وصف نموذج العمود الرداوي الصاعد وتجلياته (الانتفاخ، التدفق الحراري، الشذوذ في التصوير المقطعي)؛
ربط المقاطعات الصهارية الكبرى (الطفوح البازلتية الكبرى، الهضاب المحيطية) بوصول رأس عمود صاعد؛
المقارنة بين بازلتات الجزر المحيطية (OIB) وبازلتات الظهرات (MORB)؛
تفسير تعاقب ثولييتي ثم قلوي لبركان نقطة ساخنة، والطابع القلوي للبركانية القارية، بالاستعانة بدور سُمك الغلاف الصخري؛
إنجاز تركيب مقارن لصهارية مختلف السياقات الجيودينامية.
1. صهارية بعيدة عن حدود الصفائح
تقع أغلب البراكين عند حدود الصفائح (ظهرات، طمر). غير أن بعضها يظهر وسط الصفائح، بعيدًا جدًّا أحيانًا عن أي حد: هاواي في وسط الصفيحة الهادئية، والريونيون في المحيط الهندي، والهقار في قلب إفريقيا. ولا يُفسَّر هذا الصهارية داخل الصفيحة (Magmatisme intraplaque) بتباعد صفيحتين ولا بتقاربهما.
ويستدعي التفسير الأكثر انتشارًا النقط الساخنة (Points chauds): مناطق انصهار ذات إنتاجية شاذة، تغذّيها صعودات لرداء ساخن مستقلة عن حدود الصفائح، هي الأعمدة الرداوية الصاعدة (Panaches mantelliques). وتضم الصهارية داخل الصفيحة أيضًا جزءًا من البركانية المرتبطة بتمدد الغلاف الصخري القاري (الحفر الانهدامية، الدرس 168).
2. اصطفافات النقط الساخنة
2.1 مثال هاواي–إمبرور
يمتد أرخبيل هاواي نحو الشمال الغربي بسلسلة طويلة من الجزر والبراكين تحت البحرية، ثم، بعد انعطاف، بسلسلة جبال إمبرور (Empereur) الموجَّهة شمال–جنوب.
صورة 1 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
خريطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، لشمال المحيط الهادي. تُمثَّل، بالبني والأخضر على خلفية زرقاء محيطية، سلسلة جزر هاواي في الجنوب الشرقي (مع البركان النشيط مُعلَّمًا بمثلث أحمر على الجزيرة الكبرى، موسومًا «النقطة الساخنة الحالية، 0 مليون سنة»)، والسلسلة تمتد نحو الشمال الغربي بجزر وجبال تحت بحرية تتصاغر تدريجيًا وتحمل أعمارًا (≈ 5 ملايين سنة في كاواي، ≈ 28 مليون سنة في ميدواي)، ثم انعطاف واضح موسوم «انعطاف ≈ 47 مليون سنة»، ثم سلسلة جبال إمبرور الموجَّهة نحو الشمال حتى جبل ميجي الموسوم «≈ 80 مليون سنة» قرب خندق الكوريل–كامتشاتكا. سهم أسود كبير موازٍ لسلسلة هاواي، يشير نحو الشمال الغربي، موسوم «الانتقال الحالي للصفيحة الهادئية». سلّم خطي 0–1000 كلم. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح
ثلاث ملاحظات:
البركان الواقع في الطرف الجنوبي الشرقي وحده نشيط.
يزداد عمر البراكين بانتظام نحو الشمال الغربي، ثم نحو الشمال بعد الانعطاف.
بالابتعاد عن البركان النشيط، تصبح المباني متعرّية ومنغمرة أكثر فأكثر: جزر، ثم حلقات مرجانية، ثم جبال تحت بحرية مسطّحة.
2.2 التأويل
يقع المصدر الصهاري، أي النقطة الساخنة، تحت الغلاف الصخري ويبقى شبه ثابت بالنسبة للرداء العميق، بينما تنتقل الصفيحة فوقه. يتكوّن كل بركان فوق النقطة الساخنة، ثم تحمله الصفيحة فينطفئ، بينما يتكوّن بركان جديد مكانه: كورقة تُحرَّك فوق شمعة.
