Devils Tower - Wyoming, USA

La fusion du manteau

FR Boutin

Les documents utilisés pour cette présentation proviennent des nombreux sites de géologie qui publient sur Internet, en particulier C. Nicollet, C. Annen, D. Dungan, JP.

Winter, T. Grand, le Laboratoire des Sciences de la Terre de Lyon, le CNRS, les cours de Pétrology de l’Université de Laval (Quebec) et

de Washington (USA), Futura Sciences et WIKIPEDIA.

A partir des eutectiques, on met en évidence deux mécanismesproduisant des magmas très différents :

- les magmas anhydres, fondant à haute température : 1200°C, et produisant essentiellement du basalte. C’est la fusion du manteau qui est à l’origine de ce magmatisme. C’est le programme de cette matinée.

- et les magmas hydratés, formés à basse température : 850°C, qui produisent du granite et du basalte. Ce sont les subductions qui sont à l’origine de ce magmatisme. On le verra lors d’une autre présentation.

Eutectiques : mélanges de roches qui forment un liquide à des températures trèsinférieures à la température de fusion des constituants (1900°C pour la silice).Ceci a été abordé lors d’un autre exposé.

1 - Du magma liquide, soumis en profondeur à de fortes pressions,

La cheminée

Le volcanisme, c’est pas sorcier…

2 - remontepar une cheminée …

3 - et projettede manièreexplosive

de la lave etdes cendres…

Le réservoir de magma liquide

2 - Le magma n’est liquide que très près de la surface et ne peut que difficilement traverser la lithosphère.

C’est pas sorcier … mais c’est faux !

1 - La pression àlaquelle est soumise

le magma estle résultat

de la gravité etcela ne fait pas monter

le magma dans la cheminée.

Seule une différence dedensité peut faire

remonter le magma.

3 - C’est sontdes bulles de gaz

qui expliquentl’écoulement

des laves, les nuées etles cendres.

La forme  du volcanen résulte.

4 - C’est la rencontredu magma

avec les nappesphréatiques

qui provoqueles explosionsvolcaniques si violentes.

La lithosphère

Voici le plan que nous allons suivre pour expliquer la fusion du manteau et

le volcanisme des rifts :

1 - composition de l’asthénosphère

2 - formation du liquide magmatique et composition des basaltes

3 - remontée du magma4 - le volcanisme basaltique5 - le volcanisme des rifts

Le volcanisme des dorsales et des points chauds est une autre forme de volcanisme basaltique. Il fera l’objet d’un autre exposé.

Rappel sur la constitution de la terre

Zone du Manteau rigide

Zone rigide car leseutectiques ne sont pas fondus

Zone liquideriche en Fe, Si, Ni

La croute :zone rigide

MOHO : 300 à 600°Cet ~1 GPa

Température : 1200°Cet pression de 2 GPa

Début de fusiondes eutectiques

2000°C et 25 GPa :Fin de la fusiondes eutectiques

3500°C et 140 GPa

5000°C

La lithosphèrecorrespond à

la plaque tectonique

Zone fondue?

6370 Km : rayon de la terre

L’asthénosphère : zone où les eutectiques fondus forment du magma

1- Que connaît-on de la composition de l’asthénosphère?

On connaît l’asthénosphère à partir :

de remontées du manteauau niveau d’anciennes dorsales,

par des xénolithes,par des essais de compression

à haute pression et haute température,et par le métamorphisme.

Les ophiolites d’Oman :un morceau du manteau supérieur ramené à la surface de la terre

Le manteau observé en Oman :

en brun : de l’olivine serpentiniséeen vert bronze : un orthopyroxène

Exemple de xénolithe : bombe volcanique contenant de la Basanite (noire) et de la Dunite (90% d’Olivine)

provenant de l’asthénosphère. Origine : île de la Réunion

Échantillon de péridotite provenant de l’asthénosphèreen enclave dans un basalte du Massif Central

L’échantillon

Les essais de compressionà haute pression et haute température

Détailsdu four de fusion

Presse de 800 tonnes

Exemple de dispositif expérimental utilisé pour étudier les équilibres entre phasesà haute pression et haute température (jusqu’à 3000°C).

