Fiche de révision : Magmatisme et fusion partielle

📋 Plan du Cours

1. Mise en place des magmas
2. Dynamismes basaltiques effusifs
3. Structures des coulées basaltiques
4. Prismation et refroidissement
5. Eau et dynamismes explosifs
6. Éruptions phréatomagmatiques
7. Laves acides et explosions
8. Volcans mono- et polygéniques
9. Viscosité des magmas
10. Risques et surveillance volcaniques
11. Volcanisme ancien et plutonisme
12. Chronologie des formations magmatiques
13. Péridotites du manteau
14. Fusion partielle des roches

📖 1. Mise en place des magmas

🔑 Notions clés & Définitions

• Éruption volcanique : Survient lorsque du magma atteint la surface, devient de la lave et subit une décompression brutale qui provoque l’exsolution des gaz dissous.

📝 Points essentiels

📌 La composante explosive fragmente la lave en pyroclastes, tandis que la composante effusive correspond à la lave non fragmentée qui forme une coulée ou un dôme.

💡 Astuce mémo

Décompression → exsolution des gaz → éruption

📖 2. Dynamismes basaltiques effusifs

★ À maîtriser

📌 Le dynamisme hawaïen est très faiblement explosif et émet environ 100 % de ses produits sous forme de coulées, tandis que le dynamisme strombolien émet environ 2 % de pyroclastes et 98 % de coulées.

• Le magma hawaïen est basaltique, fluide, peu chargé en gaz et sa température est comprise entre 1000 et 1200 °C.

Compléments

• Dans le dynamisme strombolien, les pyroclastes mesurent moins de 2 mm pour les cendres, entre 2 et 64 mm pour les lapilli ou scories, et plus de 64 mm pour les bombes.

💡 Astuce mémo

Hawaïen : coulées ; strombolien : pyroclastes

📖 3. Structures des coulées basaltiques

📝 Points essentiels

📌 Les coulées basaltiques présentent soit une surface a’a fragmentée et rugueuse, soit une surface pahoehoe lisse mais plissée.

💡 Astuce mémo

Pahoehoe lisse et cordée, a’a rugueuse et fragmentée

📖 4. Prismation et refroidissement

🔑 Notions clés & Définitions

• Prismation : La structure d’une coulée dont le volume se divise en colonnes à section polygonale formées par les fractures de rétraction thermique.

📝 Points essentiels

📌 Dans une coulée basaltique, le refroidissement rapide et désordonné de la surface produit un entablement à prismes irréguliers, tandis que le refroidissement plus lent au contact du substrat produit une colonnade à prismes réguliers.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → rétraction thermique → fractures → prismes

📖 5. Eau et dynamismes explosifs

📝 Points essentiels

📌 Pour un magma basaltique, les rapports intermédiaires entre la masse d’eau liquide et la masse de magma, compris entre 0,1 et 10, produisent un dynamisme à dominante explosive.

• Les pillow-lavas se forment lorsque la lave basaltique chaude entre en contact avec une eau liquide en excès : sa bordure se refroidit très rapidement, tandis que la lave continue de s’écouler à l’intérieur.

💡 Astuce mémo

Peu d’eau : effusif ; eau intermédiaire : phréatomagmatique ; excès d’eau : pillow-lavas

📖 6. Éruptions phréatomagmatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Maar : Une dépression circulaire profonde bordée par un cratère pyroclastique et des débris de socle, formée par les explosions successives de la vaporisation brutale d’une eau superficielle rencontrée par un magma ascendant.

📝 Points essentiels

• En novembre 1963, une éruption surtseyenne a accompagné la naissance de Surtsey, une île volcanique située au large de l’Islande.

💡 Astuce mémo

Maar continental, Surtsey sous-marin

📖 7. Laves acides et explosions

📝 Points essentiels

📌 Les laves trachytiques contiennent entre 60 et 70 % de silice, tandis que les laves rhyolitiques en contiennent plus de 70 % et sont toutes deux relativement pauvres en fer et magnésium.

📌 Une nuée ardente est un aérosol de gaz, cendres et blocs qui dévale les pentes à plus de 200 km·h⁻¹ jusqu’à 600 km·h⁻¹ et peut atteindre 500 °C, tandis que le panache projette verticalement des pyroclastes.

💡 Astuce mémo

Silice élevée → viscosité forte → gaz piégés → explosion

📖 8. Volcans mono- et polygéniques

📝 Points essentiels

📌 Les volcans boucliers résultent de l’empilement de coulées basaltiques et possèdent une large caldera, tandis que les stratovolcans associent coulées basaltiques et projections pyroclastiques dans une forme plus pentue.