يعطي اتجاه الاصطفاف اتجاه حركة الصفيحة؛ ومنحاها يمتد من البركان النشيط نحو أقدم البراكين، التي حُملت بعيدًا عن النقطة الساخنة.
يعكس الانعطافتغيّرًا في اتجاه حركة الصفيحة نحو ≈ 47 مليون سنة (وتبيّن الدراسات الحديثة أن انزياح النقطة الساخنة نفسها أسهم فيه أيضًا).
يعكس الانغمار التدريجي للبراكين الانخساف الحراري للغلاف الصخري الذي يبتعد عن انتفاخ النقطة الساخنة ويتقادم (الدرس 161).
2.3 حساب سرعة صفيحة
v = البعد عن البركان النشيط / عمر البركان
مثال — جزيرة كاواي، التي يبلغ عمرها ≈ 5 ملايين سنة، تقع على بعد ≈ 500 كلم من البركان النشيط: v ≈ 500 كلم / 5 ملايين سنة = 100 كلم/مليون سنة ≈ 10 سم/سنة، نحو الشمال الغربي.
2.4 اصطفافات أخرى
ينطبق المنطق نفسه على آثار أخرى: سلسلة الريونيون (من الطفوح البازلتية الكبرى للدكن، في الهند، حتى الجزيرة الحالية)، وحيد والفيس (من بارانا–إتينديكا إلى تريستان دا كونيا)، أو أرخبيل جزر الكناري، قبالة المغرب، الذي تكون جزره الشرقية الأقدم وجزره الغربية الأحدث.
3. نموذج العمود الرداوي الصاعد
3.1 رأس العمود وذيله
العمود الصاعد عمود من رداء صلب أسخن من محيطه (من رتبة 100 إلى 300 °م زيادة)، يصعد ببطء من الرداء العميق؛ ويبقى أصله الدقيق (قاعدة الرداء أو النطاق الانتقالي) موضوع نقاش. ونميّز فيه:
رأسًا ضخمًا، قطره من عدة مئات إلى ألف كيلومتر، عند أول وصول للعمود تحت الغلاف الصخري؛
ذيلًا ضيقًا (شعاعه ≈ 100 كلم)، يغذّي بعد ذلك النقطة الساخنة بشكل دائم.
وعند وصوله تحت الغلاف الصخري، ينصهر رداء العمود بـانخفاض الضغط (الدرس 166). وبما أنه أسخن من الرداء العادي، فإنه يبدأ الانصهار على عمق أكبر وينصهر أكثر: ومن ثم إنتاج استثنائي للصهارة.
صورة 2 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
مقطع علمي تعليمي بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، يُظهر غلافًا صخريًا محيطيًا أخضر زيتونيًا يتزايد سُمكه نحو اليسار (≈ 60 إلى 100 كلم) ويتنقل نحو اليسار (سهم)، فوق أستينوسفير برتقالي. تحت يمين الشكل، عمود ضيق أحمر-برتقالي موسوم «ذيل العمود الصاعد (رداء ساخن، صلب)» يصعد من أسفل الشكل وينبسط على شكل فطر تحت الغلاف الصخري؛ ومنطقة صغيرة حمراء زاهية موسومة «انصهار جزئي بانخفاض الضغط» في قمته. على السطح، فوق العمود، بركان درعي كبير نشيط موسوم «بركان نشيط (مرحلة الدرع، ثولييتي)»، على انتفاخ عريض للقعر موسوم «انتفاخ ≈ 1000 كلم، ارتفاع 1–2 كلم»؛ ونحو اليسار، براكين تتصاغر وتتعرّى تدريجيًا موسومة «بركان منطفئ (مرحلة متأخرة قلوية)»، «حلقة مرجانية»، «جبل تحت بحري»، تنغمر أكثر فأكثر. سهم أفقي في الأسفل موسوم «عمر متزايد». خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح
3.2 تجليات العمود الصاعد
الملاحظة
