Les Domaines de Stabilité dans le Manteau

Le Manteau, dans sa partie superficielle, à moins de 400 km, est constitué essentiellement de Péridotite, roche à olivine (Ol ; =péridot) à laquelle s'ajoutent en moindre quantité des pyroxènes (ortho et clino- ; Opx et Cpx) et un minéral alumineux : le plagioclase (pl), le spinelle (sp) ou le grenat (gt). On appelle encore cette roche une lherzolite. La présence de l'un ou de l'autre de ces 3 minéraux alumineux est importante, car chacun indique la profondeur de formation de la lherzolite. La lherzolite à Pl est stable à faible profondeur ; en dessous, setrouve la lherzolite à Sp et à plus grande profondeur, la lherzolite à Gt. Les domaines de stabilité de ces 3 lherzolites sont limités, sur le diagramme Pression - Température ci-dessus, par des courbes. Celles-ci correspondent à des réactions minéralogiques qui permettent le passage d'une minéralogie à l'autre : la réaction (réversible) entre les lherzolites à Pl et celles à Sp est : Ol + Pl = Opx + Cpx + Sp ; celle entre les lherzolites à Sp et celles à Gt est : Opx + Cpx + Sp = Ol + Gt. (Une autre réaction permet de diviser le domaine des lherzolites à Sp en 2 domaines : les faciès de Seiland et Ariégite).

Le géotherme conductif indique le température du Manteau à une profondeur donnée. Cependant, lorsqu'une portion de ce Manteau se déplace, la Pression et la Température qui s'exerce sur lui changent. Si ces modifications amènent la roche a changé de domaine, celle-ci peut enregistrer minéralogiquement ce changement.

On remarque que le géotherme conductif ne dépasse jamais le Solidus (courbe matérialisant le début de la fusion). En conditions "normales", le Manteau n'est pas fondu. Cependant, si une portion de celui-ci remonte rapidement, elle n'a pas le temps de se refroidir (et subit une décompression adiabatique). La flèche jaune montre que dans ce cas, le Manteau peut franchir son solidus et fondre partiellement : le magma produit est à l'origine de Gabbros en profondeur et des Basaltes en surface. Voir Vitesses d'expansion océanique et production magmatique.

Une autre alternative pour faire fondre le Manteau est de l'hydrater. Dans ce cas, sa température de fusion, son solidus (sh) est déplacé, de manière significative, vers les "basses" températures. Une telle situation est réalisée lorsque, dans une zone de subduction, la croûte océanique se métamorphise et l'eau libérée hydrate Manteau le sus-jacent.

Retour au Cours de Pétrologie, à la Photothèque ou bien à la première page ?