Le métamorphisme avec fusion partielle dans l’asthénosphère

1200°C

Le faciès éclogite : Omphacite, Grenat, Pyroxène, Phengite, Talc, Amphibole…au-delà de 2 GPa et 1200°C : Lherzolite, Hartzburgite, Dunite…

au-delà de 25 GPa et 2000°C : Wadsleyite, Ringwoodite et Perovskite.

Lherzolite, Hartzburgite,Dunite,perovskite

2 GPa

Grenat, pyroxène et amphiboles

Minérauxde plus en plus dense

L’asthénosphère a subit le métamorphisme des plaques subduiteset le manteau inférieur, un métamorphisme général.

Les subductionssuccessives

font que l’asthénosphère

a subitun métamorphisme

avec fusion partielle.

Pression et températurefont que

le manteau inférieura subit

un métamorphismegénéral.

Le métamorphisme général, c’est, sous l’effet de la pression et de la température, la formation de matériaux plus denses moins compressibles et moins fusibles.

Grenat

LherzolitheHartzburgite

DunitePerovskite

Post-perovskite

Le manteau supérieur

C’est un mélange de plusieurs minéraux :

- olivine : solition solide de forstérite Mg2SiO4 et de fayalite Fe2SiO4

- orthopyroxène (les gros ions Fe, Mg) : par exemple l’enstatite Mg2Si2O6,

- clinopyroxène (les petits ions Ca) : par exemple le diopside CaMgSi2O6

- et les grenats : Mg3Al2Si3O12…

On parle de :

lherzolite si la roche est riche en diopside hartzburgite, si elle ne contient plus de diopside dunite si elle est à 90% de l’olivine.

Pour représenter cela, on utilise la représentation générale des silicateset le tétraèdre du basalte.

Solutions : mélanges dans lesquels on ne peut pas distinguer les constituants dissous.Solutions solides : mélanges solides de minéraux de composition différente mais de structure voisine pouvant former dans un interval de température une solution.Démixtion : séparation des constituants d’un mélange (en général dans un liquide)Précipitation : séparation des constituants d’un mélange (en général dans un solide)

Centre de géologie de l’Oisans

Une représentation des silicates avecle tétraèdre Si02 – Ca0 – Al2O3 – MgO

Quartz SiO2

Magnésie MgO

Feldspath plagioclases : Anorthite

CaAl2Si2O8

AlbiteNaAlSi3O8

ChauxCaO

AlumineAl2O3

EnstatiteMg2Si2O6

Olivine/Fosterite(Mg,Fe)2Si2O6

Diopside CaMgSi2O8

Aluminate de calciumCaAl2O3

Les silicates d ’aluminium(silimanite, andalousite, disthène)

Al2SiO5

Nepheline(Na,K) Al SiO4

SpinelleMgAl2O4

Grenat Mg3Al2Si3O12

Les ciments

Le « tétraèdre du basalte » et le manteau

Quartz SiO2

Mg2SiO4 fosterite (Mg,Fe)2SiO4 olivine Fe2SiO4 fayalite

Grenat Mg3Al2Si3O12

Dunite

HarzburgiteOlivine + Enstatite +

+ Grenat

Lherzolite :Olivine + Enstatite +

Diopside + Grenat

Diopside CaMgSi2O6

Néphéline(Na,K)AlSiO4

EnstatiteMg2Si2O6

Lherzolite, Hartzburgite, Duniteun mélange de :

- olivine : la forstérite Mg2SiO4,  - ortho pyroxène : l’enstatite Mg2Si2O6, - clinopyroxène : le diopside CaMgSi2O6 - et grenat : Mg3Al2Si3O12.

Plagioclases : Anorthite CaAl2Si2O8

AlbiteNaAlSi3O8

1 - composition de l’asthénosphère

2 - formation du liquide magmatique et composition des basaltes

3 - la remontée du magma4 - le volcanisme basaltique5 - le volcanisme des rifts

à partir de 1200°C dans l’asthénosphère,un film de liquide eutectique

se forme entre les grains de la roche. .