التفسير
انتفاخ طبوغرافي عريض (≈ 1000 كلم) بارتفاع 1 إلى 2 كلم
دفع الرداء الساخن وخفّته تحت الغلاف الصخري
تدفق حراري مرتفع باعتدال
حرارة يحملها العمود (الدرس 165)
عمود ذو سرعات زلزالية بطيئة في التصوير المقطعي تحت بعض النقط الساخنة
رداء أسخن (الدرس 164)
بركانية وفيرة، دائمة، في موقع ثابت
انصهار رداء ساخن بانخفاض الضغط، وتغذية بواسطة الذيل
3.3 المقاطعات الصهارية الكبرى
قد يُنتج وصول رأس عمود صاعد تحت الغلاف الصخري، في أقل من مليون إلى بضعة ملايين من السنين، أحجامًا هائلة من البازلتات (من رتبة مليون كلم³)، هي المقاطعات الصهارية الكبرى (Grandes provinces magmatiques):
على القارات، تراكمات من انسيابات بازلتية بسُمك عدة كيلومترات، هي الطفوح البازلتية الكبرى (Trapps): الدكن (≈ 66 مليون سنة)، سيبيريا (≈ 252 مليون سنة)، المقاطعة الصهارية للأطلسي الأوسط (≈ 201 مليون سنة، حاضرة في المغرب)؛
في المحيطات، هضاب محيطية (Plateaux océaniques) (مثل أونتونغ جاوا، في المحيط الهادي).
وهذه النوبات معاصرة لعدة أزمات بيولوجية كبرى (الدرس 155)، عبر الغازات المنبعثة (CO₂، SO₂). وكثيرًا ما تسبق أيضًا تجزّؤ القارات أو ترافقه: إذ يُضعف رأسُ العمود الغلافَ الصخري وقد يشجّع انفتاح حفرة انهدامية، ثم محيط، مع هوامش بركانية (الدرس 168).
4. الصهارات داخل الصفيحة
4.1 OIB وMORB
تتميّز بازلتات الجزر المحيطية (OIB، Ocean Island Basalts) بوضوح عن بازلتات الظهرات:
الخاصية
MORB (الظهرات)
OIB (النقط الساخنة المحيطية)
العناصر غير المتوافقة
مستنزَفة
مُغناة
السلسلة
ثولييتية
ثولييتية وقلوية
المصدر
رداء علوي مستنزَف
رداء أعمق، غير متجانس، مُغنى (منه مواد أعيد تدويرها قديمًا في الطمر)
التجانس
متجانسة جدًّا
متغيّرة من نقطة ساخنة إلى أخرى
4.2 من الثولييتي إلى القلوي: حياة بركان نقطة ساخنة
يمر بركان نقطة ساخنة محيطية مثل براكين هاواي بمراحل متعاقبة:
مرحلة الدرع: يكون البركان فوق مركز العمود الصاعد؛ ونسبة الانصهار مرتفعة؛ فيُصدر أحجامًا هائلة من البازلتات الثولييتية التي تبني بركانًا درعيًا (Volcan bouclier) ذا منحدرات لطيفة.
المرحلة المتأخرة: بعد أن تحمله الصفيحة، يبتعد عن مركز العمود؛ فيكون الانصهار أضعف وأعمق؛ وتصبح اللابات قلوية، أقل وفرة وأكثر تمايزًا.
الانطفاء، ثم التعرية والانغمار.
ونجد هنا المبدأ الذي أُرسي بالنسبة للحفر الانهدامية (الدرس 168): نسبة انصهار ضعيفة وانصهار عميق ← صهارة قلوية؛ نسبة مرتفعة ← صهارة ثولييتية.
4.3 نقط ساخنة تحت ظهرة أو تحت قارة
تحت ظهرة (إيسلندا): يُضاف العمود الصاعد إلى التوسع؛ وبما أن الغلاف الصخري رقيق جدًّا، يكون الانصهار وفيرًا جدًّا وثولييتيًا؛ فيبني قشرة بسُمك ≈ 25–30 كلم، أكثر بكثير من 6–7 كلم لقشرة محيطية عادية، تبرز فوق المحيط.
