Colonnes magmatiques au sein de la croûte terrestre : mythe ou réalité ?

La pétrologie est l’un des premiers et plus puissants outils pour étudier la dynamique interne des volcans, bien que cette pétrologie reste essentiellement focalisée sur les produits d’émission en surface  (laves) et fasse rarement le lien avec la pétrologie des systèmes profonds (plutons). En 2018, des chercheurs du laboratoire Géoscience Environnement Toulouse (GET) ont proposé, en collaboration avec deux équipes suisse et chinoise, une étude globale sur les produits d’émissions de ces différents réservoirs (Deep into magma plumbing systems: Interrogating the crystal cargo of volcanic deposits - Ganne et al.). Une nouvelle étude, incluant des scientifiques de Chine et des États-Unis, essaye cette fois d’aborder cette pétrologie volcanique à une échelle plus globale, en s’intéressant notamment au corps plutoniques constituant le soubassement de ces volcans.

Cette étude, menée sur le massif de l’Adamello dans les Alpes italiennes et utilisant des outils simples en pétrologie magmatique (imagerie MEB, thermométrie sur plagioclase & modélisation thermodynamique), a montré qu’il était possible d’identifier, au sein de ces plutons, des « poches fossilisées » de magma, contenant une forte proportion de liquide silicaté avec des caractéristiques proches de celle d’une lave qui aurait été « figée » en profondeur (Figure 1).

L’identification de ces poches a permis de tester un concept nouveau en magmatologie, celui des « colonnes transcrustales », en documentant plus précisément les processus de séparation cristaux-liquide au sein des corps magmatiques partiellement cristallisés (mush) constituant cette colonne (Figure 2). Ces poches de liquides sont les témoins précieux mais rare (< 5 % des roches plutoniques à l’affleurement selon cette étude) des processus magmatiques se produisant au cœur de la croûte continentale. Il conviendrait de les étudier plus en détail et surtout en plus grand nombre, en ciblant en particulier les parties des plutons de composition tonalitique où des contrastes importants de déformation ont été observés.

Figure 1 : Histogrammes de composition (identiques) pour les plagioclases du massif de l’Adamello (Alpes Italienne). Noter la présence d’un liquide interstitiel très abondant dans l’échantillon AF15 (roche tonalitique sans déformation magmatique) et quasi inexistant dans l’échantillon AV1 (roche dioritique fortement rubanée, s’apparentant à un cumulat). © Cornet et al, 2022

Figure 2 : Vision « pétrologique » d’un colonne magmatique transcrustale avec ses grands réservoirs magmatique (mafiques versus felsiques) et ses poches de liquide associées © Ganne et al., 2018