Le magma: 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 île 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 i intime 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:

• série tholeiitique 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 en phase évolutive avancée.

A 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 Capanne) 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 carbonatites, 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 silicatés varie entre 800 et 1 200 °C selon les compositions, celle des carbonatites est bien inférieure et oscille généralement entre 500 et 600 °C. Si les volcans de cette nature ont existé jadis dans certaines régions du Centre de l’Italie, à 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 (à l’origine de la plupart des magmas qui remontent à la surface) font état d’une assez grande homogénéité (voir tableau p. 19). 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, où le manteau terrestre est relativement proche de la surface, la plupart de la matière rentre en fusion dans un environnement de basse pression. À l’inverse, sous un rift continental et encore plus en correspondance d’un point chaud, la fusion partielle du manteau a lieu à des niveaux de profondeur et de pression bien supérieurs, et n’affecte qu’une petite partie (moins du 5 %) des roches environnantes. Pour finir, en correspondance d’une marge convergente de plaques, tant dans un contexte continental qu’océanique (arc insulaire), la fusion partielle du manteau est due principalement à l’eau libérée par la plaque océanique qui plonge dans le manteau.