- Accueil Danigra
- Magmatisme et roches magmatiques
Magmatisme et roches magmatiques
Magmatisme et roches magmatiques Description |
|||
Les magmas qui sont issues du manteau peuvent aussi se trouver dans la croûte.
|
|||
La croûte |
|||
C'est la partie supérieure de la planète Terre. Elle se distingue en deux types : -croûte continentale où l'on trouve des terrains vieux de 3, 8 milliards d'années, elle n'est donc pratiquement pas régénérée par rapport à la croûte océanique qui n'a que 200 millions d'années au maximum. La croûte continentale est essentiellement composée de roches métamorphisées et de granites. Son épaisseur varie de 30/40 à 70 km sous les massifs montagneux avec une densité de 2.7, et 2.5 dans les régions sédimentaires. Grâce aux ondes sismiques, il a été possible de montrer une discontinuité au sein de la croûte continentale, à mi-épaisseur environ, principalement dans les régions les moins actives (boucliers). Cette discontinuité, de Conrad, indiquerait une différence de composition entre les deux ensembles. Les rares sites où cette croûte inférieure est étudiable montrent de nombreuses intrusions mantelliques basiques. Ainsi la partie supérieure de la croûte continentale est riche en SiO2 tandis que sa partie inférieure l'est moins en raison des nombreuses intrusions mantelliques.
|
|||
Le manteau |
|||
C'est la zone de discontinuité dite de Mohorovicic ou Moho, qui sépare la croûte du manteau. Il est composé de péridotites. On distingue un manteau supérieur qui comprend une couche rigide supérieure de densité : 3.4, qui forme avec la croûte la lithosphère. Dessous une région à moindre vitesse de densité : 3.5, qui constitue la partie supérieure de l'asthénosphère, puis il y a deux autres couches plus rigides et profonde jusqu'à 700 km de densité : 3.5 et 4.0. Le manteau inférieur lui s'enfonce jusqu'à 2900 km avec une densité de : 4.5 à 6. On peut considérer la lithosphère comme un ensemble rigide et froid et l'asthénosphère comme chaude et plastique (visqueuse mais non liquide). Les roches magmatiques ou endogènes se forment en profondeur, celles qui se forment en surface sont dites, roches éruptives. Une grande partie du magma provient de l'activité tectonique, on peu dire que c'est un état transitoire et local des roches profondes. Une partie de la roche est à l'état fondu mais de nombreux cristaux restent présents.
|
|||
Formation du magma |
|||
Le magma correspond à la fusion d'une partie des roches du manteau ou de la croûte puis à une cristallisation de certains minéraux caractéristiques. Il peut être formé par l'action d'une source de chaleur interne ou par un métamorphisme très évolué. Le magma obtenu dans ce dernier cas est appelé anatexique. Il est toujours crustal.
|
|||
La fusion des roches |
|||
Si le mécanisme de fusion est identique pour tous les magmas, leur évolution sera différente en fonction de leur composition et de leur localisation. La comparaison d'un magma granitique et basaltique le montre bien.
|
|||
Les mécanismes de la fusion |
|||
Ils sont commandés par les conditions de températures et de pressions qui règnent en profondeur mais aussi par la présence d'eau. Dans les conditions normales il ne peut pas y avoir fusion des roches. C'est pourquoi manteau et croûtes sont constitués de roches solides. Toutefois en certains endroits, le plus souvent liés à la tectonique des plaques, les conditions sont modifiées et permettent la fusion, locale, des roches. Les magmas sont moins denses que les roches qui les entourent (la densité du magma est de 2, 9 contre une densité de 3, 4 dans le manteau, il est donc plus "léger"), ils tendent donc à remonter vers la surface de la terre. Sous cette poussée d'Archimède, les pressions fortes du magma sur les roches du manteau entraînent la formation de fractures par lesquelles le magma monte vers la surface. Les caractéristiques du magma influencent son comportement, notamment sa viscosité : la fluidité d'un magma facilite sa remontée vers la surface au travers de fissures.