C’est ce que nous allons examiner.

La formation du “liquide” magmatique

Les vallées eutectiques dans l’eutectique ternaire à l’origine des basaltes

Diopside - Anorthite - Fosterite

Diopside Fosterite(Olivine)

La composition du liquide eutectique Mfondant à 1270 °C est

à parts égales : diopside + anorthite + ~ 10% de fostérite

C’est la température la plus basse du diagramme.

.

Anorthite

Le point de fusion de l’eutectique quaternaire et la formation du basalte

C. Nicollet

Dans ce diagramme, l’olivine n’est pas représentée.

Lorsque le manteau est portéà la température de 1270°C,

il commence à fondre selon la réaction

Ol+En+Di+Gt Liquide

En réalité, plusieurs eutectiques peuvent produire un liquide dont la composition est celle

d’un basalte ou d’un gabbro

Avec la production de basalte, la composition du manteau fertile évolue sur une ligne reliant E à Mf ,

au delà de Mf  jusqu'à la disparition du grenat (manteau résiduel sur la ligne En-Di).

Si la fusion se poursuit, la composition du manteau résiduel se rapproche du pôle Enstatite,

par disparition du diopside. Le manteau résiduel devient une harzburgite avec formation

de basaltes alcalins sous-saturés (voir page39).

Si la fusion se poursuit jusqu'à disparition de l‘enstatite, le manteau résiduel devient une dunite.

HarzburgiteDunite

T : 1270°C fusion

du Basalte¹

Les liquides magmatiques que l’on peut observeret l’évolution de la Lherzolite en Harzburgite et Dunite

Quartz SiO2

Grenat Mg3Al2Si3O12

Dunite

Harzburgite

Lherzolite :Olivine + Enstatite+ Diopside + Grenat

Diopside CaMgSi2O6

Nepheline(Na,K)AlSiO4

EnstatiteMg2Si2O6

Eutectique binaire :Diopside-Anorthite

Eutectique ternaire :Enstatite-Diopside-Grenat

Eutectique ternaireDiopside-Anorthite-Forsterite

Mg2SiO4 fosterite (Mg,Fe)2SiO4 olivine Fe2SiO4 fayalite

Une famille d’eutectiques produit un magma dontla composition est celle

d’un basalte ou d’un gabbro

Eutectique binaire :Enstatite-Diopside

Plagioclase : Anorthite CaAl2Si2O8

La composition des basaltes

1 - Les éléments principaux : Si, Al, Fe, Mg, Ca La composition chimique type d’un basalte est :

un peu moins de 50% de SiO2 + 10% Al2O3 + 12% FeO + 12% MgO + 12% CaO + des oxydes de Mn, Ti. On peut le considérer comme le mélange

des constituants suivants :

anorthite : un plagioclase CaAl2Si2O8

+ enstatite : un orthopyroxène Mg2Si2O6

+ diopside : un clinopyroxène CaMgSi2O6

+ olivine : une solution solide fostérite - fayalite (Mg,Fe)2SiO4

La microscopie optique en lumière polarisée permet de distinguer ces différents constituants. La proportion et la dimension des cristaux correspondants à ces

constituents dépendent, comme on le verra, de l’origine du basalte en particulier de la profondeur de formation et dépendent aussi de la vitesse de refroidissement au moment de la solidification.

Lame mince de basalte au coeur de la couléeLame mince de basalte en surface de la

coulée

                                                                                                                         

  

Ce basalte tholéiitique présente des phénocristaux colorés d’olivine (1) et de pyroxène (2) car la composition du magma n’est pas exactement celle de l’eutectique ternaire.La pâte microlithique de l’eutectique est constitué :- de baguettes claires de plagioclases (anorthite) (3) généralement alignées dans le sens de l'écoulement de la lave,- de pyroxènes trapus (2),- de minéraux opaques de type magnétite (oxyde de fer),- parfois de verre (4) et de porosités (5). On notera la différence entre la surface et le coeur de la coulée.

