{"id":12155,"date":"2024-10-15T13:30:19","date_gmt":"2024-10-15T11:30:19","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=12155"},"modified":"2024-10-15T13:32:48","modified_gmt":"2024-10-15T11:32:48","slug":"processes-and-timescales-of-melt-segregation-within-a-crystallising-magma-reservoir-adamello-batholith-italy","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2024\/10\/processes-and-timescales-of-melt-segregation-within-a-crystallising-magma-reservoir-adamello-batholith-italy\/","title":{"rendered":"Processes and timescales of melt segregation within a crystallising magma reservoir (Adamello batholith, Italy)"},"content":{"rendered":"
\"\"<\/figure>\n\n\n

Th\u00e8se en sciences de la Terre, soutenue le 1er<\/sup> novembre 2024 par Thomas Groscolas, rattach\u00e9 \u00e0 l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.<\/em><\/p>\n\n\n\n

L\u2019\u00e9volution des chambres magmatiques en profondeur joue un r\u00f4le important en contr\u00f4lant le d\u00e9clenchement d\u2019\u00e9ruption volcanique, le d\u00e9gazage magmatique et la formation de gisement d\u2019importance \u00e9conomique. Cependant, le lien entre ces diff\u00e9rents processus est mal connu, principalement \u00e0 cause de la faible quantit\u00e9 d\u2019affleurements rocheux montrant des relations claires entre chambre magmatique et volcanisme de surface. De r\u00e9centes \u00e9tudes tentant de d\u00e9terminer les m\u00e9canismes responsables de ces \u00e9ruptions ainsi que le temps n\u00e9cessaire associ\u00e9 ont b\u00e9n\u00e9fici\u00e9 \u00e0 l\u2019am\u00e9lioration des techniques permettant :<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. la datation radiom\u00e9trique pr\u00e9cise de min\u00e9raux comme les zircons,<\/li>\n\n\n\n
  2. l\u2019analyse de la composition des min\u00e9raux.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    La datation de zircon et l\u2019homog\u00e9n\u00e9isation de la composition chimique des min\u00e9raux dans le temps, couramment appel\u00e9e diffusion, sont utilis\u00e9es afin de d\u00e9terminer le temps n\u00e9cessaire \u00e0 une chambre magmatique pour accumuler du magma par s\u00e9paration entre magma et cristaux. En liant cela \u00e0 des donn\u00e9es g\u00e9ophysiques (par exemple, sismique), il est possible de d\u00e9finir une probabilit\u00e9 d\u2019\u00e9ruption pour un volcan. L\u2019analyse d\u2019\u00e9l\u00e9ments chimiques comme les volatils (par exemple, H2<\/sub>O, CO2<\/sub>, S, Cl) dans certains min\u00e9raux permet, quant \u00e0 elle, d\u2019identifier la pr\u00e9sence d\u2019un fluide d\u2019origine magmatique. D\u2019apr\u00e8s certaines \u00e9tudes, ces fluides magmatiques sont un des d\u00e9clencheurs d\u2019\u00e9ruption volcanique et sont responsables du caract\u00e8re explosif de certains volcans. L\u2019analyse des \u00e9l\u00e9ments volatils et la diffusion d\u2019\u00e9l\u00e9ments chimiques dans les min\u00e9raux ont largement \u00e9t\u00e9 employ\u00e9es dans des \u00e9chantillons de roche volcanique du fait de leur refroidissement rapide. \u00c0 l\u2019inverse, les roches magmatiques, cristallisant lentement en profondeur, sont sujettes \u00e0 un r\u00e9\u00e9quilibre prolong\u00e9 des \u00e9l\u00e9ments chimiques au sein des min\u00e9raux.<\/p>\n\n\n\n

    Cette \u00e9tude reconstruit l\u2019\u00e9volution des magmas constituant deux chambres magmatiques Alpines ayant cristallis\u00e9 lentement en profondeur durant la collision entre les plaques tectoniques Europ\u00e9enne et Adriatique, Western Adamello et Re di Castello (Adamello, Italie). Dans le but de d\u00e9terminer les processus permettant au magma interstitiel de se s\u00e9parer des cristaux, une \u00e9tude des roches de l\u2019Adamello a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e et bas\u00e9e sur des observations d\u00e9taill\u00e9es de terrain et lames minces ainsi que des analyses de la composition des roches et des min\u00e9raux. Cela a permis de d\u00e9terminer la proportion de magma qui a \u00e9t\u00e9 s\u00e9par\u00e9e des cristaux afin de former des zones d\u2019extraction de magma et, potentiellement, des \u00e9ruptions volcaniques.<\/p>\n\n\n\n