تحت قارة: يحصر الغلاف الصخري السميك الانصهار في أعماق كبيرة وبنسب ضعيفة ← بركانية قلوية عمومًا وذات حجم متواضع (الهقار، الكتلة المركزية الفرنسية، البركانية القلوية الحديثة بالمغرب، التي تُدرس في المحور المخصص لجيولوجيا المغرب)، باستثناء وصول رأس عمود صاعد (طفوح بازلتية كبرى ثولييتية).
4.4 الدينامية الثورانية
تعطي البازلتات الثولييتية لمراحل الدرع بركانية انسيابية: انسيابات مائعة، ونوافير وبحيرات من اللابة (دينامية من النمط الهاوايي)، وثورانات شقّية في إيسلندا.
قد تكون الصهارات القلوية المتمايزة (تراكيت، فونوليت) للمراحل المتأخرة وللبراكين القارية انفجارية؛ وعند تماسها مع طبقات مائية، تحفر الثورانات المائية الصهارية (Phréatomagmatiques) فوهاتٍ تسمى المار (Maars).
5. تركيب: الصهارية في مختلف السياقات الجيودينامية
السياق
المصدر المنصهر
آلية الانصهار
السلسلة الغالبة
الصخور النموذجية
الدينامية
ظهرة
رداء علوي مستنزَف
انخفاض الضغط (صعود سلبي)
ثولييتية (MORB)
بازلت وسائدي، دوليريت، غابرو
انسيابية، تحت بحرية
حفرة انهدامية قارية
رداء تحت غلاف صخري مرقَّق (± قشرة)
انخفاض الضغط
قلوية ← ثولييتية
بازلتات قلوية، تراكيت، فونوليت
انسيابية إلى انفجارية
طمر
إسفين رداء مميَّه
إضافة الماء
كلسية-قلوية
أنديزيت، داسيت، كرانوديوريت
انفجارية
اصطدام
قشرة قارية متزايدة السُّمك
تسخين، انخفاض الضغط، إضافة الماء
كرانيتات مفرطة الألومين
ميكماتيت، كرانيتات فاتحة
جوفية أساسًا
نقطة ساخنة محيطية
رداء عمود صاعد، مُغنى
انخفاض ضغط رداء ساخن
ثولييتية ← قلوية (OIB)
بازلتات البراكين الدرعية
انسيابية
نقطة ساخنة قارية
رداء عمود صاعد تحت غلاف صخري سميك
انخفاض الضغط، نسبة ضعيفة
قلوية (ثولييتية بالنسبة للطفوح البازلتية الكبرى)
بازلتات قلوية، تراكيت، فونوليت؛ طفوح بازلتية كبرى
انسيابية إلى انفجارية
6. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان
الخطأ
التصويب
«تنتقل النقطة الساخنة على طول السلسلة البركانية»
الصفيحة هي التي تنتقل فوق نقطة ساخنة شبه ثابتة
«تنتقل الصفيحة من البراكين القديمة نحو البركان النشيط»
تنتقل من البركان النشيط نحو البراكين القديمة: فهذه حُملت بعيدًا عن النقطة الساخنة
«تعطي النقط الساخنة حركة نسبية»
تعطي حركة مطلقة، بالنسبة للرداء العميق
«العمود الصاعد عمود من الصهارة السائلة»
إنه عمود من رداء صلب أسخن، لا ينصهر إلا في قمته بانخفاض الضغط
«لـ OIB مصدر MORB نفسه»
OIBمُغناة: مصدرها مختلف وأعمق
«يُصدر بركان النقطة الساخنة دائمًا اللابة نفسها»
ثولييتية في مرحلة الدرع، وقلوية في المرحلة المتأخرة
«كل بركانية داخل الصفيحة ناتجة عن عمود صاعد»
جزء منها مرتبط بـتمدد الغلاف الصخري (الحفر الانهدامية)
«الطفوح البازلتية الكبرى براكين انفجارية»
إنها تراكمات من انسيابات بازلتية مائعة منبعثة بأحجام كبيرة
7. خلاصة
تحدث الصهارية داخل الصفيحة بعيدًا عن حدود الصفائح؛ وتُنسب أساسًا إلى نقط ساخنة تغذّيها أعمدة رداوية صاعدة (أعمدة من رداء صلب أسخن).
