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Modes de formation du magma

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Modes de formation du magma

Comme évoqué dans les explications, je retiens qu'il y a 3 modes de formation du magma : augmentation de température (volcanisme de points chauds), baisse de pression (volcanisme océanique), et milieu plus liquide (volcanisme de subduction) .

Il me reste une incompréhension : j'avais retenu que le magma se formait à environ 100 km de profondeur, par contre j'ai également lu qu'il se trouvait à 2900 km à la limite avec le noyau externe, et que dans le cas des volcans de points chauds, le magma ne se formait pas à 100 km, mais venait directement de 2900 km de profondeur aidé par les mouvements de convection. Pouvez-vous confirmer ce point ? Dans ce cas, différence avec la fusion des roches qui remontent par convection ?
 
Merci
David Maciejowski

Je vous prie de trouver ci-joint quelques éléments pour alimenter le débat autour de cette question. 
1- Une précision : l'asthénosphère (entre 100 et 675 km de profondeur) et le manteau inférieur (entre 675 et 2900 km de profondeur) sont constitués de roches qui sous l'effet de la pression et de la température se comportent comme un fluide ; c'est-à-dire qu'elles sont déformables, plastiques mais néanmoins elles conservent un état physique proche des solides. Le magma est donc un état anormal de ces deux enveloppes, état anormal (roche sous un état physique proche des liquides) provoqué par des modifications de pression et de température. Ces modifications de pression et de température sont directement liées aux forces de convection, alimentées par des échanges thermiques au sein du globe terrestre. 
2 - Un complément : concernant les profondeurs auxquelles ont peut envisager la formation de magma, celles-ci peuvent varier de quelques kilomètres de profondeur (dorsale océanique, zone de distension) à 2900 km, interface entre le noyau et le manteau. En se basant sur les trois types de volcanisme, on aura donc une formation de magma dans les zones en distension (dorsale) à quelques kilomètres de profondeur, une formation de magma sous la lithosphère aux environs de 100 km dans les zones de subduction (arc volcanique de type Andes ou Japon) et enfin une formation de magma vers 2900 km de profondeur à l'interface manteau/Noyau, magma qui alimentant les points chauds.
3 - en conclusion : au niveau des dorsales, la formation de magma se forme par décompression, suite à une remontée rapide de l'asthénosphère sous l'effet d'une distension (séparation de deux plaques) ; au niveau des arcs volcaniques, le magma se forme grâce une arrivée d'eau (issu de la plaque plongeante) qui abaisse la température de fusion. On a donc la possibilité de voir se former des magmas dès 900 degrés au lieu des 1200 degrés habituels. Le magma remonte sous forme de " bulles " chaudes dans une plaque froide, le long de la fracturation des plaques issue de la subduction ; il reste le problème de l'alimentation des points chauds - le magma provient de l'interface manteau/noyau ; la formation de ces magmas n'est pour l'instant pas expliquée ; leur remontée serait due à des mouvements de convection qui intéressent le manteau dans son intégralité (schéma de Courtillot (http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/convection-2005-04-01/Diapositive85.jpg). 
En espérant avoir répondu à la question,
Thierry Chevallier
Institut de l'Oratoire

Thierry Chevallier

Bonjour,
 
Cette question me laisse un peu perplexe, car j'ai l'impression d'un malentendu.
Un magma se forme parce qu'une petite fraction de matériel mantellique passe en phase liquide. Cette petite fraction représente entre 5 et 20 % en volume, exceptionnellement 30 %. A l'Archéen, 30 % était la valeur probable, mais nous ne sommes plus à l'Archéen.
Pour faire fondre un matériau quelconque, le manteau en est un, il y a trois possibilités :
1- On augmente sa température, on le chauffe ; c'est le mode le plus évident qu'il s'agisse de la métallurgie ou du beurre dans la poêle. Sur Terre, ce n'est pas le plus classique, mais c'est celui qui est en grande partie responsable des points chauds ; on va y revenir ;
2- On abaisse sa pression ; c'est un mode peu évident, avec peu ou pas d'application pratique. Sur Terre, c'est un des plus classiques qui se situe au niveau de toutes les dorsales océaniques, des grands océans comme des mers marginales, et de certains rifts ;
3- On y incorpore un catalyseur qui abaisse le point de fusion, un fondant ; c'est classique pour la fabrication du verre ou la métallurgie de l'Aluminium. Sur Terre, les fondants sont les fluides provenant des réactions métamorphiques, donc principalement H2O, mais aussi des fluides contenant du Bore que l'on retrouve par exemple sous forme de Tourmaline. Cela se produit dans les zones de subduction, vers 100-150 km de profondeur et dans les zones de collisions où se mettent en place des granites (avec plus ou moins de tourmaline) donc entre 30 et 15 km de profondeur.
Lorsque du matériel a fondu, on répète entre 5 et 20 % du total, on se retrouve avec un produit contenant beaucoup de grains (cristaux) séparés par un film de liquide. Un analogue grossier pourrait être le sucre qui reste au fond de la tasse à café lorsqu'on a bu un café trop sucré. Comme ce liquide est moins dense que le reste, il a tendance à percoler vers le haut. Au fur et à mesure de la percolation, la circulation tend à se localiser le long de drains qui tendent à devenir de plus en plus larges. Au cours de cette percolation, le liquide peut changer sa chimie en fonction de celle des milieux qu'il traverse.
Au niveau des grands points chauds, on a une bouffée de chaleur qui s'échappe ; elle induit une fusion d'une infime quantité de matériel qui tend à remonter et induit à son tour la fusion le long du cheminement. La convection s'amorce. Le matériel remonte, toujours en favorisant la fusion le long du trajet, et en modifiant sa composition chimique (modérément, puisqu'il reste essentiellement fait de Si Mg Fe Al et O, mais il peut modifier ses teneurs en Ca Na K Ti et certains éléments traces). Arrivée au contact de la lithosphère, celle-ci étant remarquablement rigide, la chaleur ne peut y engendrer de convection, donc le matériel s'étale dessous formant un panache. La percolation des liquides aboutit à créer au sein du panache de petits réservoirs magmatiques qui vont alimenter les volcans de points chauds. Donc, une part absolument infime du magma de ces volcans provient de la base du manteau, l'essentiel est formé dans le haut du panache par l'effet double de l'augmentation de température (1) et de la baisse de pression (2) et peut-être aussi par l'apport de quelques éléments aidant à la fusion (3), selon les rencontres faites en chemin.
Voilà, j'espère, que cette explication est assez claire pour dissiper tout malentendu ; il n'y a pas un jet de liquide remontant depuis la base du manteau.
Bien cordialement.
MASCLE Georges