2

2 3

La composition des basaltes est plus complexe :

1 - La teneur en éléments principaux : Si, Al, Fe, Mg, Ca mélange : anorthite + enstatite + diopside + olivine

2 - La teneur en éléments incompatibles* : Elle dépend du taux de fusion et indique s’il y a eu des solidifications fractionnées (chambres magmatiques intermédiaires).Les gros ions : Na, K, Rb, Sr, Ba, U, Th… ne sont pas compatibles et

ils se concentrent dans le liquide magmatique.Si le taux de fusion est faible et la pression élevée, la teneur du basalte en Na, K

est très élevée : c’est un basalte alcalin.

3 - La teneur en éléments compatibles* :Ni, Co sont compatibles avec l’olivine, Nb, Ta avec le basalte, Cr avec le diopside.La teneur du basalte en éléments compatibles indique si des solidifications fractionnées se sont produites (enrichissement en Ni, Co, Nb, Ta ou Cr).

4 – La teneur en Rb, Sr, Nd… Les rapports isotopiques de Rb, Sr, Nd… permettent de déterminer l’age de cristallisation des composants du basalte.* Au moment de la solidification, dans la relation Cs = k*Cl :

k<1 correspond aux éléments incompatibles qui restent dans le liquide et k>1 aux éléments compatibles qui entrent dans le solide.

Composition des basaltes, origine et classification

La composition des basaltes dépend fortement de l’origine du magma :- de la profondeur à laquelle se forme le magma : entre 20 et 100 Km,- du taux de fusion du manteau : entre 5 et 20% de liquide extrait, - de la présence d’eau- de la solidification fractionnée dans la ou les chambres magmatiques- et de la contamination par d’autres magmas ou par l’encaissant.

Aussi une classification des basaltes basée sur la composition est elle difficile.

On utilise :

- une classification à partir du tétraedre du basalte qui permet de comprendre l’influence de la pression et du taux de fusion - la classification de Mason très facile à comprendre et- une classification à partir des teneurs en SiO2 et Na2O+K2O ou diagramme de Cox, que l’on utilisera pour expliquer la différentiation magmatique et que je vous présenterai avec le volcanisme des rifts.

Diopside CaMgSi2O6

SiO2(Na,K)AlSiO4

Mg2Si2O6

Volume correspondantaux basaltes sur-saturés

ou THOLEIITES A QUARTZ

Classification à partir du tétraèdre du basalte (Yodler et Tilley) :basaltes sous-saturés, tholéites et basaltes sur-saturés

Volume correspondantaux THOLEIITES ET

THOLEIITES A OLIVINE

BASALTE A OLIVINE

BASALTE A HYPERSTENE(ou à Enstatite)

Volume correspondantaux BASALTES ALCALINS

ou sous-saturés :LES BASANITES

Classification à partir d’une projection sur la base du tétraèdre du basalteCe triangle est la base du tétraèdre du basalte

(le diopside n’est pas représenté et l’anorthite n’est pas dans le plan).La composition du magma dépend de la pression et du taux de fusion du manteau.

Le basalte formé à grande profondeur (haute pression) est pauvre en silice : c’est un basalte alcalin. Lorsque le taux de fusion augmente, le basalte devient un basalte tholeiitique.

Olivine(Mg,Fe)2SiO4

Nepheline(Na,K)AlSiO4

QuartzSiO2

Picrite

Tholéiiteà quartz

Profondeur 10 Kb = 1GPa : 37 Km30 Kb = 3GPa : 110 Km

Basalte alcalinà olivine

EnstatiteMg2Si2O6

Anorthite CaAl2Si2O8

Basaltes à hyperstène(ou à Enstatite)

Basanite oubasalte alcalin ou

basalte sous saturé

Basaltetholéiitique

Ric

he e

n C

a

Dolerite

Komatiite

Diopside

Orthose

Riche

en N

a Anorthite

Albite

Les magmas :

PeridotiteBasalte à olivineBasalte tholéitiqueBasalte alcalinBasalte andésitique (milieu hydraté)

Les magmas basaltiques dans la classification de MasonBasalte des rifts : basalte alcalinBasalte des dorsales (MORB) : basalte tholéiiique plus ou moins riche en olivine Basalte des points chauds (OIB) : basalte tholéiitique au début, basalte alcalin ensuiteBasalte des subductions : basalte andésitique

%SiO2

1 - composition et fusion de l’asthénosphère

2 - formation du liquide magmatique et la composition des basaltes

3 - La remontée du magma

4 - le volcanisme basaltique5 - le volcanisme des rifts

à 1200°C et plus dans l’asthénosphère,il y a formation d’un film de liquide eutectique.

