CHAPITRE 6 • La composition de la Terre : observations et pétrologie expérimentale
On trouve dans une même région des roches magmatiques basiques, intermédiaires
voire acides d’âges très proches voire identiques. Des processus peuvent transformer
un magma basique en un magma acide (l’inverse ne s’observe pas) : la cristallisation
fractionnée.
La cristallisation fractionnée s’opère à l’intérieur d’une poche de magma (souvent appelée de manière imagée la chambre magmatique) qui est entrée dans
son processus de refroidissement (figure 6.4). Comme la chimie d’un magma est
complexe, les minéraux qui cristallisent apparaissent successivement, au fur et à
mesure que la température diminue. La séquence de cristallisation par refroidissement est appelée série de Bowen dans le jargon géologique. A partir d’un magma
basique, le premier minéral à cristalliser est l’olivine. La chimie de l’olivine est
différente de celle du magma, plus riche en magnésium et plus pauvre en SiO2.
La cristallisation fractionnée implique que les minéraux formés sont extraits du
liquide d’une manière ou d’une autre et isolés, par exemple en coulant au fond de
la chambre et en sédimentant.
Ainsi, en premier lieu, la cristallisation de l’olivine soustrait essentiellement du
magnésium et peu de SiO2, en proportion. Par bilan, le magma qui reste voit sa
concentration baisser en magnésium, et monter en SiO2. Les seconds minéraux qui
cristallisent sont les pyroxènes. Ils sont un peu plus riches en SiO2 que l’olivine,
mais restent moins riches que le magma. Donc leur cristallisation soustrait en proportion moins de SiO2 que de magnésium et quelques autres éléments. Tout comme
pour l’olivine, le liquide qui reste après la cristallisation des pyroxènes s’enrichit
proportionnellement en SiO2.
Donc petit à petit, la concentration en SiO2 du liquide progresse, et ainsi il est possible pour un magma basique de devenir acide, qui formera des roches magmatiques
acides. La figure 6.4 illustre le processus de cristallisation fractionnée. Le concept de
fractionnement signifie que certains éléments dits incompatibles sont enrichis dans
le magma, alors que d’autres dits compatibles sont appauvris, intégrant préférentiellement les cristaux. La fraction représentée par un rapport entre la composition
d’un élément incompatible et la composition d’un élément compatible se modifie
au cours de la cristallisation. C’est une base de la géochimie.
Figure 6.4 h
Le processus de
cristallisation
fractionnée qui
enrichit un magma
basique en Si02.
Les minéraux verts
représentent l’ olivine,
les minéraux marron
les pyroxènes
et les blancs les
plagioclases.
Refroidissement
Composition finale
du magma
600 °C
127
On trouve dans une même région des roches magmatiques basiques, intermédiaires
voire acides d’âges très proches voire identiques. Des processus peuvent transformer
un magma basique en un magma acide (l’inverse ne s’observe pas) : la cristallisation
fractionnée.
La cristallisation fractionnée s’opère à l’intérieur d’une poche de magma (souvent appelée de manière imagée la chambre magmatique) qui est entrée dans
son processus de refroidissement (figure 6.4). Comme la chimie d’un magma est
complexe, les minéraux qui cristallisent apparaissent successivement, au fur et à
mesure que la température diminue. La séquence de cristallisation par refroidissement est appelée série de Bowen dans le jargon géologique. A partir d’un magma
basique, le premier minéral à cristalliser est l’olivine. La chimie de l’olivine est
différente de celle du magma, plus riche en magnésium et plus pauvre en SiO2.
La cristallisation fractionnée implique que les minéraux formés sont extraits du
liquide d’une manière ou d’une autre et isolés, par exemple en coulant au fond de
la chambre et en sédimentant.
Ainsi, en premier lieu, la cristallisation de l’olivine soustrait essentiellement du
magnésium et peu de SiO2, en proportion. Par bilan, le magma qui reste voit sa
concentration baisser en magnésium, et monter en SiO2. Les seconds minéraux qui
cristallisent sont les pyroxènes. Ils sont un peu plus riches en SiO2 que l’olivine,
mais restent moins riches que le magma. Donc leur cristallisation soustrait en proportion moins de SiO2 que de magnésium et quelques autres éléments. Tout comme
pour l’olivine, le liquide qui reste après la cristallisation des pyroxènes s’enrichit
proportionnellement en SiO2.
Donc petit à petit, la concentration en SiO2 du liquide progresse, et ainsi il est possible pour un magma basique de devenir acide, qui formera des roches magmatiques
acides. La figure 6.4 illustre le processus de cristallisation fractionnée. Le concept de
fractionnement signifie que certains éléments dits incompatibles sont enrichis dans
le magma, alors que d’autres dits compatibles sont appauvris, intégrant préférentiellement les cristaux. La fraction représentée par un rapport entre la composition
d’un élément incompatible et la composition d’un élément compatible se modifie
au cours de la cristallisation. C’est une base de la géochimie.
Figure 6.4 h
Le processus de
cristallisation
fractionnée qui
enrichit un magma
basique en Si02.
Les minéraux verts
représentent l’ olivine,
les minéraux marron
les pyroxènes
et les blancs les
plagioclases.
Refroidissement
Composition finale
du magma
600 °C
127