اصطفافات النقط الساخنة (هاواي–إمبرور، الريونيون، الكناري): بركان نشيط في طرف، وعمر متزايد مع البعد، ومبانٍ تزداد تعرّيًا وانغمارًا؛ تعطي اتجاه الصفيحة وسرعتها المطلقة (v = البعد / العمر)؛ والانعطاف يعكس تغيّرًا في الحركة.
يُنتج العمود الصاعد انتفاخًا، وتدفقًا حراريًا مرتفعًا باعتدال، وشذوذًا بطيئًا في التصوير المقطعي؛ وقد يكوّن رأسهمقاطعات صهارية كبرى (طفوح بازلتية كبرى، هضاب محيطية)، مرتبطة بأزمات بيولوجية وبتجزّؤ القارات.
OIB مُغناة، ومصدرها مختلف عن MORB المستنزَفة.
مرحلة الدرع الثولييتية (انصهار قوي) ثم المرحلة المتأخرة القلوية (انصهار ضعيف)؛ نقطة ساخنة تحت ظهرة (إيسلندا): ثولييتية وفيرة؛ وتحت قارة: قلوية أساسًا.
البترولوجيا التحولية: مفاهيم مرتبطة بالتحول — تحوّل الصهاريةُ المادةَ بالانصهار؛ ويدرس الدرس الموالي، الذي يفتتح التحول، تحوّلات الصخور في الحالة الصلبة بتأثير الضغط والحرارة.
Magmatisme intraplaque
Objectifs de la leçon
À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :
définir le magmatisme intraplaque et expliquer pourquoi il échappe à l'explication par les seules limites de plaques ;
exploiter un alignement volcanique de point chaud (âges, distances) pour déterminer la direction et la vitesse d'une plaque ;
décrire le modèle du panache mantellique et ses manifestations (bombement, flux de chaleur, anomalie tomographique) ;
relier les grandes provinces magmatiques (trapps, plateaux océaniques) à l'arrivée d'une tête de panache ;
comparer les basaltes des îles océaniques (OIB) et ceux des dorsales (MORB) ;
expliquer, à l'aide du rôle de l'épaisseur lithosphérique, la succession tholéiitique puis alcaline d'un volcan de point chaud et le caractère alcalin du volcanisme continental ;
établir une synthèse comparée du magmatisme des différents contextes géodynamiques.
1. Un magmatisme loin des limites de plaques
La plupart des volcans sont situés aux limites de plaques (dorsales, subductions). Certains, pourtant, apparaissent au milieu des plaques, parfois très loin de toute limite : Hawaï au centre de la plaque Pacifique, la Réunion dans l'océan Indien, le Hoggar au cœur de l'Afrique. Ce magmatisme intraplaque ne s'explique ni par l'écartement ni par la convergence de deux plaques.
L'explication la plus répandue fait intervenir des points chauds : des zones de fusion anormalement productives, alimentées par des remontées de manteau chaud indépendantes des limites de plaques, les panaches mantelliques. Le magmatisme intraplaque comprend aussi une part de volcanisme lié à l'étirement de la lithosphère continentale (rifts, leçon 168).
2. Les alignements de points chauds
2.1 L'exemple d'Hawaï–Empereur
L'archipel d'Hawaï se prolonge au nord-ouest par une longue chaîne d'îles et de volcans sous-marins, puis, après un coude, par la chaîne des monts Empereur orientée nord–sud.
