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9.6 : Composition et viscosité du magma - Géosciences


Aperçu

Dans le chapitre sur les roches ignées, vous avez appris que la classification des roches ignées est en partie basée sur la teneur en minéraux de la roche. Par exemple, les roches ultramafiques sont des roches ignées composées principalement d'olivine et d'une quantité moindre de plagioclase et de pyroxène riches en calcium, tandis que le quartz, la muscovite et le feldspath potassique sont les minéraux typiques des roches felsiques (figure 9.7). Nous devons revoir le contenu minéral de ces roches, car les roches ignées sont le résultat cristallisé du magma refroidi, et les minéraux qui se forment pendant le refroidissement dépendent de la composition chimique du magma ; par exemple, un magma mafique formera une roche mafique contenant une grande quantité des minéraux ferromagnésiens pyroxène et amphibole, mais ne contiendra pas de quartz (le minéral qui est toujours présent dans les roches felsiques)

Rappelez-vous que la plupart des minéraux des roches ignées sont des minéraux silicatés et que tous les minéraux présentés dans la série de réactions de Bowen appartiennent au groupe des minéraux silicatés. Tous les minéraux de silicate ont des structures cristallines contenant du tétraèdre de silice (un atome de silicium lié à quatre atomes d'oxygène), et ces tétraèdres de silice peuvent être liés de diverses manières pour former des feuilles, des chaînes liées ou un cadre tridimensionnel. Les minéraux à basse température (quartz, muscovite et orthose) ont plus de tétraèdres liés que les minéraux à haute température (olivine et pyroxène). La figure 9.8A montre comment les tétraèdres de silice sont liés pour former le quartz minéral. Notez qu'il s'agit d'un diagramme en 2 dimensions d'une structure en 3 dimensions, et qu'il y a beaucoup plus de tétraèdres connectés dans la zone au-dessus et derrière la page dactylographiée. Ce qui est important dans cette figure, c'est ce qui arrive aux tétraèdres de silice lorsque le quartz fond ; La figure 9.8B montre que même si la structure cristalline est perdue (la structure régulièrement répétée a disparu), les liaisons tétraédriques sont maintenues, bien que déformées. Les liaisons qui unissent ces tétraèdres sont fortes et les températures du magma ne sont pas assez élevées pour rompre ces liaisons. Cela signifie que les magmas qui peuvent cristalliser le quartz auront beaucoup de ces tétraèdres liés dans le magma, tandis que les magmas mafiques qui ne contiennent pas assez de silicium pour cristalliser le quartz, cristalliseront à la place des minéraux qui ont moins de tétraèdres liés.

Pourquoi la teneur en silice (la quantité de tétraèdres liés) du magma est-elle si importante ? Une grande quantité de tétraèdres de silice liés entraînera un magma ou une lave très visqueux, ce qui signifie qu'il ne peut pas s'écouler facilement (la viscosité signifie la résistance à l'écoulement). La température de la lave affecte également la viscosité ; pensez à la façon dont le ketchup de votre réfrigérateur s'écoule et à la façon dont le ketchup stocké dans votre garde-manger s'écoule ; de ces deux fluides, le ketchup le plus froid a la viscosité la plus élevée. Dans le cas des magmas ou des laves, plus la lave est chaude, plus elle s'écoule facilement, et moins il y a de silice, plus la viscosité est faible (voir la partie droite du diagramme de la figure 9.7). Cela signifie que les laves mafiques peuvent couler plus rapidement que les laves intermédiaires ou felsiques. La teneur en silice du magma affecte non seulement la forme du volcan mais le style de l'éruption, qu'il s'agisse d'une éruption de lave qui coule ou d'un magma qui explose.


Magma (Caractéristiques, types, sources et évolution)

La fusion des roches solides pour former du magma est contrôlée par trois paramètres physiques : sa température, sa pression et sa composition. Les mécanismes sont discutés dans l'entrée pour la roche ignée.

Lorsque les roches fondent, elles le font progressivement et progressivement, la plupart des roches sont constituées de plusieurs minéraux, qui ont tous des points de fusion différents, et les relations physico-chimiques contrôlant la fusion sont complexes. Lorsqu'une roche fond, son volume change. Lorsque suffisamment de roche est fondue, les petits globules de fonte (généralement situés entre les grains minéraux) se lient et ramollissent la roche. Sous pression à l'intérieur de la terre, aussi peu qu'une fraction d'un pour cent de fusion partielle peut être suffisante pour provoquer l'extraction de la fonte de sa source. Les fontes peuvent rester en place assez longtemps pour fondre à 20% ou même 35%, mais les roches sont rarement fondues à plus de 50%, car finalement la masse rocheuse fondue devient un cristal et une bouillie de fonte qui peut ensuite monter en masse comme un diapir, ce qui peut alors provoquer une nouvelle fusion par décompression.

  1. basaltiquemagma -- SiO2 45-55% en poids, riche en Fe, Mg, Ca, faible en K, Na
  2. Andésitiquemagma -- SiO2 55 à 65 % en poids, intermédiaire. en Fe, Mg, Ca, Na, K
  3. rhyolitiquemagma -- SiO2 65-75%, faible en Fe, Mg, Ca, riche en K, Na


En profondeur dans la Terre, presque tous les magmas contiennent du gaz dissous dans le liquide, mais le gaz forme une phase vapeur séparée lorsque la pression diminue à mesure que le magma monte vers la surface. Ceci est similaire aux boissons gazeuses qui sont embouteillées à haute pression. La haute pression maintient le gaz en solution dans le liquide, mais lorsque la pression diminue, comme lorsque vous ouvrez la boîte ou la bouteille, le gaz sort de la solution et forme une phase gazeuse séparée que vous voyez sous forme de bulles. Le gaz donne aux magmas leur caractère explosif, car le volume de gaz augmente à mesure que la pression diminue. La composition des gaz dans le magma est :

  • Principalement H2O (vapeur d'eau) avec un peu de CO2 (gaz carbonique)
  • Des quantités mineures de gaz de soufre, de chlore et de fluor

Température des magmas

  • Magma basaltique - 1000 à 1200 o C
  • Magma andésitique - 800 à 1000 o C
  • Magma rhyolitique - 650 à 800 o C.

Viscosité des magmas

Viscositéest la résistance à l'écoulement (en face de la fluidité). La viscosité dépend principalement de la composition du magma et de la température.


Voir la vidéo: La composition dun magma (Octobre 2021).