De quoi est constitué le magma?

La Terre est une source de chaleur. La Terre s’est formée à partir d’une accumulation gravitationnelle violente et de collisions de matériaux au début du système solaire. La chaleur rayonne de l’intérieur de la Terre, vestige de son passé violent, et de la désintégration d’éléments radioactifs comme l’uranium et le thorium.

Les zones situées sous la surface de la Terre peuvent atteindre des températures suffisamment élevées pour faire fondre la roche solide et la transformer en un liquide appelé magma.

Qu’est-ce que le magma ?

Le magma est la roche liquide ou fondue que l’on trouve sous la surface de la Terre. Le magma se forme lorsque les roches fondent. Les roches sont composées de différents minéraux qui ont des points de fusion différents ; par conséquent, la composition du magma peut varier. Il peut également contenir des gaz dissous tels que le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène.

Le magma a tendance à s’élever de l’intérieur de la Terre car la roche liquide est moins dense que la roche solide environnante. Le magma était extrêmement courant au cours des premiers temps de l’histoire géologique de la Terre, en raison de l’impact de grosses météorites et de l’accrétion gravitationnelle.

Sur la Terre actuelle, le magma est créé par quelques processus principaux dans certaines régions intérieures de la géosphère. Une idée fausse très répandue consiste à dire que le magma est une roche liquide en général.

Le magma est principalement considéré comme une roche liquide sous la surface de la Terre ; une fois qu’il atteint la surface de la Terre, les géologues et les géophysiciens le désignent sous un autre nom. Toutefois, à la question de savoir si le magma est un liquide, la réponse est à la fois oui et non.

Les minéraux et les éléments qui composent le magma n’ont pas tous le même point de fusion ; le magma est donc un liquide qui contient également des solides et des semi-liquides. Selon le type de magma, la viscosité ou la résistance à l’écoulement peut varier. Certains magmas sont plus visqueux tandis que d’autres peuvent s’écouler rapidement.

De quoi est constitué le magma ?

Le magma se forme à partir de la fusion de roches, mais celles-ci peuvent être constituées de nombreux types de minéraux, tous composés d’éléments chimiques différents. Les différents composés et éléments ont des points de fusion différents, et la composition du magma peut donc varier en fonction de sa formation.

Les magmas issus de panaches mantelliques auront tendance à avoir des concentrations en fer et en magnésium plus élevées que les magmas formés à partir de la fusion des matériaux de la croûte.

Par exemple, un magma felsique est un magma dont la teneur en silice est supérieure à 63 %, qui présente un mélange relativement élevé d’oxygène et de silicium (les éléments les plus courants de la croûte terrestre) et dont la teneur en fer est relativement faible. Ces magmas ont tendance à être extrêmement visqueux et adhésifs, résistant à l’écoulement. La température du magma felsique varie généralement entre 800 et 1 200 degrés Celsius.

Les magmas mafiques et ultramafiques ont des teneurs en silice allant de moins de 45 % à 52 %, ont une teneur en fer légèrement supérieure à celle des magmas felsiques et sont beaucoup moins visqueux que ces derniers, ce qui facilite leur écoulement. La température de ces magmas varie généralement entre 1 100 et 1 600 degrés Celsius.

La teneur en vapeur d’eau et en gaz des magmas peut également varier. Les zones de subduction entraînent généralement de l’eau dans le manteau supérieur avec le matériau des plaques, et ces magmas ont donc tendance à avoir une teneur en eau plus élevée. En outre, le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre, le sulfure d’hydrogène, le fluorure d’hydrogène et le chlorure d’hydrogène sont également des gaz courants dissous dans le magma.

D’où vient le magma ?

Le magma est une roche liquide présente sur Terre. Le magma se trouve dans les couches chimiques de la Terre : la croûte et le manteau supérieur, car les processus qui se produisent à ces endroits créent les circonstances dans lesquelles la roche peut fondre. Les couches mécaniques dans lesquelles se trouve le magma se situent autour de la lithosphère et de sa limite avec l’asthénosphère.

