Chapitre 5. Magmatisme

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1 5.. Introduction

2 Roche magmatique et magma Roche magmatique : provient de la cristallisation d un magma Magma = Bain silicaté fondu 40 à 75 poids % de SiO2 comprend trois phases phase liquide : 0 à 70 % phase solide : enclaves minéraux cristallisés phase gazeuse 700 C (m. granitique) à 200 C (m. basaltique) visqueux (mobile) Polytech GTGC3 Les grands types de magmas Les principaux types de magmas sont définis par la composition chimique : magma basique SiO2 : %poids (+) Fe, Mg, Ca (-) Na, K Roches : basalte, gabbro magma intermédiaire SiO2 : %poids (±) Fe, Mg, Ca, Na, K Roches : andésite magma acide SiO2 : %poids (-) Fe, Mg, Ca (+) Na, K Roches : granite, rhyolite Polytech GTGC3 2

3 un magma, c est du liquide, des gaz, des solides Hydrothermalisme Synthèse Eruption chaleur+gaz Suivi des émissions Exsolution liquide SiO2 (45-75%) Eléments majeurs Eléments traces Eléments radioactifs gaz H2 O CO2 S Cl, F Eléments incompatibles Eléments compatibles Enclaves solide Minéraux Roches magmatiques Volcanisme et plutonisme cône volcanique Surface coulée de lave R. Volcaniques (extrusives, effusives) cheminée remontée du magma R. plutoniques (intrusives) (érosion) Chambre magmatique 3

4 5.2. Classification des roches magmatiques Les minéraux du granite orthose biotite feldspath plagioclase quartz Polytech GTGC3 4

5 Quartz Le diagramme de Streckeisen Roches hyperquartzeuses Granite alcalin Rhyolite alcaline Granodiorite Dacite Granite Rhyolite Syénite alc. Trachyte alc. Feldspath alcalin Streckeisen Syénite Monzonite Trachyte Latite Monzosyénite Syénite néphélinique feldspathoïdique Phonolite Téphryte Syéno-diorite Trachy-andésite Syéno-diorite Trachy-basalte Essexite Téphryte Feldspathoïdites Néphélinite Leucitite Droit : volcanique Italique : plutonique Diorite/Gabbro à qz Andésite/Basalte à qz Diorite Andésite Gabbro Basalte Feldspath plagioclase Théralite Basanite Classification basée sur la proportion de tectosilicates Feldspathoïdes et métamorphisme 5.3. Génèse des magmas 5

6 et métamorphisme 5.3. Génèse des magmas a. Les magmas basaltiques Géotherme / fusion des péridotites Température ( C) CONTINENT 000 CROUTE MANTEAU P r o f 300 k 400 m p é r i d o t i t e 2000OCÉAN + cristaux Dans la LVZ, le géotherme et le solidus sont proches mais... Solidus de la péridotite Géotherme moyen Mehier (995) 6

7 Mécanismes () Température ( C) MAGMA 80 P r o f Décompression adiabatique au niveau des dorsales océaniques + cristaux 60 L k m 240 Solide 2 2 SPS Mehier (995) SPS L Température ( C) 000 Géotherme océanique Géotherme de dorsale Solidus de la péridotite sèche Liquidus de la péridotite Mécanismes (2) Apport de chaleur au niveau des points chauds P r o f MAGMA 60 + cristaux k m 240 L Solide 3 Géotherme océanique 3 Géotherme de point chaud SPS Solidus de la péridotite sèche Mehier (995) SPS L Liquidus de la péridotite 7

8 Mécanismes (3) Température ( C) P r o f MAGMA 60 SPH k m 240 Abaissement du point de fusion au niveau des zones de subduction cristaux L Solide Géotherme océanique SPS Solidus de la péridotite sèche Mehier (995) SPS SPH Solidus de la péridotite hydratée L Liquidus de la péridotite Liaison avec la géodynamique ACCRETION POINT CHAUD ride médio-océanique DECOMPRESSION ADIABATIQUE SUBDUCTION croûte continentale lithosphère croûte océanique altération de la croûte océanique APPORT DE CHALEUR H2O ABAISSEMENT DU POINT DE FUSION REMONTÉE asthénosphère MANTELLIQUE Mécanisme n Mécanisme n 2 Mécanisme n 3 8

9 et métamorphisme 5.3. Génèse des magmas b. Les magmas granitiques Modes de mise en place Intrusion granitique Encaissant froid et fragile Encaissant chaud et ductile Polytech GTGC3 modifié d après Mehier (995) 9

10 Magma granitique Température ( C) P r o f k m MIGMATITES LIQUIDES GRANITIQUES 30 GRANULITES S 40 S Solidus du granite Simplifié d après Barbey et Libourel (2004) et métamorphisme 5.4. Cristallisation des magmas 0

11 Cristallisation Magma complète : granite (roche plutonique) partielle : basalte (roche volcanique) La cristallisation est le passage d'un état désordonné liquide à un état ordonné solide Ordre de cristallisation Les séries réactionnelles (dites aussi séries de Bowen) N.L. Bowen ( ) Température Haute température Série réactionnelle de Bowen Anorthite (riche en Ca) Olivine Pyroxene Séries discontinues H O 2 Série continue des plagioclases Mica noir Amphibole Basse température Type de roche Albite (riche en Na) Feldspath potassique Muscovite Quartz

12 5.5. Conclusions Conclusions Deux grandes catégories de magmas : basiques et acides Classification de Streckeisen Lien direct avec la géodynamique Ordre de cristallisation des silicates Polytech GTGC3 2