Les chambres magmatiques

Géologie
marie-claude segui
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Les chambres magmatiques

Messagepar marie-claude segui » 21 janv. 2012, 20:49

Bonjour,
Un relisant la réponse à la question de Frédéric Labaune et je me (re)pose la question de savoir pourquoi le magma s'arrête parfois dans une chambre magmatique: il est remonté jusque là à cause de sa plus faible densité, alors pourquoi s'arrête-t-il attendant une fracturation du toit de la chambre? :?

Vous avez écrit:
Le magma produit à plus grande profondeur serait plus dense que le solide (du fait de la plus grande compressibilité des liquides) et migrerait vers le centre de la terre... c'est peut-être une situation qu'à connue notre planète lorsqu'elle était plus chaude et que le magma était formé à plus grande profondeur qu'actuellement. Peut-être aussi il y a-t-il actuellement un magmatisme caché dans les profondeurs du manteau dont nous n'aurions aucun écho en surface! Cela fait rêver...


Alors une réaction à cette réponse qui bouleverserait si elle était vérifiée, nos connaissances actuelles d'un manteau solide!!! Alors, rêvons ;) ... avec un magma plus chaud que l'encaissant donc, mais plus dense, que se passe-t-il dans une cellule de convection...?
Merci beaucoup pour vos explications!

Georges CEULENEER
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Re: Les chambres magmatiques

Messagepar Georges CEULENEER » 24 janv. 2012, 10:08

Bonjour,

Je réponds d'abord à votre première question que je reformule: pourquoi le magma interrompt-il (parfois) son ascension vers la surface pour stagner (et se différencier par cristallisation, assimilation, etc...) dans des réservoirs plus ou moins profonds que l'on appelle "chambres magmatiques"?

Deux raisons essentielles:

1. Même s'il est moins dense que son environnement solide (manteau ou croûte), le magma peut-être stoppé dans son ascension parce qu'il se heurte à un niveau rigide et/ou imperméable. Un analogie : un ballon gonflé à l'hélium que vous lâchez dans votre salon va voir son ascension bloquée par le plafond même s'il est moins dense que l'air de la pièce. Dans cette analogie, le ballon, c'est le magma et le plafond, c'est la base d'un niveau rigide superficiel, la lithosphère ou, dans les environnements de dorsales, le mince (2-4 km) couvercle de croûte océanique refroidi en permanence par hydrothermalisme (complexe filonien et laves). Dans ce cas, il faut attendre que la pression exercée par le magma dépasse le seuil de rupture des roches pour les fracturer et pour rendre le niveau perméable (des dykes vont pouvoir s'injecter dans le niveau rigide mais fracturé et le magma va pouvoir atteindre la surface, c'est l'éruption. On parle de fracture "hydraulique" par référence à ce qui se passe lorsqu'un sédiment est gorgé d'eau, entre autre. Dans notre analogie, les ballons ne parviennent jamais à fracturer le plafond, ou alors il faudrait beaucoup de ballons et/ou un toi en chaume...

2. Le magma n'est pas toujours plus dense que la roche encaissante. Ceci concerne soit des niveaux très profonds dans le manteau (plusieurs centaines de km) comme nous l'avons vu, soit des niveaux très superficiels. Dans le cas des magmas basaltiques, la densité du liquide magmatique "primaire" (en équilibre avec le manteau et donc riche en Mg par rapport au Fe) est typiquement de l'ordre de 2,7 à 2,8 à basse pression. La densité de la croûte profonde gabbroïque est de l'ordre de 2,9 à 3,0. Le magma, moins dense, va donc pouvoir monter. La densité du magma va, par contre, évoluer par cristallisation fractionnée (réaction au refroidissement). En effet, lorsque vous cristallisez de l'olivine et des pyroxènes, les minéraux formés ont un rapport Mg/Fe plus élevé que celui du magma et donc le magma va progressivement s'enrichir en Fe, élément lourd, et voir sa densité augmenter. Lorsque la densité du magma sera identique à celle de son encaissant, il va stagner : on parle d'ailleurs de couche stagnante dans la littérature sur les chambres magmatiques, on parle aussi de "neutral buoyancy", ce que l'on peut traduire en gros par "flotabilité neutre". Va arriver un moment, au cours de la différenciation, où ce magma va cristalliser des oxydes de Fe (et Ti), ce qui se fait à relativement basse température (1100-1150°C par rapport aux 1200-1250°C des magmas primaires) et donc le magma résiduel va, cette fois, s'appauvrir en Fe et voir sa densité diminuer, il va ainsi pouvoir poursuivre son ascension.

Tout cela, ce sont les grands principes, la réalité est, comme toujours, beaucoup plus complexe et donc moins prévisible: il faut également prendre en compte l'évolution au cours de la différenciation, de la concentration des autres éléments, surtout celle du silicium, la compressibilité relative des roches et du magma, les phases gazeuses ....


Votre deuxième question:
C'est vrai, l'hypothèse d'un magmatisme "caché" dans les profondeurs du globe bouleverse pas mal de nos concepts. Ceci-dit, au premier ordre, le manteau resterait essentiellement solide (les ondes S sont bien transmises dans le manteau), on parle de quelques pourcents de fusion partielle qui serait difficilement détectable (dans l'état actuel des techniques) par les méthodes de tomographie sismique. Certaines observations de ralentissement des ondes sismiques et d'atténuation des ondes S, classiquement attribuées au seul effet de la température, pourraient refléter un faible degré de fusion, ... les chercheurs cherchent, pour l'instant, pas de réponse définitive (de toute façon, il n'y a jamais de réponses définitives, en science!). Pour ce qui est de la possibilité d'accumulations plus importantes de ce magma profond et dense, on se deamnde si cela ne pourrait expliquer certaines propriétés sismologiques de la transition manteau/noyau (la discontinuité dite D"). Les expériences en presses multi-enclumes à "ultra-haute pression" essaient de préciser les diagrammes de phase dans ces régions obscures de la terre. Dans une cellule de convection, tant qu'il n'y a pas de porosité connectée, le magma reste piégé dans la matrice solide et se déplace avec elle. Lorsque la porosité est connectée (au-delà de quelques pourcents de porosité effective) il peut s'établir une migration différentielle du magma par rapport à la matrice.


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