    Pour conna\u00eetre le temps qu\u2019ont pass\u00e9 les min\u00e9raux \u00e0 haute temp\u00e9rature, beaucoup d\u2019\u00e9tudes utilisent la diffusion d\u2019\u00e9l\u00e9ments chimiques dans ces min\u00e9raux. Afin d\u2019appliquer cette technique, une connaissance des vitesses de diffusion des \u00e9l\u00e9ments chimiques doit \u00eatre assur\u00e9e au pr\u00e9alable. La fa\u00e7on la plus courante de d\u00e9terminer ces vitesses de diffusion, ou coefficients de diffusion, est bas\u00e9e sur des exp\u00e9riences \u00e0 haute temp\u00e9rature. Dans ces exp\u00e9riences, un cristal du min\u00e9ral \u00e9tudi\u00e9 est plac\u00e9 dans une poudre enrichie en certains \u00e9l\u00e9ments dont les vitesses de diffusion veulent \u00eatre connues, le tout dans une capsule en platine plac\u00e9e \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 800 \u00b0C. Bien que des coefficients de diffusion du Sr et du Ba dans les plagioclases, le min\u00e9ral le plus abondant dans la cro\u00fbte terrestre, ont \u00e9t\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment d\u00e9termin\u00e9s, des \u00e9tudes r\u00e9centes ont d\u00e9montr\u00e9 que la m\u00e9thode employ\u00e9e n\u2019est probablement pas ad\u00e9quate. De nouvelles exp\u00e9riences ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9es \u00e0 partir de cristaux de plagioclase plac\u00e9s dans une poudre synth\u00e9tis\u00e9e dont l\u2019assemblage de min\u00e9raux et la composition ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9termin\u00e9es au pr\u00e9alable. Les coefficients de diffusion du Sr et du Ba sont similaires entre eux mais diff\u00e8rent de ceux des \u00e9tudes ant\u00e9rieures respectivement d\u2019un facteur ~100 et ~3. Cette diff\u00e9rence est expliqu\u00e9e par l\u2019absence d\u2019un assemblage de min\u00e9raux stable dans certaines des exp\u00e9riences des \u00e9tudes pr\u00e9c\u00e9dentes.<\/p>\n\n\n\n

    Dans certaines roches de l\u2019Adamello, la composition chimique du c\u0153ur \u00e0 la bordure de certains min\u00e9raux, plus commun\u00e9ment appel\u00e9e un profil chimique, a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 la pr\u00e9sence de variations, ou zonations. Toutes ces variations, except\u00e9es celles dans le c\u0153ur des plagioclases, sont li\u00e9es \u00e0 des min\u00e9raux cristallisant tr\u00e8s tardivement dans le magma et, par cons\u00e9quent, au refroidissement de la roche. La vitesse de ce refroidissement a \u00e9t\u00e9 calcul\u00e9e \u00e0 partir de la vitesse de diffusion d\u2019\u00e9l\u00e9ments chimiques (Sr et Ba dans les plagioclases et feldspaths alcalins, Ti dans le quartz) et avoisine 150 \u00b0C par million d\u2019ann\u00e9es. Enfin, la zonation entre c\u0153urs et manteaux des plagioclases est reproduite par un temps de r\u00e9sidence dans la chambre magmatique allant de ~20 000 \u00e0 ~110 000 ans, suivi par le refroidissement d\u00e9termin\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment. Ces temps, similaires aux \u00e2ges obtenus par la datation des zircons provenant de l\u2019Adamello et d\u2019autres chambres magmatiques, repr\u00e9sentent probablement le temps d\u2019incubation id\u00e9al pour former une chambre magmatique capable de g\u00e9n\u00e9rer une \u00e9ruption.<\/p>\n\n\n\n

    Enfin, les concentrations en volatils dans les apatites, un min\u00e9ral mineur dans les roches \u00e9tudi\u00e9es, ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9termin\u00e9es afin d\u2019\u00e9valuer la pr\u00e9sence d\u2019un fluide magmatique et son r\u00f4le potentiel lors de la s\u00e9paration entre cristaux et magma. \u00c0 partir de l\u2019association entre la composition des apatites et des plagioclases, il a \u00e9t\u00e9 possible de conclure que le magma a atteint la saturation en fluide avant que l\u2019apatite ne commence \u00e0 cristalliser. Apr\u00e8s le d\u00e9veloppement d\u2019un mod\u00e8le reproduisant la composition en volatils du magma et en consid\u00e9rant les conditions n\u00e9cessaires \u00e0 une \u00e9ruption, il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que les observations de s\u00e9paration entre cristaux et magma en Adamello r\u00e9sultent d\u2019une combinaison entre la r\u00e9injection de magma dans la chambre magmatique et la formation d\u2019un fluide magmatique de faible densit\u00e9.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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