Image 1 — en préparationDescription
Carte scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, du nord de l'océan Pacifique. On représente, en brun et en vert sur fond bleu océanique, la chaîne des îles Hawaï au sud-est (avec le volcan actif marqué d'un triangle rouge sur la Grande Île, légendé « point chaud actuel, 0 Ma »), la chaîne se prolongeant vers le nord-ouest par des îles et des monts sous-marins de plus en plus petits jalonnés d'âges (≈ 5 Ma à Kauai, ≈ 28 Ma à Midway), puis un coude marqué légendé « coude ≈ 47 Ma », puis la chaîne des monts Empereur orientée vers le nord jusqu'au mont Meiji légendé « ≈ 80 Ma » près de la fosse des Kouriles–Kamtchatka. Une grande flèche noire parallèle à la chaîne hawaïenne, pointant vers le nord-ouest, est légendée « déplacement actuel de la plaque Pacifique ». Échelle graphique 0–1000 km. Fond blanc, annotations en français
Trois observations :
Seul le volcan situé à l'extrémité sud-est est actif.
L'âge des volcans augmente régulièrement vers le nord-ouest, puis vers le nord après le coude.
En s'éloignant du volcan actif, les édifices sont de plus en plus érodés et enfoncés : îles, puis atolls, puis monts sous-marins aplatis.
2.2 L'interprétation
La source magmatique, le point chaud, est située sous la lithosphère et reste quasi fixe par rapport au manteau profond, alors que la plaque se déplace au-dessus d'elle. Chaque volcan se forme au-dessus du point chaud, puis est emporté par la plaque et s'éteint, pendant qu'un nouveau volcan se forme à sa place : comme une feuille de papier que l'on déplacerait au-dessus d'une bougie.
La direction de l'alignement donne la direction du mouvement de la plaque ; son sens va du volcan actif vers les volcans les plus anciens, qui ont été emportés loin du point chaud.
Le coude traduit un changement de direction du mouvement de la plaque vers ≈ 47 Ma (les études récentes montrent qu'une dérive du point chaud lui-même y a aussi contribué).
L'enfoncement progressif des volcans traduit la subsidence thermique de la lithosphère qui s'éloigne du bombement du point chaud et vieillit (leçon 161).
2.3 Calculer la vitesse d'une plaque
v = distance au volcan actif / âge du volcan
Exemple — L'île de Kauai, âgée d'≈ 5 Ma, est située à ≈ 500 km du volcan actif : v ≈ 500 km / 5 Ma = 100 km/Ma ≈ 10 cm/an, vers le nord-ouest.
2.4 D'autres alignements
La même logique s'applique à d'autres traces : la chaîne de la Réunion (des trapps du Deccan, en Inde, jusqu'à l'île actuelle), la ride de Walvis (du Paraná–Etendeka à Tristan da Cunha), ou l'archipel des Canaries, au large du Maroc, dont les îles orientales sont les plus anciennes et les îles occidentales les plus jeunes.
3. Le modèle du panache mantellique
3.1 Tête et queue d'un panache
Un panache est une colonne de manteau solide plus chaud que son environnement (de l'ordre de 100 à 300 °C de plus), qui remonte lentement du manteau profond ; son origine exacte (base du manteau ou zone de transition) reste discutée. On distingue :
une tête volumineuse, de plusieurs centaines à un millier de kilomètres de diamètre, lors de la première arrivée du panache sous la lithosphère ;
une queue étroite (≈ 100 km de rayon), qui alimente ensuite durablement le point chaud.
Arrivé sous la lithosphère, le manteau du panache fond par décompression (leçon 166). Comme il est plus chaud que le manteau ordinaire, il commence à fondre plus profondément et fond davantage : d'où une production de magma exceptionnelle.
