Magmatisme (9) Un magma, des roches différentes

Magmatisme(9)
Unmagma,desrochesdifférentes
Onavu(fiches4,5,6,7)quelafusiondumanteaudanslesdifférents contextes géodynamiques
donne un magma de compositionbasaltique. Celui‐ci, en refroidissant rapidement, donne des
basalteset,enrefroidissantlentement,donnedesgabbros.
Pourtant, quand on regarde les roches volcaniques à la surface duglobe,onconstateunegrande
diversité:iln’yapasquedesbasaltes!!
Exempledesdifférentesrochesv)
QuandonregardeleslavesémisesparlesvolcansdelaChaînedesPuysdansleMassifCentral,on
rouve3grandstypes,quisereconnaissentàl’œilnuparunecouleurd’ensembledelarocheplusou
oinsclaire,etpardesminérauxquidiffèrent(cf.fichesMinérauxetRoches):
olcaniquesdelaChaînedesPuys(MassifCentral
t
m
TrachyteTrachyandésite
Basalte
Lesdifférencesdecouleur(etdeminéraux)decestroisrochesreflètentlesdifférencesdechimisme
desmagmasqui,enrefroidissant,leurontdonnénaissance.
Ainsi,sionregardelapositiondecestroisrochesvolcaniquesdanslaclassificationsilice/alcalins
([K+] + [Na+])(diagramme ci‐dessous, cf. fiche Classification des roches magmatiques), on constate
hesvolcaniquesd’unesériemagmatique:
Rochesombre:mélanocrate
Rocheclaire :leucocrate
Rochegrise:mésocrate
que,dubasalteauxtrachyandésitesetauxtrachytes,lesroc
‐sontdeplusenplusrichesenélémentsalcalins(Na,K).
‐ sontdeplusenplusrichesensilice(onpassedemagmas«bas ides»).iques»à«ac
Si%NK%a+
basalte ∼46 ∼5
Trachy
andésite
∼59 ∼/87
Trachyte ∼67 ∼9
%moyensdesélémentsalcalinsetde
Si,danslestroistypesprincipauxde
roches volcaniques de la Chaîne des
Puys

Commentunmagmabasaltiqueissudelafusiondumanteaupeutildonner
naissanceàdesrochesdechimismesdifférents?
ParCristallisationfractionnéeetdifférenciationmagmatique
Des études (à partir d’inclusions magmatiques dans des minéraux)ontmontréquelemagmaà
l’origineduvolcanismedelaChaînedesPuysestbienmantellique,etdecompositionbasaltique.
Surlafigureci‐contre,onaillustrécommentun
magmainitialouprimairebasaltique,issu
delafusiondumanteau, peut donner
naissance à différents types de roches
volcaniques:
Lemagmaprimaireissudelafusiondu
manteau remonte, et va s’accumuler dans un
réservoir (en bleu), souvent à la zone de
transitionmanteau/croûtecontinentale.
‐ Silemagmaaccumulédansleréservoir
remonte rapidement en surface, il
donneradesbasaltes:exempledeslaves
duvolcandelaToupe,àgauche.
‐ Si le magma stagne dans ce grand
réservoir,ilvacommenceràrefroidiret
certainsminéraux,commel’olivineetle
pyroxène,vontcommenceràseformer.
Enseformant,cesminérauxvontextrairedes
éléments du liquide magmatique:
essentiellement du fer, du magnésium, du
calcium.
Du fait de leur densité, ces minéraux formés
s’accumulent au fond du réservoir, et il va
rester un liquide magmatique modifié par
rapportauliquidebasaltiqueinitial.
Celiquidemodifiésurleplanchimiqueparrapportauliquidebasaltiqueinitialestnommémagma
sec ndo aire:
Modèleidéaliséetsimplifiédel’alimentationenmagmadela
s.LesvolcanssontdonnésàtitreChainedesPuy d’exemple.
FiguretiréedeVolcanologiedelaChaînedesPuys(Parcnaturel
e)régionaldesvolcansd’Auvergn
‐Ilestappauvrienélémentsquisontrentrésdanslesminéraux(Fe,Mg,Ca).
‐ Et en parallèle, il s’est enrichi en éléments alcalins, qui ne sont pas ou peu rentrés dans les
minéraux(Na,K)ainsiqu’ensilice(Si).
Cemagmasecondaire,s’ilremonteensurface,vadonnerunerochedifférented’unbasalte:il
donnera,commeauPuydelaVache,destrachy‐basaltes.
Si ce magma secondaire ne remonte pas directement, mais stagne dans une petite chambre
magmatique,commecefutlecassouslePuydeCôme,d’autresminéraux vont commencer à se
former, comme l’amphibole, les feldspaths plagioclases. Ceci va modifier de nouveau le liquide
erésiduel,etdonnerunnouv auliquideavecunchimismedetrachy‐andésite.Etainsidesuite…
A ces différents types de laves correspondent des édifices volcaniques différents: voir la fiche
Formationsvolcaniques»,oùl’exempledelachaînedesPuysestrepris.«

