vignette| 1. Laccolite – 2. Petit dyke – 3. Batholite – 4. Dyke – 5. Sill ou filon-couche – 6. Cheminée volcanique, canal – 7. Lopolite.
Une plomberie volcanique ou un système de canalisations magmatiques est l'ensemble des réservoirs magmatiques et des conduits qui relient une zone de fusion partielle à un ou plusieurs volcans ou autres évents volcaniques par lesquels la lave s'écoule en surface.. En volcanologie et en magmatologie, les termes de « plomberie » et de « canalisation » ont d'abord été employés avec des guillemets comme des expressions familières.., puis sont devenus d'usage courant dans la littérature scientifique.
Les systèmes de canalisations volcaniques peuvent être trouvés dans tous les contextes tectoniques actifs, tels que les dorsales océaniques, les zones de subduction et les panaches du manteau, lorsque les magmas générés dans la lithosphère continentale, la lithosphère océanique et dans le manteau sous-lithosphérique sont transportés. Le magma est d'abord généré par fusion partielle, suivie d'une ségrégation et d'une extraction de la roche mère pour séparer la matière fondue du solide. Pendant l'ascension du magma, un réseau spontané de canaux magmatiques se forme, facilitant le transfert de matière fondue de la croûte inférieure vers les couches supérieures. Les mécanismes de remontée canalisée comprennent la formation de dykes et de fractures ductiles qui transportent la matière fondue dans des conduits. Pour le transport en vrac, les diapirs transportent un grand volume de matière fondue et remontent à travers la croûte. Lorsque le magma cesse de monter ou lorsque l'apport de magma s'arrête, la mise en place du magma se produit. Différents mécanismes de mise en place aboutissent à différentes structures, notamment des plutons, des filons-couches, des laccolites et des lopolites.
Production de magma Fusion partielle vignette|Esquisse schématique des systèmes de canalisation volcanique et ignée (d'après Burchardt, 2018). La fusion partielle est la première étape de la génération du magma qui est la base des systèmes de canalisation volcanique et ignée. Une fois formé, le magma parcourt la croûte terrestre, créant des conduits et des chambres magmatiques. Dans la croûte continentale, la fusion partielle se produit lorsque des parties de la roche solide fondent pour donner naissance à du magma felsique. Les roches de la croûte inférieure et du manteau supérieur sont soumises à ce processus de fusion partielle. Le taux de fusion partielle et la composition du magma silicaté résultant dépendent de la température, de la pression, de l'ajout de fluides (eau, volatils) et de la composition de la roche source. Dans la croûte océanique, la fusion par décompression des matériaux du manteau forme du magma basaltique. Lorsque les matériaux du manteau s'élèvent, la pression diminue considérablement, ce qui abaisse considérablement le point de fusion de la roche.
Ségrégation et extraction par fusion vignette| Vue microscopique de la ségrégation et de l'extraction de la matière fondue. Lorsque la roche mère subit un compactage, les minéraux commencent à fondre aux joints de grains. Les gouttelettes de fonte s'accumulent ensuite et se connectent dans des bassins de fusion jusqu'à ce qu'elles soient extraites. Une fois formé, le magma se déplace depuis sa région source grâce aux processus de ségrégation et d'extraction du magma. Ces processus contribuent à définir la composition finale du magma. La manière dont se déroulent la ségrégation et l'extraction du magma influe sur la structure des systèmes de canalisation volcanique et magmatique.
Ségrégation La ségrégation par fusion est le processus de séparation de la masse fondue de sa roche mère. Après avoir été générée par fusion partielle, la masse fondue riche en silice est séparée de la roche mère par le biais d'un compactage gravitationnel. Cela compresse la matière fondue à travers les pores et les matières fondues sont produites aux joints de grains. Lorsque les gouttelettes de matière fondue continuent de s'accumuler et que la proportion de matière fondue continue d'augmenter, elles ont tendance à se rassembler sous forme de flaques de fonte. L'interconnectivité de la matière fondue joue un rôle crucial dans la détermination de la possibilité et du moment de l'extraction de la matière fondue. Lorsque le pourcentage de fusion dans la roche mère atteint environ 7 %, la migration de la fusion commence. À ce stade, environ 80 % des joints de grains sont fondus, ce qui rend la roche très fragile. À mesure que le processus de fusion progresse et que la matière fondue continue à s'accumuler, elle atteint le deuxième seuil de percolation lorsque le pourcentage de matière fondue atteint environ 26 % à 30 %. À ce stade, la matrice de la roche mère commencera à se décomposer, et la masse fondue commencera à être extraite.
Extraction Après que la matière fondue s'est séparée du solide, le processus d'extraction sous forme fondue commence. Le taux d'extraction du magma dépend de la distribution spatiale et de l'interconnectivité du réseau de canaux magmatiques développé à partir de la roche mère. L'extraction de la matière fondue comporte deux scénarios finaux possibles : la matière fondue peut être extraite par impulsions si le développement des canaux magmatiques est rapide et que le réseau est hautement interconnecté, ou la matière fondue peut être évacuée de manière constante de la source si les canaux magmatiques se développent de manière continue et régulière.
L'extraction du magma, par ailleurs, contrôle la composition chimique de la fonte, la quantité de magma transportée par les dykes et, par conséquent, le flux volumique de magma dans les plutons. Ceux-ci contrôleront à terme la structure globale du VIPS, comme la formation de dykes et de plutons.