?

Mais la différence de densité entre le magma et l’asthénosphère n’est pas suffisante pour séparer

le film de magma liquide du solide.

Pour que le liquide eutectique se sépare de la partie encore solide il faut des contraintes

dépressives ou un cisaillement.Comme partout les contraintes sont

très compressives...dans l’asthénosphère

le liquide reste entre les grains.

Alors comment se forment les poches de liquide

magmatique?

La formation d’une poche de “liquide” magmatique

d = 2.8

La montée d’un diapir,La combinaison d’une différence de densité et d’un effet de mouillage,

pourrait expliquer la formation et la montée de poches de magma.

1ère hypothèse

d = 3.3

2ème hypothèse : des plissements dans l’asthénosphèreLa combinaison d’un effet de différence de densité et des cisaillements

dans les plis seraient à l’origine des poches de magma

3ème hypothèse : la fusion de zones proches du noyau expliquerait la montée de panaches de liquide…

Fusion de laPostperovskite?

Panachetraversantle manteau

inférieur(rigide)

Perovskite

Point chaud

Upwelling

49

- Un mouvement général dans l’asthénosphère profond (donc déplacement visqueux) amène près de la surface de la terre des matériaux très chauds.- Il y a une modification très importante des isothermes. - La décompression près de la surface alors que la température des matériaux est supérieure à 1200°C entraîne la fusion des eutectiques basaltiques et la formation d’un magma du type tholéiitique car provenant d’une asthénosphère de grande profondeur. - Ce mécanisme explique bien le magmatisme des dorsales et des points chauds

4ème hypothèse : Le upwelling Il est peut être lié aux panaches

Croûteocéanique

Dans tous les cas, le moteur de la remontée des poches de magma est une différence de densité

Densité de différents magmas

La densité de différents magmas est indiquée ci-dessous. Le magma basaltique a une densité de : 2,6 à 2,8 peu différente de la densité des roches encaissantes (d = 2,7 à 3,3). C’est cependant le moteur de la remontée du magma vers la surface de la Terre.La densité du magma baisse lorsque la température augmente (le basalte est plus léger à 1200°C qu’à 900°C) et la densité baisse fortement lorsque la pression diminue. Lors de la remontée du magma, l’effet dela diminution de pression l’emporte et la densité du magma diminue lors de la remontée : la remontée a donc tendance à s’accélérer.

10 Km

Comme le liquide est plus léger que le solide, le magma va monter vers la surface de la terre.C’est une montée lente : en millions d’années.

Lors de cette remontée, le magma basaltique subit :

- une décompression et- un refroidissement - mais sans réaction chimique.

La décompression favorise les mécanismes qui correspondent à une augmentation de volume donc la fusion.La limite magma liquide - magma solideévolue ainsi vers des températures plus basseset le magma basaltique peut atteindrela surface pour former un volcan mêmeen cas de refroidissement.

basalteliquide

basaltesolide

Influence de la pression(ou de la profondeur)

sur la fusion des basaltes

Température °C 800 1200

Pro

fon

deu

r en

km

40

20

Enfin la remonté du magma basaltique favorise le maintienen fusion du magma

1 - composition et fusion de l’asthénosphère2 - formation du liquide magmatique

et la composition des basaltes3 - la remontée du magma

4 - le volcanisme basaltique

5 - le volcanisme des rifts

et la pause...???Voilà, voilà, c’est maintenant!

Les poches de magma liquide qui se formentne peuvent pas franchir les zones rigides de la lithosphère.

Il se forme une couche à la limite entre la lithosphère et l’asthénosphère ( underplating ) qui reste liquide ou se solidifie vers 150 Km, donc à pression

très élevée.