Ces zones où le magma se forme se trouvent généralement sous des éléments crustaux tels que les dorsales médio-océaniques, les zones de subduction, les vallées de rift et les volcans de point chaud. Certaines de ces régions permettent au magma de s’accumuler dans des chambres magmatiques. En moyenne, la température du magma sous ces caractéristiques de surface varie entre 1060 et 1600 degrés Celsius (à l’exception de quelques rares magmas de carbonatite qui peuvent n’atteindre que 490 degrés Celsius).

L’intérieur de la Terre présente un gradient géothermique dont la température augmente avec la profondeur. Ce gradient s’étend du noyau de la Terre, à 5 430 degrés Celsius, à la croûte, dont la température varie de ~50 à 750 degrés Celsius. En général, les parties du manteau situées à 10 kilomètres sous la surface ne sont qu’à environ 250 degrés Celsius.

Comment se forme le magma ?

Quelques processus géophysiques principaux génèrent les circonstances qui permettent à la roche solide de fondre dans le manteau supérieur et la croûte : la décompression de la chaleur et de la matière ascendantes provenant des panaches mantelliques ou des courants de convection, et la subduction des plaques qui entrent en collision les unes avec les autres.

Panaches mantelliques et courants de convection

Les panaches mantelliques sont un mécanisme proposé pour expliquer le phénomène des courants de convection dans le manteau terrestre. Un panache mantellique peut commencer à la frontière et à l’échange de chaleur entre le noyau externe et le manteau inférieur. Au fur et à mesure que la chaleur et la matière s’élèvent sur de longues périodes géologiques, elles finissent par atteindre la base de la lithosphère où elles s’étalent comme le chapeau d’un champignon.

C’est également le cas de toute matière qui s’élève entre les courants de convection, comme la matière du manteau sous les limites de plaques divergentes, comme celles des dorsales médio-océaniques. Cette chaleur qui s’élève de l’intérieur de la Terre est suffisamment chaude pour faire fondre la roche.

L’intérieur de la Terre, en plus de présenter un gradient de température, présente également un gradient de pression qui augmente avec la profondeur. Par conséquent, lorsque la matière du panache mantellique et du courant de convection s’élève, elle subit une diminution de pression.

Bien que les températures dans les profondeurs du manteau terrestre soient suffisamment élevées pour faire fondre la roche, la pression est suffisamment élevée pour que la matière du manteau reste comprimée en un solide.

Lorsque ce matériau s’élève lentement, la diminution de la pression à la base de la lithosphère ou sous les dorsales médio-océaniques permet aux particules qui composent le matériau du manteau de se répandre en raison de leur énergie cinétique ou de leur chaleur, ce qui entraîne la fusion du matériau du manteau grâce à ce processus de décompression.

Le magma créé dans les panaches du manteau supérieur peut s’accumuler dans de grandes chambres magmatiques et former des volcans de point chaud lorsqu’il remonte à la surface par les canaux de la croûte terrestre.

Le magma qui se forme lors de la décompression des matériaux remontant des courants de convection peut également atteindre la surface et contribuer à la formation de la croûte océanique au niveau des dorsales médio-océaniques et des rifts.

Zones de subduction

Le magma se forme également dans les zones de subduction, où deux plaques tectoniques entrent en collision et où la plus dense des deux glisse sous l’autre, plongeant le matériau de la plaque dans le manteau supérieur. Lorsqu’une plaque s’enfonce sous une autre, elle subit une augmentation de température. Si l’eau des océans s’enfonce avec la plaque, elle peut abaisser le point de fusion du matériau de la croûte et contribuer à sa fonte.

L’eau est une molécule polaire et peut donc interférer avec la force des liaisons entre les éléments chimiques qui composent les minéraux. Les liaisons peuvent ainsi se rompre à des températures plus basses, ce qui permet aux atomes qui composent les minéraux de se déplacer librement et de former un liquide, c’est-à-dire un magma.

Lorsque le matériau subducté fond, il devient moins dense que la roche solide environnante et s’élève donc et s’accumule dans les chambres magmatiques. De là, il peut éventuellement atteindre la surface de la Terre par des canaux dans la croûte.