Image 2 — en préparationDescription
Coupe scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, montrant une lithosphère océanique vert olive d'épaisseur croissante vers la gauche (≈ 60 à 100 km) se déplaçant vers la gauche (flèche), au-dessus d'une asthénosphère orange. Sous la droite de la figure, une colonne étroite rouge-orangé légendée « queue du panache (manteau chaud, solide) » monte du bas de la figure et s'étale en champignon sous la lithosphère ; une petite zone rouge vif légendée « fusion partielle par décompression » se trouve au sommet. En surface, au-dessus du panache, un grand volcan bouclier actif légendé « volcan actif (stade bouclier, tholéiitique) », sur un bombement large du plancher légendé « bombement ≈ 1 000 km, 1–2 km de haut » ; vers la gauche, des volcans de plus en plus petits et érodés légendés « volcan éteint (stade tardif alcalin) », « atoll », « mont sous-marin », de plus en plus enfoncés. Une flèche horizontale en bas légendée « âge croissant ». Fond blanc, annotations en français
3.2 Les manifestations d'un panache
Observation
Explication
Bombement topographique large (≈ 1000 km) et haut de 1 à 2 km
Poussée et légèreté du manteau chaud sous la lithosphère
Flux géothermique modérément élevé
Chaleur apportée par le panache (leçon 165)
Colonne à vitesses sismiques lentes en tomographie sous certains points chauds
Manteau plus chaud (leçon 164)
Volcanisme abondant, durable, en position fixe
Fusion par décompression d'un manteau chaud, alimentation par la queue
3.3 Les grandes provinces magmatiques
L'arrivée d'une tête de panache sous la lithosphère peut produire, en moins d'un à quelques millions d'années, des volumes gigantesques de basaltes (de l'ordre du million de km³) :
sur les continents, des empilements de coulées basaltiques de plusieurs kilomètres d'épaisseur, les trapps : Deccan (≈ 66 Ma), Sibérie (≈ 252 Ma), Province magmatique de l'Atlantique central (≈ 201 Ma, présente au Maroc) ;
dans les océans, des plateaux océaniques (par exemple Ontong Java, dans le Pacifique).
Ces épisodes sont contemporains de plusieurs crises biologiques majeures (leçon 155), par l'intermédiaire des gaz émis (CO₂, SO₂). Ils précèdent ou accompagnent aussi souvent la fragmentation des continents : la tête de panache affaiblit la lithosphère et peut favoriser l'ouverture d'un rift, puis d'un océan, qui s'accompagne alors de marges volcaniques (leçon 168).
4. Les magmas intraplaques
4.1 OIB et MORB
Les basaltes des îles océaniques (OIB, Ocean Island Basalts) se distinguent nettement des basaltes des dorsales :
Caractère
MORB (dorsales)
OIB (points chauds océaniques)
Éléments incompatibles
Appauvris
Enrichis
Série
Tholéiitique
Tholéiitique et alcaline
Source
Manteau supérieur appauvri
Manteau plus profond, hétérogène, enrichi (dont des matériaux anciennement recyclés en subduction)
Homogénéité
Très homogènes
Variables d'un point chaud à l'autre
4.2 Du tholéiitique à l'alcalin : la vie d'un volcan de point chaud
Un volcan de point chaud océanique comme ceux d'Hawaï passe par des stades successifs :
Stade bouclier : le volcan est au-dessus du centre du panache ; le taux de fusion est élevé ; il émet d'énormes volumes de basaltes tholéiitiques qui construisent un volcan bouclier aux pentes douces.
Stade tardif : emporté par la plaque, il s'éloigne du centre du panache ; la fusion est plus faible et plus profonde ; les laves deviennent alcalines, moins abondantes, plus différenciées.
Extinction, puis érosion et enfoncement.
On retrouve le principe établi pour les rifts (leçon 168) : faible taux de fusion et fusion profonde → magma alcalin ; taux élevé → magma tholéiitique.
4.3 Points chauds sous une dorsale ou sous un continent
Sous une dorsale (Islande) : le panache s'ajoute à l'expansion ; la lithosphère étant très mince, la fusion est très abondante et tholéiitique ; elle construit une croûte d'≈ 25–30 km d'épaisseur, bien plus que les 6–7 km d'une croûte océanique normale, qui émerge au-dessus de l'océan.
Sous un continent : la lithosphère épaisse limite la fusion à de grandes profondeurs et à de faibles taux → volcanisme généralement alcalin et de volume modeste (Hoggar, Massif central français, volcanisme alcalin récent du Maroc, étudié dans l'axe consacré à la géologie du Maroc), sauf lors de l'arrivée d'une tête de panache (trapps tholéiitiques).
4.4 Le dynamisme éruptif
Les basaltes tholéiitiques des stades boucliers donnent un volcanisme effusif : coulées fluides, fontaines et lacs de lave (dynamisme de type hawaïen), éruptions fissurales en Islande.
