Fusion partielle et origine des liquides basaltiques primaires
Les roches magmatiques sont issues de la solidification d'un magma. On distingue deux principales classes de roches magmatiques : les roches volcaniques, issues du brusque refroidissement d'un magma en surface, et les roches plutoniques, issues d'un refroidissement plus lent en profondeur.
Différenciation des magmas et séries magmatiques
Les mécanismes de la différenciation d'un magma
Cristallisation fractionnée - séries continu/discontinu de Bowen - les limites du modèle
Autres causes : Mélange de magmas - Métasomatose - Contamination et assimilation crustale
Autres causes : Mélange de magmas - Métasomatose - Contamination et assimilation crustale
Les séries magmatiques
Un même magma primaire (initialement basaltique) peut donc être à l'origine de plusieurs roches, plus ou moins différenciées (basiques, intermédiaires et acides). En effet, chaque étape de la différenciation peut être "fossilisée" par l'émission de magma vers la surface et la mise en place de roches volcaniques. L'ensemble de ces roches, toutes formées à partir du même magma initial, forme une série magmatique.
Cette origine commune peut être montrée par 3 critères :
- Une proximité spatiale : Toutes les roches d'une même série se mettent en place dans un espace géographiquement limité (quelques dizaines de km) ;
- Une proximité temporelle : Toutes les roches d'une même série se mettent en place dans un intervalle de temps relativement bref (quelques Ma tout au plus) ;
- Une proximité géochimique : Aussi différentes soient-elles d'un point de vue de la minéralogie, les roches d'une même série présentent une certaine homogénéité chimique. Elles s'alignent et suivent une même tendance dans les diagrammes géochimiques.
Cette tendance est dépendante de la composition du magma basaltique primaire, et on peut ainsi discriminer 3 principales séries magmatiques d'après leurs caractéristiques minéralogiques et géochimiques.
Le diagramme TAS (Total Alkali Silica) permet de les distinguer sur la base de l'évolution de la teneur en Na2O et en K2O au cours de leur différenciation (visible en abscisses par la teneur croissante en SiO2).
Cette origine commune peut être montrée par 3 critères :
- Une proximité spatiale : Toutes les roches d'une même série se mettent en place dans un espace géographiquement limité (quelques dizaines de km) ;
- Une proximité temporelle : Toutes les roches d'une même série se mettent en place dans un intervalle de temps relativement bref (quelques Ma tout au plus) ;
- Une proximité géochimique : Aussi différentes soient-elles d'un point de vue de la minéralogie, les roches d'une même série présentent une certaine homogénéité chimique. Elles s'alignent et suivent une même tendance dans les diagrammes géochimiques.
Cette tendance est dépendante de la composition du magma basaltique primaire, et on peut ainsi discriminer 3 principales séries magmatiques d'après leurs caractéristiques minéralogiques et géochimiques.
Le diagramme TAS (Total Alkali Silica) permet de les distinguer sur la base de l'évolution de la teneur en Na2O et en K2O au cours de leur différenciation (visible en abscisses par la teneur croissante en SiO2).
On distingue ainsi :
- Des séries alcalines, dont les teneurs en Na2O et en K2O augmentent fortement au cours de la différenciation. Cet enrichissement important en alcalins et plus faible en silice s'explique par un magma initial relativement riche en alcalins. On y distingue des séries alcalines sous-saturées en silice (présence possible de feldspathoïdes mais jamais de quartz, menant aux phonolites) et des séries alcalines saturées en silice (menant aux trachytes, voire aux rhyolites, avec présence possible de quartz).
- Des séries subalcalines, dont les teneurs en Na2O et en K2O augmentent relativement peu au cours de la différenciation (car le magma initial était relativement pauvres en alcalins). Les séries calco-alcalines et les séries tholéiitiques répondent toutes les deux à cette définition, mais ne sont pas discriminables à l'aide de ce diagramme.
Pour discriminer les séries calco-alcalines et les séries tholéiitiques, on peut utiliser le diagramme AFM (alcalins, fer, magnésium). En effet, pour la série calco-alcaline, les roches intermédiaires sont très pauvres en fer (ce qui n'est pas le cas pour la série tholéiitique). Ceci s'explique par la cristallisation précoce de minéraux riches en fer (hématite, ...) lors de la différenciation des magmas calco-alcalins, ce qui appauvrit rapidement le liquide résiduel.
Sur ce diagramme, la série calco-alcaline présente un enrichissement relatif en potassium plus important que la série tholéiitique.
- Des séries alcalines, dont les teneurs en Na2O et en K2O augmentent fortement au cours de la différenciation. Cet enrichissement important en alcalins et plus faible en silice s'explique par un magma initial relativement riche en alcalins. On y distingue des séries alcalines sous-saturées en silice (présence possible de feldspathoïdes mais jamais de quartz, menant aux phonolites) et des séries alcalines saturées en silice (menant aux trachytes, voire aux rhyolites, avec présence possible de quartz).
- Des séries subalcalines, dont les teneurs en Na2O et en K2O augmentent relativement peu au cours de la différenciation (car le magma initial était relativement pauvres en alcalins). Les séries calco-alcalines et les séries tholéiitiques répondent toutes les deux à cette définition, mais ne sont pas discriminables à l'aide de ce diagramme.
Pour discriminer les séries calco-alcalines et les séries tholéiitiques, on peut utiliser le diagramme AFM (alcalins, fer, magnésium). En effet, pour la série calco-alcaline, les roches intermédiaires sont très pauvres en fer (ce qui n'est pas le cas pour la série tholéiitique). Ceci s'explique par la cristallisation précoce de minéraux riches en fer (hématite, ...) lors de la différenciation des magmas calco-alcalins, ce qui appauvrit rapidement le liquide résiduel.
Sur ce diagramme, la série calco-alcaline présente un enrichissement relatif en potassium plus important que la série tholéiitique.