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ST-A La carte géologique et ses utilisations (BCPST 1) |
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ST-B La structure de la planète Terre (BCPST 1) |
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ST-C La dynamique des enveloppes internes (BCPST 1) |
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ST-D Les déformations de la lithosphère (BCPST 1) |
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ST-E Le phénomène sédimentaire (BCPST 1) |
ST-F Le magmatisme (BCPST 2)  IntroST-F Le magmatisme (BCPST 2)
Cette partie permet de comprendre le rôle joué par le magmatisme comme mécanisme d'évacuation de la chaleur interne de la Terre. Les magmas sont produits par fusion partielle du manteau, produisant essentiellement des liquides de composition basaltique, et, par fusion partielle de la croûte continentale, produisant essentiellement des liquides de composition granitique. Postérieurement à la formation des magmas, leur composition chimique évolue par soustraction des cristaux formés dans le magma, et par mélange avec d'autres magmas ou assimilation d'éléments solides. Les magmas se déplacent vers la surface en fonction de leurs propriétés physiques (densité, température, viscosité). Les magmas cristallisant dans la croûte forment des roches plutoniques grenues alors que ceux qui parviennent à la surface forment des édifices volcaniques, dont les caractéristiques sont liées à leur viscosité et à leur teneur en gaz dissous. La nature et la quantité de magmas formés dépendent étroitement du contexte géodynamique. Les connaissances relatives au processus magmatique sont remobilisées dans l'étude des risques et des ressources géologiques (partie ST-I).
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ST-F-1 La mise en place des magmas |
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ST-F-2 Les processus fondamentaux du magmatisme |
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ST-F-2-1 Production des magmas primaires |
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Les magmas sont des mélanges de fluides (silicates fondus, éventuellement sulfures, carbonates, gaz) et de solides (cristaux, enclaves). Ils sont formés par fusion partielle des roches crustales ou mantelliques.
La composition du liquide primaire obtenu par fusion partielle dépend de la nature de la source et du taux de fusion.
La fusion partielle des péridotites mantelliques produit des liquides primaires de composition basaltique.
La fusion partielle de la croûte continentale (anatexie crustale) entraîne la production de liquides de composition granitique.
Des données isotopiques permettent la détermination des sources de magma.
Précisions et limites :
Le comportement des éléments chimiques dans les magmas n'est abordé que pour les éléments majeurs.
Les rapports isotopiques sont présentés comme « signatures géochimiques » des mécanismes de fusion. Les rapports isotopiques initiaux 87Sr/86Sr et 143Nd/144Nd sont présentés comme des données intrinsèques des différents réservoirs (croûte continentale, manteau supérieur, manteau inférieur), sans expliciter l'origine des rapports isotopiques. La connaissance de la diversité des sources mantelliques n'est pas exigible. |
- Relier la convergence de composition des premiers liquides produits lors de la fusion d'une source (manteau ou croûte) avec les propriétés thermodynamiques (eutectiques).
- Identifier les conditions de fusion partielle de phases solides et d'apparition d'un liquide dans deux diagrammes binaires pour la chimie basaltique (albite-anorthite et diopside-anorthite) et dans deux diagrammes ternaires : un granitique (quartz-albite-orthose) et un basaltique (olivine-grenat-pyroxène).
- Montrer que la fusion partielle produit, à partir de roches de sources différentes, des liquides identiques, de composition granitique dans la croûte continentale, et basaltique dans le manteau.
- Estimer un taux de fusion partielle dans les systèmes manteau-basaltes à partir de données géochimiques (les calculs sont réalisés à partir des concentrations en potassium).
- Exploiter des données isotopiques (87Sr/86Sr et 143Nd/144Nd) pour caractériser l'origine des magmas.
Liens :
La carte géologique (ST-A)
La structure de la planète Terre (ST-B)
La dynamique des enveloppes internes (ST-C)
Le magmatisme (ST-G)
Les risques géologiques (ST-I-1)
Les grands ensembles géologiques : les îles océaniques (ST-J-2-2)
Physique-chimie : descriptions microscopique et macroscopique d'un système (E.1)
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ST-F-2-2 Évolution des liquides |
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ST-G Le métamorphisme, marqueur de la géodynamique interne (BCPST 2) |
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ST-H La mesure du temps : outils et méthodes (BCPST 1) |
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ST-I Les risques et les ressources géologiques (BCPST 2) |
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ST-J Les grands ensembles géologiques (BCPST 2) |
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