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Le Magma

Vous êtes ici : » » Le Magma ; écrit le: 8 mai 2012 par La rédaction modifié le 27 décembre 2018

Le Magma

Le magma est constitue de roches fondues ou partiellement fondues: il se caractérise par la présence de nombreux composants et généralement par plusieurs phases, liquide, solide et gazeuse. La composition, la température et la teneur en cristaux, en gaz et en fragments solides divers, sont des variantes qui contribuent à différencier les magmas, qu’ils soient le produit de volcans différents ou celui des éruptions successives d’un même volcan, voire même les différentes phases d’une même éruption. Ces différences impliquent une diversité de propriétés en matière de densité, de viscosité et de capacité a retenir plus ou moins longtemps les gaz dissous, propriétés qui influencent de manière décisive le type d’éruption, les caractéristiques des dépôts volcaniques et jusqu’a la structure de l‘appareil volcanique lui-même.



1) COMPOSITION CHIMIQUE

Sur le plan chimique, un magma est un système extrêmement complexe. Sa composition n’est pas constante, mais variable en fonction des changements des conditions ambiantes. Au contact de roches plus froides, le magma se refroidit. Par conséquent, si certains minéraux commencent à cristalliser en privant le magma des éléments qui vont se concentrer dans les cristaux en formation, par la même occasion cela l’enrichit en éléments qui ne sont pas retenus dans les nouvelles structures minérales. Mais au-delà de la température, l’échange avec l‘encaissant s’effectue aussi sur le plan de la matière, en modifiant la composition du magma comme celle des roches environnantes. Ainsi, des morceaux de roches pièges dans le magma peuvent aussi bien fondre que garder leur qualité de fragments solides. Enfin, selon les changements de composition, de température et, surtout, de pression, des éléments volatils tels que l’eau ou le gaz carbonique originellement dissous en grandes quantités dans le magma – peuvent générer des bulles de gaz qui vont transformer considérablement les propriétés du magma et provoquer une éruption dans la plupart des cas.

2) SÉRIES MAGMATIQUES

Force est donc de constater que le magma est un système en perpétuelle évolution.

L’environnement géodynamique qui le produit, en conditionne considérablement les caractéristiques et lui confère une sorte «d’empreinte chimique» qui joue un rôle déterminant dans toutes les étapes évolutives du magma, y compris dans celles de sa cristallisation. De plus, l’étude de la composition chimique et minéralogique de ses produits de refroidissement renseigne les chercheurs sur de nombreux points de son histoire évolutive.

Cette idée de départ permet de définir une série magmatique, séquence de magmas qui diffèrent par leurs compositions, mais partagent un même environnement géodynamique d’origine la même « empreinte chimique» et qui, dans l’absolu, peuvent donc être tous considérés comme les différentes étapes évolutives d’une même souche de magma. Par rapport aux environnements géodynamiques décrits au chapitre précédent, on dénombre les séries magmatiques suivantes :

a)                 série tholeiitique ou de dorsale océanique ;

b)                 série alcaline ou de rift continental et de point chaud;

c)                  série ealco-alcaline ou de marge continentale et d’arc insulaire ;

d)                 série potassique ou de marge convergente en phase évolutive avancée.

À ces séries s’ajoutent les magmas produits par la fusion partielle de roches de la croûte terrestre, qui fondent à une profondeur où les conditions de pression et de température favorisent la production de quantités significatives de masses liquides. Ces magmas sont appelés d’anatexie et sont largement présents en Italie, à l’île d’Elbe (granité du Mont Caponne) et dans le Sud de la Toscane (rhyolites de San Vincenzo, près de Livourne).

Les carbonatites constituent une catégorie à part et sont des magmas différents de tous les autres. En effet, tandis que ceux des séries magmatiques évoquées jusqu’à présent sont composés principalement de silice (Si02) et sont appelés de ce fait «magmas silicatés», les carbonatâtes, quant à eux, se composent presque exclusivement de carbonate de calcium (CaC03) et sont le produit de processus chimiques qui s’opèrent dans les milieux riches en gaz carbonique.

En outre, tandis que la température des magmas silicates varie entre 800 et 1200 °C selon les compositions, celle des carbonatites est bien inferieure et oscille généralement entre 500 et 600 °C. Si les volcans de cette nature ont existe jadis dans certaines régions du Centre de l’Italie, a l’heure actuelle l’Ol Doinyo Lengai (Tanzanie) est le seul au monde encore actif.

Les conditions physiques et chimiques de l’aire de production du magma déterminent le type de la série magmatique. Sur le plan de la composition chimique, les roches du manteau terrestre (a l’origine de la plupart des magmas qui remontent à la surface) font état d’une assez grande homogénéité. Sur cette base relativement homogène, se développent toutefois de grandes différences dans les liquides produits, selon que la fusion partielle des roches du manteau ait lieu sous une dorsale océanique, une marge continentale ou encore ailleurs.

Sous une dorsale océanique, ou le manteau terrestre est relativement proche de la surface, la plupart de la matière rentre en fusion dans un environnement de basse pression. A l’inverse, sous un rift continental et encore plus en correspondance d’un point chaud, la fusion partielle du manteau a lieu a des niveaux de profondeur et de pression bien supérieurs, et n’affecte qu’une petite partie (moins du 5 %) des roches environnantes.

3) EVOLUTION CHIMIQUE DU MAGMA

Du moment de sa production a celui de l‘éruption (ou de sa solidification dans la croute terrestre), le magma peut connaitre des changements considérables tant sur le plan chimique que minéralogique. L’ampleur de ces changements sera d’autant plus grande qu’il se sera écoule de temps entre la production et la solidification. Si les facteurs qui déterminent ces changements sont nombreux, l’un d’entre eux joue toutefois un rôle prépondérant: le processus de cristallisation fractionnée qui produit et sépare les cristaux du liquide magmatique. Etant donne que chaque formation cristalline appauvrit de manière sélective le liquide magmatique de certains de ses composants, un changement progressif s’opère dans la composition du magma au fur et a mesure que de nouveaux cristaux se forment et se séparent du liquide.

Le processus qui fait se séparer les cristaux du liquide magmatique dépend des différences de densité, comme des modalités de refroidissement et de cristallisation des corps magmatiques dans la croute terrestre. Ainsi, les cristaux plus denses que le liquide environnant auront tendance a couler en allant s’accumuler dans les parties les plus profondes du corps magmatique, contrairement à ceux de densité moindre qui remonteront pour s’amasser dans la partie supérieure. Au contact des roches de la croute terrestre, le magma refroidit en favorisant le processus de cristallisation qui, lui, va faire évoluer la composition chimique du magma lui-même. Outre les éléments indiques, il existe des traces d’autres composants, sachant que le processus de fusion partielle, puis celui de cristallisation fractionnée, peuvent déterminer la concentration de ces éléments et les transformer en composantes importantes du magma. Par exemple, s’il est vrai que les roches du manteau sont extrêmement pauvres en potassium, la teneur en cet élément peut tout à fait augmenter dans les magmas des séries alcalines bien que ces derniers soient originaires du manteau. De la même manière, la «contamination» chimique qui s’opère au contact des roches de la croute peut contribuer de manière substantielle à l’enrichissement du magma en composants faiblement représentés a l’origine.

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