Ceprocessusestnommédifférenciationmagmatique(onfabriquedesliquidesavecdeschimismes
de plus en plus différents du liquide initial basaltique); il est lié à la formation successive de
minéraux,soutirésaufuretàmesureduliquidemagmatique:cristallisationfractionnée.
Globalement,aucoursdeladifférenciationmagmatique,lesliquidessuccessifsvonts’appauvrirenFe,
MgetCaquientrentdefaçonprécocedanslesminéraux.Alorsqu’ilsvonts’enrichirenSi,NaetK.
Ceciexpliquel’évolutiondelacouleurdesroches:quandlemagmaquirefroiditestpeudifférencié,
ilrenfermeencoreduFeetduMg,etlesminérauxferromagnésiens,sombres,vontdonnerlacouleur
sombredesroches. Par contre, lesrochesdifférenciées, qui sont issues de liquides tardifs, ne
renfermentpresqueplusdeFeetMg,lesrochesserontalorsclaires.
Ordred’apparitiondesminérauxaucoursdelacristallisationfractionnéed’unmagma
Desétudesexpérimentales(deBowen)etdeterrainmontrentqu’aucoursdurefroidissementd’un
agma,lesminérauxseformentdansunordreprécis:m
La conséquence de ces sériesest que concrètement, au sein des roches, certaines associations sont
impossibles.Parexemple,onnepeutpastrouverdansunemêmerochedel’olivine(forméeàhaute
Ainsi,àhauteT°,lespremiersminéraux
ferromagnésiensquivontseformerseront
les olivines, puis les pyroxènes, les
amphibolesetenfinlesmicasnoirsàbasse
T°.C’estcequ’onappellelasérie
desdiscontinue ferromagnésiens.
Par contre, on voit que les feldspaths
plagioclases se forment des hautes aux
bassesT°,avecuneévolutiondeleur
chimisme(àhauteT°,plagioclasecalcique
=anorthite,etàbasseT°,plagioclase
sodique= albite). C’estlasériecontinue
desplagioclases.
T°)etdelabiotite(forméeàbasseT°)…
Il existe ainsi une logique dans les associations minérales qu’on rencontre au sein des roches
magma
Lesséries Bdeowen
(Pomeroletal.Elémentsdegéologie,ed.Dunod)
tiques:
• ateBasalte(hauteT°):olivines,pyroxènesetplagioclasescalciques/rochemélanocr
• Andésite:Pyroxènes,amphiboles,etplagioclasesavecCaetNa/rochemésocrate
• cocrateTrachyte:Amphiboles,biotites,feldspathsalcalinsetplagioclases/rocheleu
• Rhyolite(basseT°):biotites,quartz,feldspathalcalinetplagioclasesodique
(Remarque:cesordresd’apparitiondesminérauxpeuventparfoisvarier,en fonctionparexempledelaprésenced’eau
danslesystème,delaprofondeurdoncdelapressionàlaquellesefaitlacristallisation…)

Doncàpartird’unmagmadecompositionbasaltiqueissudelafusionpartielledumanteau,onpeut
former par cristallisationfractionnéeetdifférenciationmagmatiquetoutunensemblede
roches(exempledelaChaînedesPuys,aveclaformationdetrachy‐basaltes, trachy‐andésites,
trachytes). Quand on retrouve ces roches associées sur le terrain,dansunmêmesecteur,ondit
qu’ellesformentunesériemagmatique.
Parcontaminationdumagmamantellique
DanslaChaînedesPuys(contexteintraplaque),commedanslescontextesdesubduction(cf.fiche5),
le magma primaire qui stagne en base de croûte peut incorporer une partie de celle‐ci, ce qui va
aencertainsélémentschimiquescomme ienrichirlemagm S ,Al,K,etmodifierainsisonchimisme.
Onditqu’ilyacontaminationdumagmaprimaire,et celui ci va évoluer vers des termes plus
ifférenciés,puisqu’onluiapportedelasiliceetdesélémentsalcalins.d
Ainsi,quecesoitparcristallisationfractionnée,ouparlacontamination, on voit qu’un magma de
compositionaudépartbasaltiquepourradonnerd’autrestypesderoches.
Pourquecesdeuxprocessus(cristallisation fractionnée, contamination), se produisent, lemagma
doitstagneravantderemonterensurface.C’estsouventlecas,quandlemagmarencontrela
croûtecontinentaledans son ascension (subduction sous de la lithosphère continentale, ou
magmatismeintraplaquecontinental,contextesquivontprésenterunecertainediversitédesroches
volcaniquesàl’affleurement).
Parcontre,danslecontexteendivergence,auniveaudesdorsales,lemagmanerencontrepas
decroûtecontinentaleaucoursdesonascension!Ilnestagnepasbeaucoupavantde
remonter,etleslavesémisesquivontformerlapartiesupérieuredelacroûteocéaniquesont
decompositionassezhomogèneetpeudifférenciée:cesontdesbasaltes.
E xercices
• x environnements ci‐dessous les roches magmatiques volcaniques
etRhyolite
WT 2011 (facile): Reliez au
site,Basalte
océanique
suivantes:Andé
‐ ‐Dorsalemédio
‐Arcinsulaire
‐Pointchaud