|
|||
Magmas basaltiques et granitiques |
|||
Il existe, grossièrement deux grands types de magma : granitique et basaltique. Un magma granitique est un magma formé par la fusion de roches riches en silice, il est épais et visqueux. Un magma basaltique, moins riche en silice, sera lui beaucoup plus fluide. Quand un magma granitique remonte vers la surface il se solidifie généralement en profondeur car la température devient vite insuffisante pour le maintenir à l'état liquide. C'est pourquoi les granites se forment exclusivement en profondeur.
|
|||
La température de solidification d'un magma basaltique étant beaucoup plus forte que celle des magmas granitiques (1200°C en surface contre 900°C) les magmas basaltiques arrivent le plus souvent à l'état liquide en surface. Ils donnent alors des éruptions. C'est un magma de ce type que l'on rencontre dans les volcans.
|
|||
La viscosité d'un magma dépend de :
Lors de sa remontée vers la surface, le magma peut s'accumuler à certains endroits du manteau ou de la croûte. Ce sont les chambres magmatiques.
|
|||
Cristallisation |
|||
Au fur et à mesure de la cristallisation d'un magma, il y a transformation de sa composition chimique. Ainsi un même magma peut fournir une succession de roches différentes déterminées par une série magmatique. Selon la taille des cristaux dans une roche magmatique il est facile de connaître son temps de refroidissement et donc son lieu de refroidissement.
|
|||
Les phénomènes chimiques |
|||
Au cours de sa remontée vers la surface et de son stockage dans une chambre magmatique, un magma refroidit. Il peut arriver directement en surface, il subit alors peu de modification. Mais lorsqu'il stagne dans les chambres magmatiques, son refroidissement, plus intense, va entraîner des modifications dans sa composition. Un exemple est celui du Rubidium. Présent en faible quantité dans le magma d'origine, il se concentre au fur et à mesure de la cristallisation fractionnée. Cette caractéristique est utilisée pour connaître l'origine d'un magma. Le mélange des minéraux dans un magma peut modifier certaines de leurs caractéristiques : si on regarde 2 espèces minérales différentes, le mélange de celles-ci peut permettre une température de fusion inférieure à la température de fusion de l'espèce la plus fusible prise isolément, c'est le point eutectique. En plus de cette cristallisation fractionnée, la stabilité des minéraux va intervenir. En effet les cristaux ne sont stables que dans des conditions très précises de température et de pression (et d'environnement chimique). Ainsi les premiers cristaux formés à haute température vont se dissoudre à des températures plus faibles. L'olivine, par exemple, qui est un des premiers cristaux à se former, va donner un pyroxène lors de la baisse de température du magma. Les pyroxènes vont eux-même être détruits pour donner des amphiboles si la baisse de température se poursuit. Cette suite réactionnelle se poursuit avec la cristallisation de biotite au dépend des amphiboles puis de muscovite au dépend de la biotite. La formation de quartz est le terme final qui se forme lors de la cristallisation complète du magma. Pour des solutions solides (minéraux isomorphes comme les plagioclases) il y aura enrichissement ou non, de certains minéraux selon le temps de refroidissement d'un mélange liquide. A forte température c'est l'anorthite qui se cristallise, le magma restant s'enrichit donc en albite (il y a de plus en plus de Ca et de moins en moins de Na).Dans ce cas précis, l'anorthite n'est pas détruite mais reste protégée par les formations d'albites (et des minéraux intermédiaires). A travers ces différentes caractéristiques, il a été possible de classer des minéraux selon leur ordre d'apparition en fonction de la température et de la teneur en SiO2 du magma initial : (Suite réactionnelle de Bowen)
|
|||
La teneur du magma en silice conditionne l'évolution de cette suite. Un magma riche en silice ira jusqu'aux termes ultimes de la suite : beaucoup de quartz, un peu de micas de plagioclases (albite) et d'orthose). Un magma peu siliceux conservera les cristaux de haute température. Un magma très pauvre en silice donne ainsi une roche riche en olivine et en feldspathoïdes.
|
|||
Les séries magmatiques |
|||
Ces différents phénomènes lors de la cristallisation peuvent ainsi expliquer l'évolution des magmas. |
|||
|
|||
Cristaux et temps de refroidissement |
|||
Plus le temps de refroidissement sera long, plus les cristaux auront le temps de se développer. Ainsi les magmas qui refroidissent en profondeur, lentement, donnent des roches riches en gros cristaux. La taille et l'abondance de ces cristaux déterminent des textures différentes :
|
|||
|
|||
|
|||
Caractères des roches |
|||
Il existe plusieurs classements différents et complémentaires.
