PÉTROGENÈSE

I. Introduction

I.1) Les implications des études pétrogénétiques

Les études pétrogénétiques des roches ignées impliquent:

1.      la caractérisation des régions sources des magmas. Comment à partir de roches récoltés pouvons nous caractériser les régions sources. mantelliques ou continentales? Quelles sont leurs minéralogies, leurs conditions d’équilibre? etc…

2.      la définition des conditions de la fusion partielle. Sous quel (s) régime (s) tectonique (s) les magmas prennent-ils naissance? Quelles sont les conditions physiques de la fusion (taux de fusion, profondeur, mécanismes…), etc…

3.       la reconnaissance des processus modifiant la composition des magma primaires durant le transport et l'accumulation dans des chambres magmatiques superficielles. Identifier et définir les mécanismes par lesquels les magmas changent de composition au cours de leur ascension: cristallisation fractionnée, mélanges, contamination…

I.2 les outils

Toutes ces études se basent sur :

Ø      les observations de terrain (cartographie, échantillonnage de tous les types de roches et leurs relations : TD, TP, Terrain ;

Ø      la pétrographie : TP, TD, Terrain ;

Ø      la minéralogie (TP et TD) ;

Ø      la géochimie des éléments majeurs, traces et des isotopes radiogéniques et stables (cours et TD). En plus, si l'activité ignée n'est pas récente, son age doit être établi de façon soit relative soit absolue par les techniques de la datation isotopique.

Nous nous intéresserons essentiellement à la pétrogenèse des roches volcaniques récentes et à leur origine en rapport avec le contexte géotectonique.

Les roches plutoniques ne seront que rarement citées car elles sont très difficiles à caractériser géochimiquement. Elles sont, en plus, peu représentées dans les provinces volcaniques. Nous nous intéresserons tout de même aux roches plutoniques de la croûte continentale dont essentiellement les granitoïdes et les intrusions stratifiées TD et TP).

Actualisme : Sans la compréhension des processus de genèse et d'évolution des magmas actuels, il aurait été très difficile de caractériser les conditions de formation des R volcaniques anciennes dans leur gisement actuel. Les événements présents sont donc la clef pour ceux du passé: Actualisme. Mais seulement pour les formations du Phanérozoïque (<600Ma). La genèse et l'évolution des magmas précambriens devaient être différents pour des raisons liées, entre autres, à la différenciation de la planète Terre...

Donc, si nous pouvons corréler les caractéristiques des roches volcaniques modernes avec des contextes géodynamiques spécifiques, nous pouvons alors les utiliser pour caractériser les paléocontextes géotectoniques des séquences volcaniques anciennes dans lesquelles le métamorphisme et la déformation ont dû effacer le contexte originel.

I.3. LES BASES

La théorie de la tectonique des plaques fournit une excellente base pour discuter des différents styles et des caractéristiques géochimiques de l'actuelle activité volcanique (planche 1, fig 1 et 2).

Les différents bassins océaniques et leurs cortèges de séries magmatiques sont d'ages et de dimensions très variés. Ils correspondent à des stades de développement différents. Ils sont naissants (triangle des Afars),  jeunes (mer rouge), en pleine expansion (Atlantique) ou en fin de vie (Téthys, Pacifique Est). Ces différents exemples décrivent le cycle de vie d'un bassin océanique faisant succéder plusieurs phases: rifting; expansion et fermeture. Ce cycle est dit CYCLE DE WILSON . Il dure environ 200 Ma. Chiffre basé sur l'age de la croûte océanique la plus ancienne qui est d'environ 160 Ma.

NB. Il apparaît ainsi que les fonds océaniques sont très jeunes, puisque aucun age supérieur à 160Ma n'a été trouvé dans les océans actuels. Cette jeunesse contraste avec l'ancienneté des continents, où les ages absolus sont supérieurs à 3800Ma (3.8 Ga)

Plus de 90% de l'activité volcanique récente est localisée non loin des limites de plaques lithosphériques.

Sur la base du contexte tectonique, on peut définir 4 environnements géotectoniques dans lesquels les magmas peuvent être générés:

1- zone de construction de plaques ou zone d'accrétion océanique. Ces limites de plaques divergentes incluent les systèmes des rides medio-océaniques (donnant les MORB, Mid Ocean Ridge Basalts) et les zones d'accrétion d'arrière arc (donnant les BABB, Back Arc Basin Basalts) Planche 3 et planche 10, fig. 3 pour les BABB) ;

2- zone de destruction des plaques ou zone de convergence incluant les îles d'arc et les marges continentales actives (IAB, Island Arc Basalts), Planche 4;

3- les contextes océaniques intraplaques ou îles océaniques donnant les basaltes d’îles océaniques ou OIB (Ocean Island Basalts), planche 9;

4- les contextes continentaux intraplaques incluant les provinces des basaltes continentaux (CFB : Continental Flood Basalts), les zones des rifts continentaux et les magmatismes potassique et ultrapotassique avec les kimberlites non reliées aux zones de rifting (planche 10, fig. 3).

Les estimations des volumes de magmas produits dans ces différentes zones sont données en km³/an sur le tableau 1

Tableau 1. Evaluation globale du volume du magmatisme Cénozoïque (d'après McBirney, 1984).

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