity, and of the chemical kinetics to the transport velocity. The model is written for one independent chemical component. It is shown that, for certain values of the dimensionless parameters, the chemical composition of the chamber can present a bimodal distribution, starting from uniform initial conditions. This model shows that the coupling between three elementary phenomena is enough to explain the bimodality, or more generally the appearance of discontinuities of chemical compositions, without making any additional assumption. ==================================================== Nous cherchons à rendre compte de la bimodalité possible des compositions des roches magmatiques d'une même province. Pour cela, nous présentons un modèle de cristallisation d'une chambre magmatique couplant les trois phénomènes : solidification, sédimentation, réactions chimiques entre le solide et le liquide. Ceux-ci font apparaître deux paramètres sans dimension indépendants, exprimant les rapports respectifs de la vitesse de solidification sur la vitesse du déplacement solide/liquide, et de la cinétique d'échange sur la vitesse de déplacement. Le modèle est écrit pour un constituant chimique indépendant. On montre que, pour certaines valeurs des paramètres sans dimension, la composition chimique de la chambre peut présenter une répartition bimodale, alors que les conditions initiales sont uniformes. Ce modèle montre que le couplage entre trois phénomènes élémentaires suffit à rendre compte de la bimodalité, ou plus généralement, de l'apparition de discontinuités de compositions, sans faire intervenir d'hypothèse additionnelle.