Magmatisme (4)

1
Magmatisme(4)
Principalescaractéristiquesdumagmatisme
associéàuncontexteendivergence(programme1èreS)
Carte montrantleslimites
deplaques:àl’échelledu
globe,lessecteursen
divergence(c’est‐à‐direoù
ladistanceentredeux
pointsdepartetd’autrede
lalimitedeplaque
augmenteavecletemps)
sontprincipalementsitués
auniveaudes
dorsalesocéaniques
(exempledeladorsale
médio‐Atlantique)
1 Miseenévidencedumagmatismeàl’axedesdorsales
Lorsqu’onparledevolcanisme,onpensetoutdesuiteauxgrandsvolcansaériens,maispas
forcémentauxdorsales!Ilestdifficiled’étudiercequisepasseauniveaudesdorsalescar
lles sont immergées à plus de 2000 mètres de profondeur. Pourtant, ce sont des lieuxe
privilégiésdeformationdesrochesmagmatiquesvolcaniquesetplutoniques.
Pardesméthodesindirectes,onamisenévidenceauniveaudel’axedesdorsalesunflux
dechaleuranormalementélevéetunralentissementdelavitessedepropagationdes
ondessismiques:cesargumentssontenfaveurdel’existence,sousl’axedesdorsales,de
atérielchaud,partiellementfondu.m
Des études bathymétriques ont
également mis en évidence, dans la
zoneaxialeouriftd’une dorsale
lente, des fissuresetdespetits
volcans,auniveaudesquelslemagma
peut s’épancher (cependant, lors de
campagnes océanographiques et lors
d’observationsensubmersible,onn’a
jamais eu l’occasion d’observer
directement les éruptions sous‐
marines.).
Dorsalelente,dorsalerapide
Silavitessed’expansiond’unedorsaleestdel’ordrede
2cmparan(lavitessedepoussedesongles),onparle
d’unedorsalelente(commepourladorsale
Atlantique).Leriftpeutalorsatteindre50kmdelarge
pour2kmdeprofondeur.Al’opposé,pourunedorsale
rapide(telleladorsaleEst‐Pacifique),dontlavitesse
d’expansionpeutatteindre15cmparan(lavitessede
poussedescheveux),onn’observepasderift.
Dorsalelentevue
encoupe

Naturedumagmatisme(cf.cours1èreS+fiches«Roches»)
Pourconnaîtrelanaturedesrochesmagmatiquesforméesdansce contexte, on a utilisé
différentes méthodes: prélèvements, forages, observations le longdegrandesfailles
ransformantesdansl’Atlantique,observationsàterreauniveaudeportionsdelithosphèret
océaniquequiontétéportéessurlescontinents(=ophiolites)…
napuainsiétablirunmodèledesrochesmagmatiquesforméesauniveaudeladorsale: O
Dumagmaestprésentauniveaudelazoneaxiale.Cemagma,
efroidissant, cen r  va donner prin ipalement deux types de
roches:
‐ ‐ Si le magma s’épanche sur le plancher océanique, il va
refroidir brutalement au contact de l’eau, et donner des
c:vasro hesvolcaniques basaltesenpillowla (=«laves
encoussins»)(cf.ficheBasalte)
‐ ‐ Si le magma reste en profondeur, il va refroidir plus
lentementetdonnerdesrochesplutoniques,entièrement
eGabbro)cristallisées,avecfeldspathsetpyroxènes:gabbros(cf.fich
Au niveau des dorsales, le magmatisme donne naissance à lacroûteocéaniquequiest
forméeparl’associationderochesvolcaniqueetplutonique.
3Originedumagmaauniveaudesdorsales
Plusieursfaitsindiquentquelafusion du manteau pourrait être à l’origine du magma à
l’axedesdorsales:
Tomographiesismique:
Entomographiesismique(ci‐contre),
on détecte des anomalies dans la
vitessedepropagationdesondes
sismiques par rapport aux vitesses
attendues.Auniveaudesdorsales,ona
un ralentissementdesondespar
rapportàlanormale(couleur
rouge), et ce, à des profondeurs
inférieures à 100 km.(Figuretiréedu
manuel1èreS–Nathan)
2

