Le magmatisme marqueur de la dynamique terrestre 1 – Le magmatisme des dorsales océaniques 2 – Le magmatisme des zones de subduction et de collision 3 – Le magmatisme intraplaque: panaches, points chauds et rifts intra-continentaux points chauds dorsales rifts intra-continentaux subduction collision Constitution du globe terrestre Localisation du magmatisme Sources de chaleur dans la Terre: - Chaleur résiduelle de l’accrétion et de la différentiation de la Terre - Chaleur issue de la désintégration d’éléments radioactifs: K, U, Th,… Transferts de chaleur: - Radiation - Conduction - Convection Genèse des magmas: fusion partielle du manteau Magmatisme et géodynamique Volcanisme continental Iles océaniques Croûte océanique Croûte continentale Fusion partielle Fusion partielle Point chaud Ride océanique Fusion partielle Lithosphère Asthénosphère H2 O Déshydratation de la croûte océanique Point chaud Manteau Ascension des magmas Roches plutoniques Roches volcaniques 1 - Le magmatisme des dorsales océaniques Volcanisme continental Iles océaniques Croûte océanique Croûte continentale Fusion partielle Fusion partielle Point chaud Ride océanique Fusion partielle Lithosphère Asthénosphère H2 O Déshydratation de la croûte océanique Point chaud Manteau Le volcanisme sous-marin: discret mais abondant Forages océaniques Dragages en mer Plongées en submersibles Etudes sismiques Ophiolite du Chenaillet (Alpes) Les pillow-lavas du plancher océanique Hawaii Ophiolite du Chenaillet Etna ancien Structure simplifiée de la lithosphère océanique Modèle théorique et très simplifié de la formation de la lithosphère océanique Évolution avec l’âge Apport de l’étude des ophiolites à la connaissance de la formation de la lithosphère océanique 2 types extrèmes d’ophiolites: les HOT et les LOT HOT: Harzburgite Ophiolite Type LOT: Lherzolite Ophiolite Type Basaltes en coussins Dykes Gabbros isotropes Gabbros foliés Gabbros Lités Ophicalcites (sédiments détritiques) Intrusion de wehrlite MOHO Sills de gabbros Chromite Dykes basiques Corps dunitiques Harzburgites 1 km Lherzolites ± serpentinisées Composition minéralogique du manteau supérieur: Olivine, opx, cpx + un minéral alumineux P Plagioclase Spinelle Grenat Olivine dunite 90 90 wehrlite harzburgite lherzolite orthopyroxénite 40 à olivine PERIDOTITE olivine clinopyroxenite 40 olivine websterite clinopyroxénite à olivine PYROXENITE clinopyroxénite websterite Orthopyroxène Clinopyroxène Ophiolite de type HOT et dorsale rapide: croûte océanique continue Ophiolite de type LOT et dorsale lente: croûte océanique mince et discontinue Quelques valeurs de la vitesse d’expansion au niveau des dorsales Table 13-1. Spreading Rates of Some Mid-Ocean Ridge Segments Category Ridge Fast East Pacific Rise Slow Indian Ocean Mid-Atlantic Ridge Latitude 21-23oN 13oN 11oN 8-9oN 2oN 20-21oS 33oS 54oS 56oS SW SE Central 85oN 45oN 36oN 23oN 48oS Rate (cm/a)* 3 5.3 5.6 6 6.3 8 5.5 4 4.6 1 3-3.7 0.9 0.6 1-3 2.2 1.3 1.8 From Wilson (1989). Data from Hekinian (1982), Sclater et al . (1976), Jackson and Reid (1983). *half spreading Évolution thermique de la lithosphère au cours du temps Circulation hydrothermale, minéralisations et métamorphisme océanique Altération de basse température: Développement d’oxydes de fer, de smectites, de zéolites et de carbonates Altération de haute température: - Déformation ductile - Développement d’amphibole: Pyroxène + plagioclase + H2O hornblende Pétrologie et géochimie de la croûte océanique MORB: Mid Ocean Ridge Basalt - Volcanisme tholéiitique riche en SiO2 (49-52%) - Essentiellement des produits basiques (basaltes, gabbros) - faibles teneurs en K2O et TiO2 Différentiation: magmas acides pauvres en alcalins plagiogranite Origine: extraction de la croûte continentale Composition en éléments traces: appauvrissement en éléments les plus incompatibles Grande homogénéité en éléments majeurs et traces: 1 processus unique de genèse des magmas sous les dorsales Composition isotopique Sr-Nd: grande homogénéité par rapport aux basaltes continentaux ou des îles océaniques 2 - Le magmatisme des zones de subduction et de collision Volcanisme continental Iles océaniques Croûte océanique Croûte continentale Fusion partielle Fusion partielle Point chaud Ride océanique Fusion partielle Lithosphère Asthénosphère H2 O Déshydratation de la croûte océanique Point chaud Manteau Quelques rappels sur le volcanisme Séparation gaz-magma lors de la remontée Magma basique: éruptions stromboliennes, édification d’un cône de scories Stromboli (Italie) Chaîne des Puys Magma acide: formation de dômes St Helens (USA) Monserrat (Antilles) Les éruptions pliniennes Pinatubo 1991 (Philipines) Pinatubo avant l’éruption Pinatubo au début de l’éruption Formation et évolution d’une colonne plinienne Différents modes de genèse des écoulements pyroclastiques Augustine (Alaska) Montserrat (Antilles) Les caldeiras Caldeira du Tengger (Indonésie) Les avalanches de débris Semeru (Indonésie) Etna (Italie) L’éruption du St Helens (USA): une révolution en volcanologie Reconstitution de l’éruptions du St Helens Géodynamique des zones de subduction Pétrogenèse des magmas en contexte de subduction Subduction au niveau de l’île de Java Classification des roches en domaine de subduction: le diagramme K2O – SiO2 Enrichissement en éléments incompatibles des laves des arcs volcaniques Composition isotopique Sr-Nd Contribution des sédiments à la genèse des magmas d’arc En plus du volcanisme: énormément de roches plutoniques. Importance des minéralisations associées Magmas en zone de convergence: fusion crustale Différents types de granites en fonction du contexte géodynamique 2 - Le magmatisme intraplaque: points chauds et rifting continental Volcanisme continental Iles océaniques Croûte océanique Croûte continentale Fusion partielle Fusion partielle Point chaud Ride océanique Fusion partielle Lithosphère Asthénosphère H2 O Déshydratation de la croûte océanique Point chaud Manteau Principales provinces magmatiques liées à l’arrivée d’un panache mantellique Arrivée d’un panache: trapps ou LIP (Large Igneous Province) Columbia River (USA) CAMP (Maroc) Deccan (Inde) Camp Surface France 5% erreur à 200 Ma Volcanisme alcalin des îles océaniques (OIB): Fort enrichissement en éléments incompatibles Composition isotopique: lien entre la géochimie et la géodynamique à l’échelle de la planète Origine des panaches: différents modèles Comparaison avec l’Islande et Tahiti Iceland Hawaii 300 650 1000 1450 1900 2350 2800 Tahiti/Cook