Un début de solidificationde l’ « underplating »

serait à l’originedes diamants de la Kimberlite

(dans les cratons)et des Lamproïtes

(dans les roches plus récentes).Les diamants se solidifient

vers 150 Km de profondeur.

On ne devrait donc pas observer de volcanisme basaltique.

Ce sont les mouvements de convection dans le manteau qui sont à l’origine du volcanisme basaltique.

Les mouvements de convection

dans l’asthènosphère ont des

conséquences sur la lithosphère :

a - ils créent des tensions dans

la lithosphère et

b - ils provoquent une subsidence

de la croûte et

Cela circule mais il y a de nombreusesquestions sans réponse :Quel est le moteur? La subduction?Une seule circulation dans l’asthénosphèreou une double circulation : asthénosphère et manteau inférieur…?Mais le manteau inférieur n’est pas ductile...!

tension

compre

ssion

Tensions et ouverture des rifts et des dorsales

La successiondes phénomènes :

Rupture de la plaqueen tension

etremontée

del’asthénosphère

Amincissementde la

lithosphèrepar formation

d’un rift

Subsidence de la croûte

Volcanisme de rift

Ouverture de ladorsale

Volcanismedes dorsales

Subsidencede la zone Formation de poches liquides

près de la surface

La montée de l’asthénosphère (chaude) et l’amincissement de la lithosphère entraînent une subsidence : enfoncement de la croûte au niveau des rifts de l’ordre du Km.

A cause de la dynamique du manteau, plusieurs événements se produisent.

Les zones rigides se fissurent : c’est souvent un volcanisme pré-rift,

des bloc basculés se forment : c’est le volcanisme des rifts,

les zones rigides amincies se rompent périodiquement :c’est le volcanisme des dorsales

et les zones rigides fondent localement : c’est le volcanisme des points chauds.

Aujourd’hui nous allons examiner :

5 - le volcanisme pré-rift

Le volcanisme des rifts

- La remontée du magma liquide se fait par les failles en distension et le magma forme des necks et des dikes. Il se forme aussi des poches entre les couches sédimentaires : des sills, des lacoolites et des chambres magmatiques. - Des blocs solides arrachés au manteau ou à la croûte, des xénolithes remontent avec le magma. - Les contacts roches chaudes et eau créent des gaz (vapeur d’eau), des hydrates (serpentine) et des solutions riches en quartz ou calcite qui vont remplir les failles. - Les gaz sont à l’origine des projections, des cendres, des lapilis : des téphras qui après induration forment les tufs volcaniques.- Des coulées de lave alternent avec les couches pyroclastiques et les volcans sont souvent égueulés par les coulées latérales.- Parfois le magma rencontre une nappe phréatique entraînant une explosion : formation de maars qui se remplissent d’eau : gour de Tazenat.- En fin de vie, la chambre magmatique vidée peut, par effondrement, former une caldera.

- C’est l’érosion qui révèle quelques millions d ’années plus tard les anciens necks, dikes, sills, coulées et tufs volcaniques.

neck

sill

underplating

Lithosphère

Croûte

underplating

Asthénosphère

lacoolite

Le volcanisme des rifts

Un neck formé de brèches basanitiques

sur lequel on a construit l'église St Michel d'Aiguilhe au Puy en Velay

Le pic Inharan, piton volcanique de 1732 m de haut, domine la ville de Tamanrasset dans le Hoggar.

C'est la partie dégagée par l'érosion d'une cheminée de laves (trachytes).

Crête de Coq, Chaudefour, Puy-de-Dôme Restes d’un Dike formé de trachyandésite

Salisbury Crags, Edimburg, EcosseUn sill mis à nu par l’érosion glaciaire.

Dolérite (basalte) infiltrée entre des strates sédimentaires il y a 350 millions d’années.

Les “orgues”, cette fissuration en colonnes de section plus ou moins hexagonale, se produit après la solidification d’une coulée épaisse et

sans gaz. C’est le résultat du rétreint des couchesau cours du refroidissement.

Ici, une même coulée a donné lieu à troiszones distinctes correspondant à des conditions

de refroidissement différentesLes orgues sont observées avec de nombreuses roches volcaniques : la phonolite par exemple.

