III/L`origine des magmas. 1. Une origine mantellique Les volcans

III/L’origine des magmas.
1. Une origine mantellique
Les volcans des zones de
subduction sont alignés à
l’aplomb de la zone où le plan
de Bénioff est situé entre 80 et
150 Km de profondeur (doc A
page 194), c’est dans cette
zone que l’on note une
anomalie thermique positive
qui correspond à une
remontée magmatique.
C’est donc là que naissent les
magmas à l’origine des roches
magmatiques.
La tomographie ci-dessous indique les anomalies de vitesse de propagation des ondes sismiques à une
profondeur donnée (en pourcentage par rapport à la valeur normale). Quand les matériaux traversés sont
froids et rigides, les anomalies sont positives. Quand les matériaux traversés sont chauds et ductiles, les
anomalies sont négatives.
Quelle est l’origine de ce magma!?
2. Hydratation de la péridotite.
On note dans les péridotites (roches du manteau) des
zones de subduction des minéraux hydratés
L’eau provient de la déshydratation des minéraux des
roches de la lithosphère plongeante, sous l’effet des
transformations métamorphiques.
Schistes verts (- H2O)  Schistes bleus (-H2O) 
Eclogites
Cette eau percole dans le manteau supérieur de la
plaque chevauchante, situé au-dessus du plan de
Bénioff.
Une petite expérience!: Si on fait chauffer à la même
température la même quantité de sucre, sec dans un
cas et humide dans l'autre, on constate que le sucre
humide fond plus vite que le sucre sec.

Si les péridotites sont «!sèches!», le géotherme ne
recoupe pas le solidus, les péridotites n’entrent pas
en fusion.
Si les péridotites sont hydratées, le solidus est
déplacé vers de plus basses températures, il
recoupe alors le géotherme entre 80 et 150 Km de
profondeur, permettant une fusionpartielle des
péridotites  magma.
Ainsi, magmatisme et métamorphisme sont couplés dans les zones de subduction!: ce sont les réactions de
déshydratation liées au métamorphisme qui hydratent les péridotites du manteau de la plaque
chevauchante, permettant une fusion partielle et la production d’un magma, chaud, moins dense, qui
monte vers la surface.

IV!: L’accrétion de la croûte continentale.
1. La mise en place des nouvelles roches continentales…
- Observation actuelle!: Doc page 196.
- Au cours des temps géologiques!:
La formation des continents débute vers 4GA, modérée pendant l’Archéen, elle s’accélère ensuite
pendant le protérozoïque puis ralentit de nouveau.
Au début de l'histoire de la Terre, le globe était complètement recouvert de croûte océanique. Les
premiers noyaux de croûte continentale sont apparus sans doute à partir de 4,2!Ga, et de manière certaine,
à partir de 3,8!Ga.
Cette proto-croûte continentale s'est mise à croître lentement et c'est à la fin de l'Archéen que la
majeure partie de la croûte se serait formée, entre 3,2/2,5!Ga. Dès lors, la croissance devient faible pour
devenir nulle à partir de 245!Ma.
En conclusion, 80!% de la croûte continentale s'est formée à l'Archéen.
La croissance continentale = accrétion continentale – sa destruction
Les différences de vitesse de croissance peuvent s’expliquer par la production de magma au
niveau des zones de subduction ( tectonique des plaques) et les variations de l’intensité de l’érosion.
Sur la planète plus de 85% du magma produit dans les zones de subduction cristallise en
profondeur, formant des granites et des granitoïdes, et produisant ainsi de nouveaux matériaux
continentaux. Les zones de subduction sont également à l’origine de 75 à 85% des granites et granitoïdes
de la planète. Les zones de subduction sont donc le contexte géologique privilégié de fabrication de la
croûte continentale à partir d’un magma d’origine mantellique.
Exercice 8 page 206!: Voir rubrique correction.
2. …de composition granitique!: la cristallisation fractionnée.
Le magma primaire est obtenu par fusion partielle de la péridotite du manteau. Ce magma primaire
n'arrive que rarement tel quel à la surface du globe, car lors de sa montée il rencontre des roches
encaissantes de plus en plus froides et a donc tendance à cristalliser. Les cristaux des diverses espèces
minérales apparaissent à des températures différentes, et ce processus de cristallisation fractionnée est à
l'origine de la différenciation magmatique.
Lors de la cristallisation fractionnée, les minéraux cristallisent les uns après les autres. Avec un
abaissement de la température du magma, les minéraux dont la température de cristallisation est la plus
élevée sont les premiers à cristalliser.
- Le premier est l'olivine.
- Le second groupe à se former
comprend les pyroxènes.
- Puis cristallisation des amphiboles,
puis de la biotite.
- Avec l'abaissement progressif de
la température, suivent le quartz,
les feldspaths potassiques et la
muscovite. On a donc une suite de
cristallisation bien définie, contrôlée
par la température.
On appelle cette suite une suite discontinue, parce qu'il s'agit dans chaque cas de minéraux distincts (composition et structure
cristalline distinctes). Dans ce diagramme, il y a aussi une suite continue, celle des feldspaths plagioclases. On dit une suite
continue, parce que la seule variable significative est la proportion de calcium par rapport au sodium
Augmentation
du % de silice

Les cristaux formés précipitent et
sont retirés des échanges avec la
partie liquide.
Ce retrait fait évoluer rapidement le
liquide résiduel qui s'appauvrit en
les éléments cristallisés et s'enrichit
en éléments non cristallisés.
A  B ( + riche en silice!; les
minéraux les plus pauvres en silice
ont cristallisé, la % en Si  dans le
magma résiduel…etc)
La composition du magma évolue
donc rapidement au fur et à mesure
que la cristallisation progresse, ce qui
explique que les roches magmatiques
passent de manière continue d'un type
à l'autre, sans limites tranchées.
Les liquides résiduels, s'ils sont
séparés des cristaux et expulsés par
des éruptions ultérieures, pourront
donner en surface des séries de roches
passant insensiblement des unes aux
autres (par exemple la série basalte-
andésite-dacite-rhyolite).
Bilan!:
La croûte continentale est essentiellement produite dans les zones de convergence, Subduction et collision
Contamination par
minéraux de la croûte
continentale (3) et
magma  anatexie (4)
Cristallisation
fractionnée ( % Si)
(1)
Magma primaire
(fusion des péridotites)
Cristallisation
fractionnée (2-2)
Magma (2-1)
Fusion de la croûte
continentale
granitique
(anatexie)
L’accrétion continentale a commencé il y a 4 GA, 0.5GA après la formation de la planète. Elle a augmenté
fortement de -4 à -1GA pour former les continents actuels. Dans la période actuelle, l’accrétion est nulle!;
disparition de continents par érosion compense l’accrétion continentale par magmatisme.
Exhumation et érosion peuvent mettre à jour les différents plutons…Comment se déroulent les
phénomènes d’érosion des reliefs ?