Les canaux magmatiques peuvent être mal connectés ce qui fait que les dykes peuvent figer avant de se propager suffisamment loin pour alimenter les plutons. Si la roche mère ne peut pas initier la remontée du dyke avec une fonte suffisante, la roche mère peut rester non drainée, favorisant la remontée diapirique de la roche mère.
Ascension et transport du magma Quand une quantité suffisante de matière fondue s'accumule, le magma au sein de la source se déplacera depuis la profondeur de la croûte vers des niveaux plus superficiels à travers des conduits magmatiques. Cela permettra d'alimenter et de former divers réservoirs et structures de magma au sein du système de canalisation magmatique. La flottabilité du magma est la principale force motrice de tous les types de mécanismes de transport.
Diapirisme Un diapir se forme lorsqu'une boule de matière, une goutte chaude et ductile, remonte vers une couche lithosphérique supérieure. Le diapirisme est considéré comme le principal mécanisme de transport du magma dans la croûte inférieure à moyenne et c'est l'un des mécanismes de transport viables pour les magmas felsiques et mafiques. vignette| Membres finaux de la ségrégation, de l'ascension et du déplacement du magma : diapirisme et ascension canalisée (d'après Cruden, 2018). Les diapirs transportés fondent dans un grand lot de magma et se mettent en place sous forme de plutons. Les canaux de transport fondent dans un réseau de fractures et se mettent en place sous forme de dykes et de sills. Le processus de formation des diapirs s'amorce lorsqu’un volume suffisant de matière magmatique s'accumule dans la région source. Lorsqu'une « goutte » de fusion est générée dans la région de la source et qu'elle est sur le point de remonter, la distorsion provoque des instabilités périodiques de Rayleigh-Taylor à l'interface entre fusion et roche encaissante environnante en raison de leur différence de densité. Comme la matière en fusion est moins dense que la roche environnante, les instabilités vont croître et s'amplifier, pour finalement permettre le phénomène des diapirs.
Des modèles numériques et l'expérimentation en laboratoire démontrent que si la fonte qui remonte est moins visqueuse que la roche encaissante environnante, un diapir de forme sphérique (écoulement de Stokes) relié à une tige se formera. Le diapirisme de Stoke est un mécanisme viable, de préférence pour l'ascension de corps magmatiques massifs dans une croûte faible et ductile. Les petites couches risquent de geler au milieu de l'ascension en raison de la perte de chaleur et de la solidification.
Des études récentes se sont intéressées à un modèle hybride dyke-diapir qui pourrait constituer un mécanisme plus réaliste de diapirisme. La simulation numérique du couple dyke-diapir montre qu'une zone pseudo-dyke peut se développer au sommet du diapir au fur et à mesure de sa propagation, ce qui est essentiel pour ramollir les roches du toit et permettre la remontée du diapir. Cela démontre également que l'injection épisodique de magma est cruciale pour maintenir la température du système diapir et l'empêcher de se figer.
Les diapirs peuvent également être classés en diapirs crustaux et mantelliques. Les couches crustales accentuent la croûte inférieure en raison d'une fusion partielle. Par ailleurs, le diapir se formant dans le manteau terrestre finit par remonter à travers la discontinuité de Mohorovičić (MOHO) ou sous la croûte inférieure pour fournir de la chaleur permettant une fusion partielle.
Ascension canalisée Dykes Les dykes sont des fractures verticales à subverticales remplies de magma qui traversent des couches et relient la roche mère à la chambre magmatique, aux sills et peuvent éventuellement atteindre la surface.gauche|vignette| Dyke de pegmatite recoupant du quartzite dans la formation de Marquenas, Nouveau-Mexique, États-Unis.Le transport du magma dans les digues est provoqué par la flottabilité du magma, ainsi que par la pression du réservoir s'il est relié à la roche mère. Les dykes transportent le magma à une vitesse plus élevée que les diapirs, car ils se trouvent généralement dans un réseau étendu de canaux étroits qui ont une aire étendue. Cependant, la grande surface implique que la cristallisation du magma est plus facile à se produire. Ainsi, certains dykes peuvent remonter à la surface, mais la majorité d'entre eux se terminent en profondeur, solidifiés car bloqués par une couche rigide.
Il existe deux types de essaims de dykes, notamment les essaims régionaux qui proviennent d'une source magmatique profonde, et les essaims en feuille locaux qui proviennent d'un réservoir magmatique peu profond. Les essaims de dykes régionaux sont généralement allongés là où les essaims de nappes locaux sont inclinés et circulaires, également appelés dykes annulaires.
La géométrie du dyke est liée au champ de contraintes et à la répartition des failles et des diaclases préexistantes dans la roche encaissante. Un contexte tectonique extensionnel favorise donc la formation de dykes. +Tableau 1 : Géométrie des dykes Fonctionnalité Description Forme Les dykes sont en forme de feuille et planaires. Les dykes épais sont généralement droits, mais la plupart sont sinueux. Longueur et épaisseur Les dydes sont très minces par rapport à leur longueur. Certaines mégadykes peuvent atteindre 500 à de long, et certains peuvent atteindre 100 à d'épaisseur. Segmentation Les dykes peuvent présenter une segmentation non systématique, mais ils étaient à l'origine continus. Ils présentent souvent certains degrés de décalage latéral ou vertical, et les parties décalées sont souvent reliées par de fines veines si elles sont proches les unes des autres. Certains segments de dykes sont disposés en échelons, mais la segmentation aléatoire est plus courante.
Fractures ductiles