Ceralentissementdelavitessedepropagationdesondessismiquesestliéàlamodification
deparamètresphysiquesdecesecteur:lesmesuresauniveaudesdorsalesmontrentque
lefluxthermiqueyestplusimportantquelanormale,ils’agitdoncd’unsecteurchaud,ce
qui entraine par exemple une diminution de la densité et de la viscosité des matériaux
situéssousladorsale.
Fusionexpérimentaledepéridotite:
Silesrochesdumanteausontàl’originedumagmatismeauniveaudesdorsales,leur
fusiondoitengendrerdesmagmasquipourrontdonnerenrefroidissantlesbasaltesetles
gabbrosdelacroûteocéanique.
3
Matériauobtenuparfusion
partielleautauxde
Elément
chimiquePéridotite
5%15%20%
Composition
d’unbasalte
océanique
O47,5 44,3 44,4 44,9 44,5
Si20,1 21,9 22,4 22,7 22,4
Al1,7 8,4 7,0 6,8 7,6
Fe2,1 9,7 8,5 6,2 8,6
Mg22,4 6,2 7,2 9,2 7,2
Ca5,9 6,6 8,9 9,4 7,7
Na0,2 1,9 1,1 0,8 1,6
K0,1 ,0 0,51  0,1 0,4
(donnéestiréesdumanuel1èreS–Nathan)
Ainsi,expérimentalement,onconstatequelafusionpartielledumanteauengendredes
liquides magmatiques de compositionbasaltique,etquipourraientêtreàl’originedu
Dans ce tableau, on a
reportélescompositions
de la roche du manteau
(péridotite) et d’un
alt e.bas eocéaniqu
On remarque qu’en
fondant partiellement la
péridotite, avec un taux
de15%,onproduitun
liquide magmatique de
compositiontrèsproche
de celle d’un basalte
océanique.
magmatismeobservéauniveaudesdorsales.
Onremarquequeleliquideproduitn’apaslemêmechimismequelarocheinitiale,quiest
lapéridotite.
Cecis’expliqueparlefaitquelorsqu’onfaitfondrelapéridotite,certainsminérauxvont
fondreenpriorité,etenrichirlemagmaenélémentschimiquesqu’ilsrefermaient(Ca,Al
parexemple).
Alorsqu’aucontraired’autresminérauxnevontpasfondretoutdesuiteetlesélémentsqui
ysontabondantsvontseconcentrerdanslapéridotitenonfondue(exempleduMg,qui
restedanslapéridotiterésiduelle,auseindel’olivineoudupyroxène).
Liquidemagmatique
basaltique 
(enrichienAl,Ca,Si…)
Manteau
Péridotite
Péridotiterésiduelle
Fusionpartielle

Donc potentiellement, le manteau peut donner naissance, par fusion partielle, au
agmatismeobservéauniveaudesdorsales.m
Pourquoilemanteaupeutilfondresousladorsale?
Souslesdorsales,ilexistedespetitescellulesdeconvectionquifontremonterlemanteau
asthénosphériqueverslasurface.Durantcetteremontée,lafusionvadevenirpossible:
Fusionpartielledu
manteauauniveaudes
dorsales.
(Figuretiréedulivre
Elémentsdegéologie–
Pomeroletal,ed.Dunod)
Onavuquepourungéothermeocéaniquenormal,lemanteaunepeutpasfondre.Dansle
cas des dorsales, la remontée du manteau sous l’axe de la dorsale est assez rapide (de
l’ordre du cm/an), de sorte que le matériel chaud n’a pas le temps d’échanger dela
chaleuravecsonenvironnementplusfroid: la remontée se fait selon un gradient dit
adiabatique,enrougesurlafigure.
Aucoursdecetteremontéeadiabatique,lemanteauvacroisersonsolidus(aupointA),et
safusionvadébuteràuneprofondeurdel’ordrede100kmà60km.
L’extractiondesmagmasverslasurfacevadébuteraupointB,quandonaatteint20%de
liquideauseindumanteau.
La fusion n’est que partielle et le taux de fusion sous les dorsales actuelles est compris
entre10et20%.
Donclemanteauestbienàl’originedumagmatismeàl’axedesdorsales.
Lacompositionmondialedesmagmasproduitsauniveaudesdorsalesesthomogènepour
4
les lémeé ntsmajeurs.
Ce sont desmagmasbasaltiques qui donneront en refroidissant les basaltes et les
gabbrosdelacroûteocéanique.