💡 Astuce mémo

Bouclier : coulées basaltiques ; stratovolcan : coulées et pyroclastes

📖 9. Viscosité des magmas

🔑 Notions clés & Définitions

• Viscosité : La mesure de la résistance à l’écoulement, exprimée en Pa·s ; elle vaut de 10² à 10⁸ Pa·s pour les magmas.

★ À maîtriser

📌 À température donnée, la viscosité augmente avec la teneur en silice et, pour une composition donnée, elle augmente lorsque la température diminue.

Compléments

• À l’état naturel, les laves rhyolitiques sont environ 10⁷ fois plus visqueuses que les laves basaltiques, car elles sont plus riches en silice et moins chaudes.

💡 Astuce mémo

Silice et cristaux élevés, température basse → viscosité accrue

📖 10. Risques et surveillance volcaniques

📝 Points essentiels

• Un lahar est une coulée de boue produite notamment par la fonte de neige ou par des précipitations importantes remobilisant des cendres non consolidées.

• La surveillance volcanologique combine une approche géologique, une approche géophysique et une approche géochimique.

💡 Astuce mémo

Géologie → géophysique → géochimie

📖 11. Volcanisme ancien et plutonisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Pluton : Un massif magmatique souterrain aux contours arrondis, pouvant avoir des bords nets ou diffus ; les plus grands plutons, de plusieurs dizaines de kilomètres de diamètre, sont appelés batholites.

★ À maîtriser

• L’érosion d’un ancien cône strombolien peut révéler ses dykes basaltiques et inverser le relief des coulées basaltiques résistantes lorsqu’elles reposaient sur un substrat plus tendre.

Compléments

• Les cônes stromboliens disparaissent généralement sous l’effet de l’érosion avant un million d’années, tandis que les dômes trachytiques et rhyolitiques peuvent persister plus longtemps grâce à leurs laves massives et résistantes.

💡 Astuce mémo

Volcanisme en surface, plutonisme en profondeur

📖 12. Chronologie des formations magmatiques

📝 Points essentiels

📌 Dans une superposition de coulées subhorizontales, la coulée située en position haute est la plus jeune.

📌 Selon le principe de recoupement, un filon ou une intrusion plutonique qui recoupe une roche est plus récent que son encaissant, tandis que selon le principe d’inclusion, la roche incluse est plus ancienne que celle qui l’enveloppe.

• Le carbone 14 date les coulées récentes de moins de 50 000 ans, la méthode K-Ar date directement les basaltes âgés de 100 000 ans à 2 Ma, et la méthode U-Pb est adaptée aux roches magmatiques de centaines de millions à milliards d’années.

💡 Astuce mémo

Superposition → recoupement → inclusion → datation

📖 13. Péridotites du manteau

🔑 Notions clés & Définitions

• Péridotite : Une roche ultrabasique du manteau, contenant moins de 45 % de silice et plus de 45 % de fer et de magnésium, principalement composée d’olivines et de pyroxènes.

★ À maîtriser

• Les principaux types de péridotites sont:
  • lherzolites : plus de 50 % d’olivine, avec clinopyroxènes et orthopyroxènes bien représentés
  • harzburgites : riches en olivine et orthopyroxène
  • dunites : plus de 90 % d’olivine

Compléments

• Les minéraux alumineux des péridotites sont les feldspaths plagioclases, le spinelle et le grenat, dont la présence dépend de la pression et donc de la profondeur.

💡 Astuce mémo

LHD : lherzolite, harzburgite, dunite

📖 14. Fusion partielle des roches

🔑 Notions clés & Définitions

• Solidus : La courbe d’un diagramme pression-température qui indique le début de la fusion partielle d’un matériau rocheux.

★ À maîtriser

📌 Il y a fusion partielle lorsque le solidus est franchi ; plus la température est élevée au-delà du solidus, plus le taux de fusion partielle augmente.

📌 L’hydratation d’une roche abaisse sa température de fusion, car le solidus hydraté est déplacé vers les basses températures par rapport au solidus anhydre.

Compléments

• Les trois modèles de franchissement du solidus sont:
  • décompression adiabatique
  • réchauffement isobare
  • hydratation

💡 Astuce mémo

Décompression, réchauffement, hydratation : trois franchissements du solidus

📊 Tableaux de synthèse

Dynamismes éruptifs principaux