ULTRABASIQUES ROCHES

Constitution du manteau supérieur et genèse des magmas basaltiques

Une péridotite à quatre phases (olivine, orthopyroxène, clinopyroxène et phase alumineuse) capable de donner naissance, par fusion partielle, à des magmas basaltiques serait le matériau constitutif essentiel du manteau supérieur. Les lherzolites, harzburgites et dunites observées à la surface, en massifs ou en enclaves, ne représenteraient dans la plupart des cas que le résidu réfractaire de l'anatexie ayant, à des degrés variables, affecté la péridotite primaire.

Diverses compositions chimiques théoriques ont été proposées pour cette péridotite primaire (avant fusion partielle) du manteau supérieur. La plus couramment utilisée est la pyrolite III de Green et Ringwood, qui se distingue de la composition moyenne des lherzolites à spinelle ou à grenat par des teneurs plus élevées en Al₂O₃, FeO, CaO, TiO₂, K₂O et Na₂O. Les travaux expérimentaux ont montré qu'à cette composition correspondent, pour des pressions croissantes, des assemblages lherzolitiques successivement à plagioclase, à spinelle puis à grenat, évolution minéralogique qui existerait au sein du manteau supérieur, depuis les zones les plus superficielles jusqu'aux plus profondes. Dans certaines conditions, encore mal élucidées (diminution adiabatique de la pression ou augmentation locale de la température), cette péridotite fondrait partiellement. La composition du liquide anatectique ainsi produit, « basalte » primaire, dépend alors de trois facteurs :

– la profondeur à laquelle s'opère la fusion, donc de la pression et de la température, qui, elles-mêmes, conditionnent la composition minéralogique de la péridotite primaire ;

– le degré de fusion, c'est-à-dire de la proportion de liquide produit ;

– la pression partielle et la composition de la phase fluide.

À la fusion succède la ségrégation puis l'ascension vers la surface du magma formé. Au cours de ces deux étapes se produiraient des phénomènes complexes de cristallisation fractionnée qui expliqueraient la diversité des compositions basaltiques observées dans les laves qui s'épanchent à la surface. Une partie de ces magmas peut se mettre en place à des profondeurs variées dans les roches constituant la croûte, et cristalliser in situ sous forme d'intrusions stratifiées ou de complexes annulaires. Une partie du liquide anatectique peut rester enfermée dans la masse ultrabasique, c'est-à-dire dans la péridotite résiduelle ; le liquide anatectique évoluerait également par le jeu de cristallisations fractionnées, mais dans des conditions de hautes pressions et de hautes températures, donnant naissance aux divers types de pyroxénites associés aux lherzolites à spinelle.

L'évolution des liquides « piégés » est probablement complexe, du fait qu'elle se produit dans un contexte dynamique : celui d'une masse ultrabasique affectée par des plissements au sein même du manteau, et susceptible de migrer, à l'état solide, jusqu'à de faibles profondeurs au-dessous de la surface. L'évolution, continue ou discontinue, des conditions de pression, température et pression partielle d'eau, qui se traduit par des cristallisations (en présence de liquides) et des recristallisations (réactions de subsolidus), rend très difficile la reconstitution de la composition de la péridotite primaire aussi bien que celles du ou des liquides anatectiques. L'étude des lherzolites et de leur cortège, qui fait l'objet de nombreuses recherches, apporte cependant d'ores et déjà d'importants éclaircissements sur les processus pétrogénétiques dont le manteau supérieur est le siège.