Magma

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Définition

Le magma est constitué par de la roche fondue ou partiellement fondue. Il est généralement constitué de plusieurs phases différentes.

  • Une phase liquide qui correspond pour la plupart des cas à un liquide silicaté.
  • Une phase solide qui est constituée de phénocristaux qui ont généralement cristallisés à partir du liquide silicaté.
  • Une phase gazeuse qui est soit dissoute dans le liquide, soit présente sous la forme de bulles. Les principaux constituants de la phase gazeuse sont l’eau, le soufre, le chlore et le dioxyde de carbone. On appelle ces éléments des éléments volatils.

Pour différencier les types de magmas, de nombreux paramètres entrent en jeu : la composition chimique, la température, la teneur en phénocristaux, la teneur en éléments volatils dissous. Ces paramètres peuvent être très variables en fonction de chaque volcan mais peuvent aussi connaitre des variations pour un même volcan lors de son histoire éruptive, voire même lors d’un seul épisode éruptif. Les variations de ces différents paramètres entrainent des modifications des propriétés physico-chimiques des magmas et peuvent donc influencer le style éruptif du volcan

Composition chimique d'un magma

Du point de vue de sa composition chimique, un magma s’avère extrêmement complexe. En effet, sa composition n’est jamais fixe mais tend à évoluer en fonctions de différents paramètres (conditions ambiantes).
Par exemple, lorsqu’un magma se met en place dans une chambre magmatique superficielle, l’encaissant étant plus froid, le magma tend à se refroidir par perte de chaleur par conduction et donc commence à entrainer la cristallisation de minéraux. La cristallisation de ces minéraux enrichi relativement le liquide résiduel en éléments qui ne rentrent pas dans la composition chimique du minéral. Des modifications de la composition chimique du magma peuvent aussi intervenir par interaction avec les roches encaissantes (phénomènes d'assimilation et de contamination). Cette grande complexité a poussé les pétrologue/volcanologue à normaliser diverses classifications.

Les Séries magmatiques

L’empreinte chimique d’un magma peut être caractérisée dans la plupart des cas par son contexte géodynamique. Une série magmatique peut se définir par un ensemble de magmas qui diffèrent par leur composition chimique mais qui possèdent une même « signature » chimique. Les principales séries magmatiques sont les suivantes :

  • Série Tholéiithique ou de dorsale océanique,
  • Série Alcaline ou de rift continental et de point chaud,
  • Série Calco-alcaline ou de marge continentale et d’arc insulaire,
  • Série Potassique ou de marge convergente.

A ces séries s’ajoutent deux catégories un peu particulières :

  • Les magmas d’anatexie qui sont issus de la fusion partielle de roches de la croute terrestre.
  • Les carbonatites. Le constituant majeur de la plupart des magmas est la silice (SiO2) alors que dans le cas des carbonatites, le composant principal est le carbonate de calcium (CaCO3). Ces magmas sont très rares et le seul volcan en activité est l’OI Doinya Lengai en Tanzanie.

De la genèse d’un magma à son éruption en surface, sa composition chimique évolue constamment. Le phénomène dominant qui favorise l’évolution chimique d’un magma est la cristallisation fractionnée. Ce processus consiste en la ségrégation des cristaux et du liquide par différence de densité (les minéraux ferromagnésiens plus denses que le liquide résiduel ont tendance à sédimenter au fond des chambres par exemple).

Critères de classification des roches magmatiques

Le paramètre le plus direct pour évaluer le stade d’évolution chimique d’un magma est sa teneur en silice (SiO2) qui est l’élément le plus abondant. Le magma tend à s’enrichir relativement en cet élément par rapport aux autres éléments lors du processus de cristallisation fractionnée. Sur la base de la teneur en silice, quatre catégories de magmas sont définies :

  • Magmas ultrabasiques (SiO2 < 45 % pds),
  • Magmas basiques (45 £ SiO2 £ 52 % pds),
  • Magmas intermédiaires (52 £ SiO2 £ 62 % pds),
  • Magmas acides (SiO2>62 % pds)

Cette classification s’applique à toutes les roches volcaniques mais aussi aux roches plutoniques qui résultent de leur solidification complète en profondeur.

Du point de vue classification, les roches plutoniques (entièrement cristallisées) peuvent être classées en fonction de leur composition minéralogique. Ce type de classification ne s’applique que difficilement pour les roches volcaniques car elles ne sont pas entièrement cristallisé (cristaux + liquide silicaté). On favorisera donc pour les roches volcaniques une classification basée sur leur composition chimique et non pas sur leur composition minéralogique.

Classification des roches plutoniques

Classification des roches volcaniques