Diagramme montrant les processus physiques à l’intérieur de la Terre qui conduisent à la génération de magma. Les points A à D représentent différents contextes de tectonique des plaques. Les graphiques ci-dessus montrent les perturbations résultantes de la pression et de la température du gradient géothermique de la Terre.
La fusion dans le manteau nécessite l’un des trois événements possibles pour se produire : une augmentation de la température, une diminution de la pression, ou l’ajout de volatiles au système (un changement de composition).
TemperatureEdit
Dans le cas de l’augmentation de la température, la fusion du manteau ne se produira que si le manteau est chauffé au-delà de la géothermie normale. On pense que le flux de chaleur provenant du noyau et du manteau inférieur est responsable de l’augmentation de la température du manteau supérieur. La désintégration des éléments radioactifs, bien que considérée comme l’un des moyens les plus simples de générer de la chaleur dans le manteau, n’est pas réellement responsable de la fusion du manteau, car il faudrait plus de 10 millions d’années pour que la désintégration radioactive de K, U et Th augmente la température de la péridotite d’un degré Celsius. De plus, même si ce processus générait une petite fraction de fonte, les éléments radioactifs se concentreraient dans la fonte et s’échapperaient du système, stoppant finalement le processus de génération de fonte.
PressionEdit
Fusion d’une substance présentant une solution solide, avec une composition globale de CB. Lorsque la température augmente, le solide suit la trajectoire bleue, et commence à fondre à la température TA. Le liquide initial produit a la composition CL, et sa composition suit le chemin rouge. A la température TB, l’ensemble du solide a fondu.
La fusion dans le manteau peut également se produire s’il y a une baisse de pression suffisante dans le système à une température donnée. Afin de diminuer la pression, les roches du manteau doivent s’élever à des niveaux moins profonds, tout en subissant une perte minimale de chaleur vers l’environnement. Ce processus peut être qualifié d’adiabatique si la perte de chaleur est nulle. Lorsque la masse de roche mantellique continue de s’élever à travers les couches de la Terre, elle suit une trajectoire P-T qui peut finalement traverser le solidus, initiant ainsi la fusion. Ce processus de fusion est connu sous le nom de fusion par décompression.
Ajout de volatilsModification
La présence de volatils (en particulier H2O et CO2) a le potentiel de réduire considérablement les températures de solidus d’un système donné. Cela permet de générer de la fonte à des températures plus basses que celles autrement prévues, éliminant la nécessité d’un changement des conditions de pression ou de température du système. Cependant, le manteau a généralement une très faible teneur en substances volatiles, ce qui peut limiter la quantité de matière fondue générée. La fusion partielle est un processus important en géologie en ce qui concerne la différenciation chimique des roches crustales. Sur la Terre, la fusion partielle du manteau au niveau des dorsales médio-océaniques produit la croûte océanique, et la fusion partielle du manteau et de la croûte océanique au niveau des zones de subduction crée la croûte continentale. Dans tous ces endroits, la fusion partielle est souvent associée au volcanisme, bien que certaines fontes n’atteignent pas la surface. On pense que les fusions partielles jouent un rôle important dans l’enrichissement en éléments incompatibles des parties anciennes de la lithosphère continentale. Les fontes partielles produites en profondeur se déplacent vers le haut en raison de la compaction de la matrice environnante.