Dynamisme éruptif et magmatisme associé

Bertrand Hervé

ENS-Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

21/10/2003

Résumé

Lien entre dynamismes éruptifs et roches volcaniques associées.


Une façon de faire...

On peut commencer par de belles images ou animations montrant le dynamisme des éruptions volcaniques (cela devrait intéresser les élèves).

Figure 1. Etna (Italie), une coulée basaltique

Etna (Italie), une coulée basaltique

Figure 2. Semeru (Java), une explosion andésitique

Semeru (Java), une explosion andésitique

On fait ensuite le lien avec le type de roches et donc de magma associé.

La question est alors  : comment expliquer que des dynamismes éruptifs différents soient associés à la mise en place de roches volcaniques différentes ?

L'étude des roches volcaniques devient alors une étape explicative et non pas un but en soi ! Il faut considérer les roches comme des objet naturels qui permettent de comprendre les phénomènes géologiques.

On constate ici que les basaltes et les andésites sont des roches volcaniques dont la minéralogie est fondamentalement différente.

Figure 3. Basalte

Basalte

Figure 4. Andésite

Andésite

Figure 5. Basalte

Basalte

Au microscope optique, en lumière polarisée et analysée.


Figure 6. Andésite

Andésite

Au microscope optique, en lumière polarisée et analysée.


Figure 7. Basalte

Basalte

Au microscope optique, en lumière naturelle.


Figure 8. Andésite

Andésite

Au microscope optique, en lumière naturelle.


Le basalte est essentiellement constitué d'olivine, de pyroxènes (minéraux ferromagnésiens) et de feldspaths (plagioclases calciques), alors que dans l'andésite ce sont les feldspaths qui dominent (et sont moins calciques) !

Comment expliquer cette différence minéralogique ?

Les feldspaths de ces roches sont des silicates d'aluminium (Al), de calcium (Ca) et de sodium (Na). S'ils sont plus abondants dans les andésites, cela reflète directement une chimie différente pour une andésite et un basalte. C'est ce que confirme les analyses chimiques calculées en pourcentage d'oxydes de ces deux roches volcaniques :

 

SiO2

Al2O3

FeO

MgO

CaO

Na2O

K2O

TiO2

MnO

P2O5

Basalte

44,34

9,93

12,64

12,95

12,4

1,62

1,2

3,48

0,16

0,6

Andésite

55,9

18,1

7,7

4,6

7,6

3,9

0,9

1,0

0,1

0,2

On constate que la composition chimique de l'andésite est riche en Si et Na, celle du basalte en Fe, Mg, Ca.

Ses différences chimiques (donc minéralogiques) sont corrélées avec les comportements physiques différents des magmas. Plus un magma est riche en SiO2, plus il est visqueux. En effet, le nombre de liaisons possibles entre atomes de silicium (Si) et d'oxygène dans les liquides silicatés (magmas) explique la viscosité des magmas : plus la teneur en SiO2 est forte, plus le nombre de liaisons possibles est grand et la viscosité du magma importante. D'où le lien entre teneur en SiO2 et viscosité.

Ainsi, un magma basaltique engendre plutôt (mais pas exclusivement) un dynamisme effusif. Un magma andésitique donnera plus facilement lieu à un dynamisme explosif. Notez qu'un magma andésitique peut néanmoins donner naissance à des coulées car il faut également prendre en compte la teneur en gaz d'un magma pour expliquer les dynamismes éruptifs.

Une autre façon de procéder...

Voir aussi : le CD-Rom « Volcans » par Jacques Durieux, Syrinx, 1988.