|
|||
Selon les minéraux |
|||
Ces classements se basent sur les notions : |
|||
|
|||
A ces critères se rajoute la texture de la roche. |
|||
Selon la proportion en minéraux, on distingue (Classification de Jung et Brousse) :
|
|||
Selon le mode de gisement |
|||
|
|||
|
|||
Origine des magmas |
|||
Les magmas basaltiques |
|||
Ils prendraient leurs origines dans le manteau à partir d'une péridotite initiale, la pyrolite, riche en feldspath. On pourrait retrouver une roche de composition proche à la base de la croûte océanique.
|
|||
Fonctionnement des dorsales |
|||
Lorsque le magma monte vers la dorsale, une partie cristallise au contact des roches déjà en place, elle est à l'origine des gabbros. Plus haut le magma s'infiltre sous forme de cheminée vers la surface. Les complexes filoniens en sont les restes.
|
|||
Dorsales rapides et lentes
|
|||
Grâce aux ophiolites (morceau émergé d'ancienne croûte océanique), on a pu distinguer les dorsales rapides (la majorité des dorsales, qui ont un taux d'expansion de plus de 4 cm/an) et les dorsales lentes. On constate que le manteau des dorsales lentes est constitué principalement de lherzolites, péridotite normale du manteau supérieur, par contre celui des dorsales rapides est constitué de harzburgite. La lherzolite est constituée majoritairement d'olivine mais aussi de pyroxènes, l'enstatite et le diopside, plus un minéral alumineux associé, dont la nature varie selon la profondeur (plagioclase, spinelle puis grenat). Lors de la fusion du manteau, c'est le minéral alumineux et le diopside qui vont donner le basalte, le résidu réfractaire non fondu correspond alors à la harzburgite. Si la fusion se poursuit l'enstatite est fondue et le résidu correspond alors à la dunite, le basalte résultant est alors différent du premier basalte. En résumé on peut retenir l'équation suivante : |
|||
Lherzolite = Harzburgite + Basalte (1) |
|||
Les dorsales lentes ont donc un manteau qui a fournit peu de basaltes par rapport aux dorsales rapides. |
|||
Les magmas andésitiques |
|||
Ils sont issus généralement de la fusion du manteau supérieur au niveau d'une zone de subduction En plein océan, la subduction va former un arc insulaire. La croûte subductée subit lors de son enfouissement des températures de plus en plus grandes. Les amphiboles vont alors se transformer en éclogites. Cette transformation s'accompagne d'une perte d'eau. Cette eau va alors permettre la fusion des roches mantelliques sus-jacentes. Cela aboutit à la formation d'un magma tholéitique. Dans des zones plus profondes les magmas seront calco-alcalins car ils proviennent en partie de la fusion de la croûte subductée. On peut en rencontrer dans les arcs insulaires. Une subduction ayant lieu sous un continent donnera d'office des magmas calco-alcalins car les profondeurs sont plus importantes. La croûte subductée fusionne en partie et le magma obtenu se mélange aux magmas mantelliques. En plus de l'amphibole, la serpentine se déshydrate et fournit une source d'eau supplémentaire au processus. Au cours de la remontée vers la surface de nombreuses contaminations et cristallisations fractionnées vont aboutir à la formation d'un magma andésitique.
|
|||
Les magmas granitiques |
|||
Ils peuvent avoir une origine crustale, par anatexie ou mantellique. Ils peuvent provenir d'une activité orogénique ou non. L'origine crustale des granites est déterminée par
Ce sont souvent des leucogranites orogéniques (localisés dans les chaînes orogéniques à la suite d'une anatexie métamorphique). L'origine mantellique est déterminée par
La plupart des granites ont en fait une origine mixte :
Ce sont les granodiorites et monzogranites orogéniques formés dans les zones de subduction (à la suite de la libération d'eau par la transformation des amphiboles de la croûte subductée en éclogite) ainsi que les granites des complexes annulaires anorogéniques (provenant de l'injection de granite dans un système de fractures circulaire comme les caldeiras)
|
|||
|
Ajouter un commentaire