Le type de magma produit n'est pas indépendant du contexte géodynamique dans lequel il se forme : dorsale océanique, zone de subduction, point chaud ou rift continental produisent chacun des associations de roches caractéristiques appelées séries magmatiques. Ce chapitre de synthèse relie la pétrologie magmatique à la tectonique des plaques, un lien systématiquement interrogé en fin de module.
1. La notion de série magmatique
Une série magmatique regroupe l'ensemble des roches issues, par différenciation, d'un même magma parent dans un contexte géodynamique donné. On distingue classiquement trois grandes séries : la série tholéiitique, la série calco-alcaline et la série alcaline, différenciées notamment par leur teneur en alcalins (Na2O + K2O) rapportée à leur teneur en silice, et représentées sur un diagramme TAS (Total Alkali-Silica).
2. Le magmatisme des dorsales océaniques
Aux dorsales océaniques, la remontée du manteau asthénosphérique et la décompression adiabatique déclenchent une fusion partielle de la péridotite mantellique, produisant des basaltes tholéiitiques (MORB, Mid-Ocean Ridge Basalts). Ce magmatisme fabrique en continu la croûte océanique, essentiellement basaltique et gabbroïque, sur toute la longueur du système de rifts médio-océaniques.
3. Le magmatisme des zones de subduction
Dans les zones de subduction, la plaque plongeante libère des fluides hydratés qui abaissent le point de fusion du coin mantellique sus-jacent, déclenchant une fusion partielle malgré des températures relativement modérées. Les magmas produits, généralement de la série calco-alcaline, alimentent des arcs volcaniques — arcs insulaires (Japon, Antilles) ou continentaux (Andes) — et se caractérisent par des andésites et des granitoïdes riches en eau, souvent explosifs en raison de leur viscosité et de leur teneur en volatils élevée.
4. Points chauds et rifts continentaux
Les points chauds (hot spots), attribués à des panaches mantelliques profonds indépendants des limites de plaques, produisent un volcanisme intraplaque souvent de série alcaline, comme à Hawaii ou aux Canaries. Les rifts continentaux, où la croûte s'amincit par extension, laissent remonter des magmas alcalins à sous-saturés en silice (basaltes alcalins, phonolites), comme dans le rift Est-africain.
Série magmatique pauvre en alcalins, typique des dorsales océaniques (MORB) mais aussi présente dans certains arcs ; évolution par cristallisation fractionnée de l'olivine et du plagioclase.
Série magmatique typique des zones de subduction, riche en eau, marquée par des andésites et granitoïdes ; s'oppose à la série tholéiitique par une évolution différente du fer au cours de la différenciation.
| Contexte | Mécanisme de fusion | Série / roche typique |
|---|---|---|
| Dorsale océanique | Décompression adiabatique | Tholéiitique (MORB, basalte) |
| Zone de subduction | Hydratation du coin mantellique | Calco-alcaline (andésite) |
| Point chaud | Panache mantellique | Alcaline (basalte alcalin) |
| Rift continental | Extension, amincissement crustal | Alcaline (basalte, phonolite) |
Séries magmatiques et contextes géodynamiques
- Trois grandes séries magmatiques : tholéiitique, calco-alcaline, alcaline (diagramme TAS, alcalins vs silice).
- Dorsale océanique : décompression adiabatique du manteau → basaltes tholéiitiques (MORB).
- Subduction : hydratation du coin mantellique par la plaque plongeante → série calco-alcaline, arcs volcaniques.
- Point chaud : panache mantellique indépendant des limites de plaques → volcanisme alcalin intraplaque.
- Rift continental : extension crustale → magmas alcalins à sous-saturés en silice.
Le lien contexte géodynamique / série magmatique / roche typique est un grand classique de synthèse en fin de semestre, souvent sous forme de schéma de la tectonique des plaques à annoter. Piège classique : attribuer les MORB à la série calco-alcaline (ils sont tholéiitiques), ou oublier que la subduction produit un magmatisme par ajout d'eau et non par simple hausse de température.