I- Origine et diversité des magmas primaires

 

A-Les roches mères susceptibles de subir une fusion partielle

 

1-Des arguments de terrain et minéralogiques

 

a-des magmas basaltiques issus de la fusion partielle d’une péridotite mantellique

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b-des magmas granitiques issus d’une fusion partielle de la croûte continentale (= anatexie crustale) au terme d’un métamorphisme important

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Visionner le caillou confiné (28) migmatite

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2-Des arguments géochimiques

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a-Les isotopes radiogéniques sont des géochronomètres et des traceurs d’origine

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a-les rapports isotopiques initiaux sont des traceurs de l’origine d’une roche

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exercice 1 cahier d'exercices (DS avec calcul de l'age d'un granite et déduction de son origine)

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b-Le diagramme multiélémentaire normalisé aux chondrites

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exercice 2 cahier d'exercices

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B-La production de magmas primaires variés

 

1-Une  formation par fusion partielle 

 

a-Un tri géochimique

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b-révélant la filiation : les 3 roches sont alignés dans un diagramme de deux oxydes

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2-Un magma de composition variable

 

a-Dépendant du taux de fusion

 

*Calcul du taux de fusion x à l’origine d’une roche magmatique à partir de sa composition chimique donnée en % d'oxydes

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Exercice 3 du cahier d'exos

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b-Dépendant de la nature de la source

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a-Fusion d'une péridotite et jus eutectique basaltique

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*fusion expérimentale d’un mélange binaire de deux minéraux miscibles forstérite (Ol magnésienne) et fayalite (Ol ferreuse) (ppt ici)

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*fusion expérimentale d’un mélange binaire olivine (forstérite) + clinopyroxène (diopside) non isomorphes (= avec Eutectique (ppt ici)

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*Fusion expérimentale d’un mélange ternaire Ol (forstérite), Cpx (diopside), Opx (ppt ici)  le meme analogie confiture ici)

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​b-fusion d’une roche crustale et jus eutectique granitique

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diagrammes de phase binaires et ternaire Qz ab Or ici

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Exo 4 du cahier d'exos : 1 de chaque en mode fusion

 

Exo supplélmentaire digramme ternaire Daniel BRETON

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C-Des causes de la fusion partielle différentes selon le contexte géodynamique

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1-dans le cas d’une fusion de la péridotite du manteau

 

a-Solidus de lherzolite et géotherme ne se recoupent normalement pas : le manteau est à l'état solide

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ppt dynamique des 3 causes de fusion partielle ici

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b-Fusion par décompression adiabatique à l’axe des dorsales

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c-Fusion par échauffement isobar (anomalie thermique positive) au niveau des points chauds

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d-Fusion par hydratation du solidus au niveau des zones de subduction

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2-les 3 mêmes causes peuvent faire apparaître des jus granitiques lors de collision de lithosphères continentales

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D-bilan de l’obtention de magma primaire, exemple des dorsales

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a-la convection ascendante de la péridotite entraine sa décompression adiabatique à l’origine de sa fusion partielle

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b-la percolation ascendante et la fracturation hydraulique permettent l’extraction du magma

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c-accumulation du magma dans la chambre magmatique

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d-Mise en place de la couche basaltique par échappement de magma et de la couche de gabbro par refroidissement de la bouillie cristalline

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II-Différenciation magmatique : évolution des magmas I en magmas II

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A-un exemple de série magmatique : la serie tholéitique des Galapagos

 

1-Une unité de temps (à l’échelle du MA) et de lieu (à 50-100 km)

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2-Une unité géochimique

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a-Des roches cogénétiques, présentant une variation continue en éléments majeurs

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Encart sur les diagrammes multiélémentaires et les terres rares

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b-Des roches provenant d'un même magma I qui s'est différencié en magma II au cours du temps

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Exo 5 : montrer que des roches appariennent à une meme série magmatique et déterminer laquelle

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B-Les mécanismes guidant la différenciation magmatique

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1-La cristallisation fractionnée modifie progressivement le magma

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a- les minéraux n’apparaissent pas tous en même temps mais de manière fractionnée

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a-L’observation des roches plutoniques en lames mince montre une chronologie d’apparition des minéraux :

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b-Les expériences de cristallisation à partir d’un jus de fusion de 2 ou 3 minéraux

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*cas de minéraux miscibles :

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*cas des minéraux sont non miscibles (eutectique) et cristallisation fractionnée

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ici ppt dynamique pour utiliser les diagrammes de phase dans le sens d'une cristallisation (et non d'une fusion)

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exo 6 : relier lame mince chronologie relative des minéraux + diagrammes de phase à faire fonctionner dans le sens d'une cristallisation)

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b-l’hypothèse de la différenciation par cristallisation fractionnée

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c-L’ordre d’apparition des minéraux est donné par les séries de Bowen

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d-Calcul de l’enrichissement en silice d’un magma provoqué par la cristallisation de certains minéraux.

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Exercice  7: calcul de l'enrichissement d'un magma en silice par cristallisation fractionnée

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2-La différenciation magmatique peut aussi résulter de mélanges entre le magma initial et une autre phase liquide ou solide

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a-mélange de magmas

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b-mélanges avec des solides : assimilation de l’encaissant et contamination

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exo 8 : contamination de magma

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C-3 grandes séries magmatiques définies par le type de basalte et le type d’évolution

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​​1-La série tholéitique : des basaltes tholéitiques (riches en Si et pauvres en alcalins) aux rhyolites

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2-la série alcaline de points chauds : des basaltes alcalins (SiO2 bas, NaK élevé) aux trachytes

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3-La série calco-alcaline des zones de subduction passe par les andésites et provoque des éruptions dangereuses

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a-des laves visqueuses et hydratées aboutissant à des éruptions explosives

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b-obtenues par cristallisation fractionnée + contaminations multiples

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c-un magmatisme complexe de type MASH

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exo 9 : exo complexe :  associer des roches à une série

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