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La differenciation magmatique

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La differenciation magmatique

  • À partir d’un magma basaltique de composition moyenne, on obtiendra plusieurs types de roches : on parle de cortège de roches. Cette variété de roches montre la présence de plusieurs types de liquides.

    À partir d’un liquide de composition moyenne, il y aura formation, à partir de ce magma (primaire), de magmas différents.

     C’est la différenciation magmatique.




    1\ La cristallisation fractionnée.


    Selon la composition, il n’y a pas les mêmes minéraux, pas la même température. Pendant la cristallisation, la composition du liquide évolue. Il y a existence d’un ordre de cristallisation.

    En premier, il y a formation des péridots puis des plagioclases calciques (Ca), des pyroxènes, des amphiboles, des plagioclases sodiques (Na), des micas, des plagioclases très sodiques, des feldspaths potassiques et enfin, en dernier, du quartz.


    2\ Série réactionnelle de Bowen.


    Un minéral à une certaine température, s’il n’est pas éliminé (mis de côté, protégé), peut se résorber et donner un nouveau minéral.

    - Série discontinue (réactionnelle) des Fe/Mg (ferromagnésiens).

    - Série réactionnelle continue des plagioclases : la température diminue alors que la concentration en SiO2 augmente.


    a\ Série discontinue (Fe/Mg).


    Les différents minéraux ferromagnésiens n’ont pas la même structure.

    Olivine (Mg) Olivine (Fe) Pyroxène Amphibole Mica.

     Un minéral se forme ET réagit.


    Liquide olivine + liquide pyroxène + liquide amphibole + liquide mica noir (après les micas, on pourra avoir du quartz).

    Attention : Il n’y a pas de quartz et d’olivine en même temps.


    b\ Série continue.


    Les plagioclases forment une suite continue (voir schéma) : ils auront des structures différentes mais très proches.


    c\ Couplage des deux séries.


    Les deux séries fonctionnent en même temps. Les minéraux perdus d’un côté seront repris de l’autre.

    Dans ce magma basaltique, la cristallisation commence par la bytownite qui précipite tout comme l’olivine. Dans ce qui reste (magma andésitique), il y a formation d’andésine et de pyroxène. Si on continue, on arrive à de la silice pure (solution hypothermale).


    3\ Différenciation gravitaire.


    Dans la chambre magmatique, la densité est de 2,9. La densité des péridots est de 3,3. Logiquement, ces péridots vont précipiter et former des cumulas. C’est un tri du magma qui s’opère. Le fer et le magnésium précipitent également ce qui fait qu’il reste en surface Si, Na et K.

    S’il y a éruption, le premier liquide qui jaillit est un liquide riche en Si, Na et K et pauvre en Fe et Mg : on parle de volcan rhyolitique (explosif). Le dernier liquide est un basalte. Les phases explosives et effusives sont en alternance.


    4\ Assimilation.


    Le magma basaltique qui monte à la surface est à haute température (1300°C). Pendant la remontée, il va y avoir fonte des roches de surface (les calcaires, les grès et les granites déjà présents) : ces roches vont être incorporées. Si le grès fond, il va y avoir un enrichissement en silice. On a alors un magma basaltique avec beaucoup plus de silice. Il sera de type andésitique.

    L’assimilation en CaCO3 (carbonate de calcium) permet un enrichissement en CO2 et Ca : ce seront des roches à déficit en silice on aura des foïdes. Cela se passe de manière très localisée.


     Ces phénomènes permettent d’expliquer que le volcanisme acide à lave froide et visqueuse (explosif) se localise en bordure de continents (dans les chaînes de montagnes), dans les zones de compression (attention : il peut y avoir des contaminations !).

    Le volcanisme effusif, basaltique, basique, chaud et fluide se situe sur les grandes fractures de l’écorce terrestre : il y a alors formation de rifts océaniques et continentaux (pas de contamination).

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