Les magmas alcalins différenciés (trachytes, phonolites) des stades tardifs et des volcans continentaux peuvent être explosifs ; au contact de nappes d'eau, les éruptions phréatomagmatiques creusent des cratères appelés maars.
5. Synthèse : le magmatisme dans les différents contextes géodynamiques
Contexte
Source fondue
Mécanisme de fusion
Série dominante
Roches typiques
Dynamisme
Dorsale
Manteau supérieur appauvri
Décompression (remontée passive)
Tholéiitique (MORB)
Basaltes en coussins, dolérites, gabbros
Effusif, sous-marin
Rift continental
Manteau sous lithosphère amincie (± croûte)
Décompression
Alcaline → tholéiitique
Basaltes alcalins, trachytes, phonolites
Effusif à explosif
Subduction
Coin de manteau hydraté
Apport d'eau
Calco-alcaline
Andésites, dacites, granodiorites
Explosif
Collision
Croûte continentale épaissie
Réchauffement, décompression, apport d'eau
Granites peralumineux
Migmatites, leucogranites
Surtout plutonique
Point chaud océanique
Manteau de panache, enrichi
Décompression d'un manteau chaud
Tholéiitique → alcaline (OIB)
Basaltes de volcans boucliers
Effusif
Point chaud continental
Manteau de panache sous lithosphère épaisse
Décompression, faible taux
Alcaline (tholéiitique pour les trapps)
Basaltes alcalins, trachytes, phonolites ; trapps
Effusif à explosif
6. Erreurs fréquentes et pièges d'examen
Erreur
Correction
« Le point chaud se déplace le long de la chaîne volcanique »
C'est la plaque qui se déplace au-dessus d'un point chaud quasi fixe
« La plaque se déplace des volcans anciens vers le volcan actif »
Elle se déplace du volcan actif vers les volcans anciens : ceux-ci ont été emportés loin du point chaud
« Les points chauds donnent un mouvement relatif »
Ils donnent un mouvement absolu, par rapport au manteau profond
« Un panache est une colonne de magma liquide »
C'est une colonne de manteau solide plus chaud, qui ne fond qu'à son sommet par décompression
« Les OIB ont la même source que les MORB »
Les OIB sont enrichis : leur source est différente, plus profonde
« Un volcan de point chaud émet toujours la même lave »
Tholéiitique au stade bouclier, alcaline au stade tardif
« Tout volcanisme intraplaque est dû à un panache »
Une partie est liée à l'étirement de la lithosphère (rifts)
« Les trapps sont des volcans explosifs »
Ce sont des empilements de coulées basaltiques fluides émises en grands volumes
7. Bilan
Le magmatisme intraplaque se produit loin des limites de plaques ; il est attribué surtout à des points chauds alimentés par des panaches mantelliques (colonnes de manteau solide plus chaud).
Alignements de points chauds (Hawaï–Empereur, Réunion, Canaries) : volcan actif à une extrémité, âge croissant avec la distance, édifices de plus en plus érodés et enfoncés ; ils donnent la direction et la vitesse absolue de la plaque (v = distance / âge) ; un coude traduit un changement de mouvement.
Un panache produit un bombement, un flux de chaleur modérément élevé, une anomalie lente en tomographie ; sa tête peut former des grandes provinces magmatiques (trapps, plateaux océaniques), liées à des crises biologiques et à la fragmentation continentale.
OIB enrichis, source différente des MORB appauvris.
Stade bouclier tholéiitique (fusion forte) puis stade tardif alcalin (fusion faible) ; point chaud sous dorsale (Islande) : tholéiitique abondant ; sous continent : surtout alcalin.
Synthèse : interpréter un magmatisme par ce qui fond, pourquoi et sous quelle épaisseur de lithosphère.
Leçon suivante
Pétrographie métamorphique : notions liées au métamorphisme — Le magmatisme transforme la matière par fusion ; la leçon suivante, qui ouvre le métamorphisme, étudie les transformations des roches à l'état solide sous l'effet de la pression et de la température.