Différenciation et évolution magmatiques
La différenciation magmatique est l'ensemble des processus par lesquels un magma initialement homogène se diversifie en une gamme de compositions de roches ignées.
Definition
Les processus, principalement la cristallisation fractionnée, l'assimilation et le mélange de magmas, qui produisent une diversité compositionnelle à partir d'un magma parent.
Scope
Ce sujet aborde les mécanismes qui modifient la composition du magma pendant le refroidissement et l'ascension : la cristallisation fractionnée et la sédimentation des cristaux, l'assimilation de la roche encaissante, le mélange et l'interpénétration des magmas, l'immiscibilité liquide, et l'utilisation des éléments traces et des isotopes pour retracer ces processus. Il explique comment les magmas basaltiques primitifs évoluent vers des compositions intermédiaires et siliceuses.
Core questions
- Comment la cristallisation fractionnée pousse-t-elle le magma vers des compositions siliceuses ?
- Quel rôle jouent l'assimilation et le mélange de magmas dans la différenciation ?
- Comment les éléments traces et les isotopes permettent-ils de distinguer les mécanismes de différenciation ?
- Pourquoi les intrusions stratifiées témoignent-elles de l'accumulation de cristaux ?
Key theories
- Cristallisation fractionnée
- L'élimination progressive des cristaux formés précocement d'un magma en refroidissement, par sédimentation ou par séparation du liquide, laisse des magmas résiduels enrichis en éléments incompatibles et en silice, constituant la cause dominante de la diversité ignée.
- Assimilation et mélange de magmas (AFC)
- Les magmas peuvent également évoluer en incorporant de la roche encaissante fondue ou dissoute et en se mélangeant avec des magmas de compositions distinctes ; les modèles combinés d'assimilation-cristallisation fractionnée (AFC) expliquent les tendances chimiques et isotopiques que la simple cristallisation ne peut pas rendre compte.
Clinical relevance
La différenciation explique la diversité chimique des provinces volcaniques et des intrusions, contrôle la concentration d'éléments économiquement importants dans les magmas minéralisateurs, et est essentielle pour reconstituer l'histoire pétrogénétique enregistrée dans les suites ignées.
History
Bowen a défendu la cristallisation fractionnée comme le processus maître de l'évolution du magma dans les années 1920 ; des études ultérieures d'intrusions stratifiées telles que le Skaergaard par Wager et Brown ont documenté directement l'accumulation de cristaux, tandis que les méthodes basées sur les éléments traces et les isotopes à la fin du XXe siècle ont révélé l'importance de l'assimilation et du mélange.
Debates
- Importance relative de la cristallisation par rapport à l'assimilation et au mélange
- Les pétrologues ont longtemps débattu si la diversité des roches ignées provient principalement de la cristallisation fractionnée en système fermé, comme l'a soutenu Bowen, ou si elle nécessite une assimilation et un mélange de magmas significatifs en système ouvert ; les données isotopiques modernes soutiennent une vision combinée variant selon le contexte.
Key figures
- Norman L. Bowen
- Lawrence Wager
- John D. Winter
Related topics
Seminal works
- bowen1928
- winter2013
Frequently asked questions
- Qu'est-ce que la cristallisation fractionnée ?
- Le processus par lequel les cristaux qui se forment précocement dans un magma en refroidissement sont séparés du liquide restant, modifiant progressivement la composition du magma résiduel.
- Un seul magma peut-il produire à la fois du basalte et du granite ?
- Une cristallisation fractionnée étendue d'un magma basaltique parent peut produire de petits volumes de magma résiduel granitique, bien que la plupart des granites impliquent également la fusion crustale et l'assimilation.