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Objectif notionnel : fusion partielle de la péridotite à l'axe de la dorsale, métamorphisme d'une péridotite

Objectif méthodologique : exemple d'utilisation d'un diagramme profondeur = f (température).

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Principe : * une péridotite située en A1, subissant une remontée sans refroidissement ni réchauffement, voit apparaître une première goutte de liquide (point noté Liq) quand elle rencontre le solidus; dans l'exemple choisi ici elle atteint le point B avec quelques % de fusion partielle et donc une quantité très faible de magma par rapport au solide; * une péridotite située en A2 et subissant une remontée identique voit sa première goutte de liquide apparaître à une profondeur plus basse; dans l'exemple choisi elle atteint (de façon arbitraire) le point C avec un % de fusion de 20%. Remarque: dans les deux cas présentés ici (A1 et A2), la péridotite à grenat et phlogopite (mica noir) du départ est rapidement transformée à l'état solide en péridotite à grenat et amphibole par métamorphisme.

Les explications ci-contre décrivent le trajet suivi par le solide (péridotite) jusqu'à l'apparition d'une goutte de liquide. La courbe bleue (le solidus de la péridotite) est celle qu'il faut considérer ici. Les points B et C sont situés entre le solidus et la courbe (orange tireté) de 10% de liquide.

Tout est aussi inscrit sur le schéma. On part d'une péridotite à grenat et amphibole en Po puis on se déplace horizontalement (à pression constante) en augmentant la température. En P1 on rencontre la courbe de stabilité métamorphique de l'amphibole qui se transforme alors en phlogopite par métamorphisme (transformation à l'état SOLIDE). On se déplace ensuite dans cette nouvelle péridotite à grenat et phlogopite que l'on chauffe, toujours à pression constante, jusqu'au point P2 qui atteint le solidus de la péridotite. Il apparaît ici la première goutte de liquide. Si l'on continue de chauffer jusqu'à 1500°C on atteint le point P3 qui correspond à quelques % de fusion de la péridotite (puisque l'on est assez éloigné de la courbe en tireté orange qui indique les 10% de fusion.

Lorsque l'on continue de remonter à l'axe de la dorsale il faut attendre la profondeur d'environ 10-15 km pour traverser à nouveau le solidus. En ce point on a donc de nouveau une péridotite entièrement solide.
Il n'est pas intéressant de continuer à suivre le géotherme vers la surface car la péridotite s'arrête là et va constituer le manteau lithosphérique. Le magma, de composition basaltique, formé auparavant et qui est remonté avec la péridotite va par contre continuer à monter et donner successivement les gabbros et les basaltes de la croûte océanique.

Au départ on se trouve vers le point Fo : SUR le "géotherme sous la dorsale" que l'on va suivre puisque l'on considère la remontée d'une péridotite à cet emplacement. On notera que le péridotite est à plus de 1500°C est juste sur le solidus (en Fo) : on, peut donc considérer qu'il y a quelques gouttes de liquide.
Lorsque l'on remonte le long du géotherme, la température et la pression diminuent mais l'on s'éloigne du solidus: il y a donc davantage de magma qui apparaît. On pourrait considérer que le maximum de magma est atteint vers le point F1 où le géotherme se trouve le plus proche de la courbe en tireté orange indiquant 20% de fusion. Comme on en est très proche, la valeur habituellement retenue de 15% est cohérente avec ce schéma.

Lorsque l'on suit ce géotherme on est au départ au niveau d'une péridotite à grenat et phlogopite SOLIDE qui, si l'on continue de suivre le géotherme, RESTE TOUJOURS dans le domaine SOLIDE (à gauche du solidus). On observe juste des transformations métamorphiques successives: phlogopite et grenat -> amphibole et grenat-> spinelle -> plagioclase.