Fusion du manteau

1
Magmatisme(3)
Quelquescaractéristiquesdumanteauterrestre
Lemagmatismen’estdoncpasdistribuéauhasardauniveauduglobe, il correspond à des contextes
géodynamiquesparticuliers.Quelleestlarelationentrecescontextesetlagenèsedesmagmas?
Uncertainnombred’argumentsquenousverronsdanslesfichessuivantes(4,5,6et7)permettentde
penserquelemanteauterrestrepeutêtreàl’originedecertainsmagmas.C’estpourquoinousallons
résenterdanscettefichequelquesunedescaractéristiquesdumanteau:p
‐ Naturedumanteauterrestre
Lemanteauterrestrepeuts’observeràl’affleurementdanscertainssecteursduglobe.C’estlecas
parexempledanslesPyrénées,àLherz:
Calcaire
Surcettephoto,onobservelesrochesdu
manteau,quiapparaissentmarron(c’est
pratiquementtoujourslecassurleterrain).
Cettecouleurestliéeàl’oxydationdufer
qu’ellesrenferment.
Rochedu
manteau
Ilexistedifférentstypesdepéridotitesquisontclasséesenfonctiondeleursproportionsenminéraux
ferromagnésiens:
Quandoncassecetteroche,lacassure
présenteunecouleursombre,carlaroche
estricheenminérauxferromagnésiens:
olivineetpyroxène(cf.ficheminéraux).
Cetterocherenfermedoncduferetdu
magnésium;onlaclassedanslesroches
etfipourlefer).
ultramafiques
(mapourlemagnésium
Cetterocheestune
p
éridotite.

Parmi les péridotites de la
classification ci‐contre (voir
lafiche«Diagrammes
triangulaires» pour la
lecture), on trouve dans le
manteau terrestre
principalement des
Lherzolites(nommées
d’après l’affleurement de
Lherz).
Cependant,enplusdesminérauxferromagnésiens,lespéridotitesrenfermentunminéral
contenantdel’aluminium(=alumineux);minéraldontlanaturechangeaveclaprofondeur:
2
Les péridotites sont les roches les plus abondantes du globe terrestre (85 % de son volume),
puisqu’ellesformenttoutlemanteau.Laconnaissancedeleurcompositionsefaitpardesétudes
directes,surdeséchantillonsdumanteauleplussuperficiel,maiségalementpardesexpériences
enlaboratoirepourlesdomaineslesplusprofondsdontaucunéchantillon n’est parvenu en
Sur le diagramme Pression (P) /
température(T°)ci‐contre,onafiguré
lesdomainesdestabilitédes
différentsminérauxalumineuxdes
péridotitesdetypeLherzolite:
On voit que sur les 100 premiers km,
onchangedeminéralalumineux:on
passeduplagioclase(pla)auspinelle
(sp)puisaugrenat(Gt)àplusgrande
profondeur.
surface.
‐ Etatphysiquedumanteauterrestre
Lorsqu’onfaitdesétudessismiquesduglobe(cfcours1èreS),onconstatequelesondesSquine
aslesmilieuxliquides,sepropagentauseindumanteau:traversentp
Celuiciestdoncsolide.
Parcontresoncomportementmécaniquechangeavecl’évolutiondelaprofondeuretdelaT°,
ilpassedecassantàductile,cequipermetparexemplelescourantsdeconvection.

‐ Déterminationexpérimentaledesconditionsdefusiondelapéridotite
Silespéridotitessontàl’originedesmagmas,ilfautvoirdansquellesconditionsellesfondent.
En laboratoire, on peut faire varier les paramètres pression ettempérature(P,T°)d’un
échantillondepéridotite,etdéterminerainsilesconditionsnécessairespourlefairefondre:
usion.f
(Figuretiréedulivrede1èreS–Nathan)
3
‐ Leliquidus:quisépareledomaineaveclesdeux
phases,dudomaineoùtoutelapéridotiteest
fondue(secteurorangedudiagramme)
Auniveauduglobe,onpeutdéterminerl’évolutiondelatempératureaveclaprofondeur(ou
aveclapression,cequirevientaumême):ondéfinitainsiungéothermecontinental(en
Il existe trois domaines dans le
diagramme,séparéspardeuxdroites:
‐ lesolidus:droitequisépareun
domainede(P,T°)oùtoutestsolide
(en bleu, échantillon de péridotite
entièrement solide: cristaux), d’un
domaine où la fusion débute et où
coexistent deux phases: solide +
liquide
 Leliquidus:droitequisépareun
domaineoùcoexistentlesdeuxphases,
d’undomaineoùlafusiondela
péridotiteesttotale,etoùiln’yaplus
qu’unliquide.
solidus
Liquidus
domainecontinental)etungéothermeocéanique(endomaineocéanique).
Onpeutconfrontercesgéothermesaveclesdonnéesexpérimentalesobtenuessurles
péridotites.Exempleci‐dessousenreportantlegéothermeocéaniquedanslediagramme
expérimental:
On constate que les conditions de (P, T°) qui règnent en moyenne au niveau du domaine
océanique ne sont pas suffisantes pour recouper le solidus des péridotites (droite verte), et
formerunliquideparlafusiondecelle‐ci.C’estégalementlecaspourlegéothermecontinental.
Celaconfirmelesdonnéessismiques:horscontextegéodynamiqueparticulier,lemanteau
estàl’étatsolide.Pourtant,nousallonsvoirdanslesfichessuivantesquelemanteauestà
l’origined’unegrandepartiedesmagmasduglobe.