Magma contre lave comment il fond, monte et évolue

Dans l'image du cycle du rocher, tout commence par la roche souterraine fondue: le magma. Que savons-nous à ce sujet?

Magma et lave

Le magma est bien plus que de la lave. La lave est le nom de la roche en fusion qui a éclaté à la surface de la Terre - le matériau chauffé au rouge s'échappant des volcans. La lave est également le nom de la roche solide résultante.

En revanche, le magma est invisible. Tout rocher souterrain entièrement ou partiellement fondu est considéré comme du magma. Nous savons qu'il existe parce que chaque type de roche ignée s'est solidifié à partir d'un état fondu: granit, péridotite, basalte, obsidienne et tout le reste.

Comment Magma fond

Les géologues appellent tout le processus de fusion magmagenesis. Cette section est une introduction très basique à un sujet compliqué.

Évidemment, il faut beaucoup de chaleur pour faire fondre les roches. La Terre a beaucoup de chaleur à l'intérieur, une partie provenant de la formation de la planète et une partie générée par la radioactivité et d'autres moyens physiques. Cependant, même si la majeure partie de notre planète - le manteau, entre la croûte rocheuse et le noyau de fer - a des températures atteignant des milliers de degrés, c'est de la roche solide. (Nous le savons parce qu'il transmet les ondes sismiques comme un solide.) C'est parce que la haute pression neutralise la température élevée. Autrement dit, la haute pression augmente le point de fusion. Dans cette situation, il existe trois façons de créer du magma: augmenter la température au-dessus du point de fusion, ou abaisser le point de fusion en réduisant la pression (un mécanisme physique) ou en ajoutant un flux (un mécanisme chimique).

Le magma apparaît de toutes les trois façons - souvent les trois à la fois - lorsque le manteau supérieur est agité par la tectonique des plaques.

Transfert de chaleur: Un corps ascendant de magma - une intrusion - envoie de la chaleur aux roches plus froides qui l'entourent, d'autant plus que l'intrusion se solidifie. Si ces roches sont déjà sur le point de fondre, la chaleur supplémentaire est tout ce qu'il faut. C'est ainsi que les magmas rhyolitiques, typiques des intérieurs continentaux, sont souvent expliqués.

Fusion de décompression: Lorsque deux plaques sont écartées, le manteau en dessous monte dans l'espace. À mesure que la pression diminue, la roche commence à fondre. La fusion de ce type se produit alors, partout où les plaques sont écartées - à des marges divergentes et des zones d'extension continentale et d'arc arrière (en savoir plus sur les zones divergentes).

Fusion de flux: Partout où de l'eau (ou d'autres substances volatiles comme le dioxyde de carbone ou les gaz sulfureux) peut être mélangée à un corps de roche, l'effet sur la fusion est dramatique. Cela explique le volcanisme abondant près des zones de subduction, où les plaques descendantes emportent avec elles l'eau, les sédiments, la matière carbonée et les minéraux hydratés. Les substances volatiles libérées de la plaque coulante montent dans la plaque sus-jacente, donnant naissance aux arcs volcaniques du monde.

La composition d'un magma dépend du type de roche à partir de laquelle il a fondu et à quel point il a fondu. Les premiers morceaux à fondre sont les plus riches en silice (la plupart felsiques) et les plus faibles en fer et en magnésium (les moins mafiques). La roche mantellique ultramafique (péridotite) produit une fonte mafique (gabbro et basalte), qui forme les plaques océaniques au niveau des dorsales médio-océaniques. La roche mafique produit une fonte felsique (andésite, rhyolite, granitoïde). Plus le degré de fusion est élevé, plus le magma ressemble à sa roche mère.

Comment Magma se lève

Une fois que le magma se forme, il essaie de s'élever. La flottabilité est le moteur principal du magma car la roche fondue est toujours moins dense que la roche solide. La montée du magma a tendance à rester fluide, même s'il se refroidit car il continue de se décompresser. Il n'y a cependant aucune garantie qu'un magma atteindra la surface. Les roches plutoniques (granit, gabbro, etc.) avec leurs gros grains minéraux représentent des magmas qui ont gelé, très lentement, profondément sous terre.

Nous imaginons généralement le magma comme de gros corps de fonte, mais il se déplace vers le haut dans des gousses minces et des lisses minces, occupant la croûte et le manteau supérieur comme de l'eau remplit une éponge. Nous le savons car les ondes sismiques ralentissent dans les corps magmatiques, mais ne disparaissent pas comme elles le feraient dans un liquide.

Nous savons également que le magma n'est presque jamais un simple liquide. Considérez-le comme un continuum du bouillon au ragoût. Il est généralement décrit comme une bouillie de cristaux minéraux transportée dans un liquide, parfois avec des bulles de gaz aussi. Les cristaux sont généralement plus denses que le liquide et ont tendance à se déposer lentement vers le bas, en fonction de la rigidité du magma (viscosité).

Comment Magma évolue

Les magmas évoluent de trois manières principales: ils changent en cristallisant lentement, se mélangent avec d'autres magmas et font fondre les roches qui les entourent. Ensemble, ces mécanismes sont appelés différenciation magmatique. Le magma peut s'arrêter avec la différenciation, s'installer et se solidifier en une roche plutonique. Ou il peut entrer dans une phase finale qui mène à une éruption.

1. Le magma cristallise en se refroidissant d'une manière assez prévisible, comme nous l'avons établi par expérience. Il aide à considérer le magma non pas comme une simple substance fondue, comme le verre ou le métal dans une fonderie, mais comme une solution chaude d'éléments chimiques et d'ions qui ont de nombreuses options car ils deviennent des cristaux minéraux. Les premiers minéraux à cristalliser sont ceux ayant des compositions mafiques et (généralement) des points de fusion élevés: olivine, pyroxène et plagioclase riche en calcium. Le liquide laissé derrière change alors de composition dans le sens inverse. Le processus se poursuit avec d'autres minéraux, donnant un liquide avec de plus en plus de silice. Il y a beaucoup plus de détails que les pétrologues ignés doivent apprendre à l'école (ou lire sur "The Bowen Reaction Series"), mais c'est l'essentiel de fractionnement cristallin.
2. Le magma peut se mélanger avec un corps de magma existant. Ce qui se passe alors est plus que simplement remuer les deux fondus ensemble, car les cristaux de l'un peuvent réagir avec le liquide de l'autre. L'envahisseur peut dynamiser le magma plus ancien, ou il peut former une émulsion avec des taches de l'un flottant dans l'autre. Mais le principe de base de mélange de magma est simple.
3. Lorsque le magma envahit une place dans la croûte solide, il influence le "country rock" qui s'y trouve. Sa température chaude et ses fuites de substances volatiles peuvent faire fondre des parties de la roche encaissante - généralement la partie felsique - et pénétrer dans le magma. Les xénolithes - des morceaux entiers de roche country - peuvent également entrer dans le magma de cette façon. Ce processus est appelé assimilation.

La phase finale de différenciation concerne les volatils. L'eau et les gaz dissous dans le magma finissent par bouillonner lorsque le magma se rapproche de la surface. Une fois que cela commence, le rythme d'activité dans un magma augmente considérablement. À ce stade, le magma est prêt pour le processus d'emballement qui mène à l'éruption. Pour cette partie de l'histoire, passez au volcanisme en bref.