Fusion partielle

Un solide de composition CB commence à fondre à la température TA du solidus, la phase liquide nouvellement formée ayant alors la composition initiale CL. Lorsque la température T augmente la fusion progresse et les compositions du liquide et du solide résiduel évoluent, passant respectivement de CL à CB (courbe rouge) et de CB à CS (courbe bleue) quand T passe de TA à TB (température du liquidus). Au-dessus de TB il n'y a plus que du liquide, de composition CB.

La fusion partielle est la production d'un liquide quand un solide est porté à une température intermédiaire entre celles du solidus et du liquidus. Ce phénomène se produit pour toutes les substances solides à l'exception des corps purs et des mélanges eutectiques, mais il est particulièrement important en magmatologie.

Les laves proviennent de la différenciation chimique de magmas formés par fusion partielle.

La fusion partielle d'une roche est la fusion d'une partie de ses minéraux, généralement dans des proportions différentes de celles de la roche elle-même[a]. La température de la roche est telle que le solidus[b] de la roche est dépassé, alors que son liquidus n'est pas atteint. Lorsque la roche source est ainsi en partie fondue, on a la formation d'un liquide magmatique entre les cristaux non encore fondus : les phases solides et liquide coexistent.

La fusion partielle est un des processus majeurs de la génération des magmas, qui sont très divers dans leurs compositions chimiques, en fonction de la roche dont ils proviennent. La fusion partielle d'une péridotite de type pyrolite donne par exemple un basalte, et celle d'un basalte tholéitique un magma andésitique.

Fusion partielle du manteau terrestre

Schéma des processus conduisant à une fusion partielle du manteau supérieur. Les graphes montrent le géotherme en rouge et le solidus en vert. La fusion partielle concerne les profondeurs (z) où la température du géotherme excède celle du solidus. De A à D on a représenté différents contextes de la tectonique des plaques :
A) géotherme et solidus normaux : pas de fusion partielle ;
B) remontée adiabatique sous une dorsale médio-océanique : le manteau est anormalement chaud à faible profondeur ;
C) remontée d'un diapir mantellique : le manteau est anormalement chaud à grande profondeur ;
D) libération de fluides (surtout H2O) par une plaque plongeante : la température du solidus est anormalement basse dans le coin de manteau qui la surplombe.

Lors de la remontée de roches du manteau, les tout premiers liquides formés par fusion partielle sont des magmas kimberlitiques riches en CO2, qui se forment à environ 250 km de profondeur par oxydation du carbone élémentaire. Remontant à travers l'asthénosphère, ces magmas évoluent vers des degrés de fusion plus élevés, une concentration plus faible en éléments volatils et en éléments incompatibles mais plus élevée en SiO2[1].

Notes et références

Notes

  1. ↑ Le liquide produit par fusion partielle n'a la même composition que la roche mère que quand celle-ci a la composition d'un eutectique.
  2. ↑ Quand les minéraux présents dans la roche ont un eutectique la température du solidus et la composition des tout premiers liquides se confondent avec celles de l'eutectique.

Références

  1. ↑ (en) Max W. Schmidt, Nadia Paneva et Andrea Giuliani, « A universal concept for melting in mantle upwellings », Nature,‎ (DOI 10.1038/s41586-025-10065-3 Accès libre).

Articles connexes

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