Coulée basaltique de Chilhac, AllierCoulée de Basalte et de Dolérite mise à nu par l’érosion fluviale.

Trois coulées se sont produites entre 2,7 et 0,9 millions d’années. On a trouvé des fossiles sous ces coulées, en particulier des fossiles d’éléphant et de cerf.

The Giant's Causeway - Northern Ireland, UKThe Giant's Causeway - Northern Ireland, UK

Remarques

- Les carbonatites Parfois on observe des carbonatites, un magma composé de calcite, de dolomie et de carbonate de fer, liquide à 550°C. Les carbonatites ne sont pas compatibles avec le magma basaltique (démixion) et se séparent (flottent sans doute à la surface du magma) dans la chambre magmatique. Les carbonatites apparaîssent à la fin d’une éruption (Exemple : le Kaiserstuhl, fossé Rhenan). Les carbonatites sont un peu un mystère car on devrait en observer souvent compte tenu de la quantité de calcaire. Mais le carbonate de calcium se décompose avant de fondre et donne du CO2. Les carbonates de Li, Na, K fondent à basse température (entre 400°C et 800°C). Ils forment avec SiO2 des magmas qui peuvent dissoudre le carbonate de calcium. C’est probablement de cette manière que se forment les carbonatites.

- La partie visible des volcans… Le volcanisme que l’on voit : les restes de cônes volcaniques, les laves, les roches qui forment les necks, les dikes… sont représentatifs de ce qui s’est passé en fin de vie. Ce que le volcan a produit au tout début est rarement accessible. Il se trouve à 5 ou 10 Km de la surface. Des datations récentes effectuées sur les roches du Massif Central confirment cette remarque : le volcanisme le plus récent correspond à un magma « évolué » par rapport au magma primitif.

Evolution des magmas de la Chaine des Puys

Evolution du magma des rifts - Le basalte des rifts correspond à un basalte formé vers 100 Km de profondeur généralement avec un taux de fusion du manteau faible. Le magma est donc riche en K, Na, Ca, Sr : c’est une basanite ou basalte alcalin (Exemple : basaltes dans le Massif Central). - Une solidification fractionnée (fin de vie du volcan) conduit à la formation de péridotites qui restent au fond de la chambre magmatique et de trachytes et phonolites que l’on observe en surface. Exemples : la phonolite de Devil’s Tower, Wyoming ou les trachytes observées dans le Massif Central et au Hoggar.

évolution des magmas basaltiques

dans le diagramme de

Cox

Enfin ce sont les gaz qui déterminent les éruptions,la nature des roches et la forme des volcans!

L’expulsion du magma hors du volcan est du aux gaz. Les gaz c’est la vapeur d’eau, le CO2… Ils sont dissous dans le magma et apparaissent lors d ’une décompression et lors de la solidification sous forme de bulles qui créent une mousse avec une très forte expansion.Les bouchons, ce sont les failles de la lithosphère, des blocks qui peuvent obstruer le conduit et les pré solidifications dues au refroidissement lors du dégazage. Avec le débouchage, la mousse est éjectée hors de la chambre magmatique : la lave est poreuse produisant des volcans caractérisés par des cones de ponces, cheires et cendres. Un débouchage lent permet un dégazage important dans la chambre magmatique et la coulée de laves « calmes », lisses ou cordées, sans explosion (coulée de Chilhac)..

Eau gazeuse,bière,

champagne...

Dégazage du basalte lors de la solidification : les pouzzolanes

Après l’arrêt du volcanisme, l’érosion a conservé les cônes de scories

Chaîne des Puys en Auvergne

aiguille deTrachyte

qui obstruela cheminée

Volcan bouclier

Stratovolcan

Formes du volcanisme de rift

Ex : le Massif Central

Strombolienle plus fréquent

alternance de pouzzolane et de cheiresLe Cantal, Puy de la Vache, Lemptegy

PéléenPuy de DômePuy Chopine

Pliniensouvent

Hawaïenabsent

Vulcanienmaars

gour de Tazenat