Magmas alcalins

1. Définitions et cadre général

1.1. Magmas alcalins

On appelle magmas alcalins les magmas caractérisés par :

• une teneur élevée en Na₂O + K₂O,
• une sous-saturation ou saturation faible en silice,
• la présence fréquente de feldspaths alcalins et/ou de feldspathoïdes.

Ils se distinguent des magmas subalcalins (tholéiitiques et calco-alcalins).

1.2. Magmas hyperalcalins (ou fortement alcalins)

Les magmas hyperalcalins représentent un sous-ensemble extrême des magmas alcalins.

Ils se caractérisent par :

• un rapport (Na₂O + K₂O) / Al₂O₃ très élevé,
• une forte sous-saturation en silice,
• une minéralogie dominée par des feldspathoïdes (néphéline, leucite, sodalite),
• parfois une peralkalité (Na₂O + K₂O > Al₂O₃).

La distinction alcalin / hyperalcalin n’est donc pas seulement quantitative, mais qualitative et pétrogénétique.

2. Critères de distinction (rappel synthétique)

3. Causes : mécanismes pétrologiques

3.1. Rôle du degré de fusion partielle

Le faible taux de fusion partielle est un facteur fondamental.

• Alcalin :
  • fusion partielle faible à modérée (≈ 5–10 %),
  • transfert important d’alcalins et d’éléments incompatibles.
• Hyperalcalin :
  • fusion partielle très faible (≈ 1–3 %),
  • extraction préférentielle des éléments les plus incompatibles (Na, K, LREE, HFSE).

Les magmas hyperalcalins sont donc des liquides très “sélectifs”, issus d’une extraction minimale du manteau.

3.2. Profondeur et pression de fusion

La pression de fusion élevée favorise :

• l’absence de plagioclase dans le résidu,
• l'exportation de Ca et d’alcalins dans le liquide,
• une sous-saturation en SiO₂.

Les magmas hyperalcalins sont souvent associés à :

• une fusion plus profonde,
• des domaines mantelliques enrichis ou métasomatisés.

3.3. Nature de la source mantellique

La distinction alcalin / hyperalcalin reflète aussi la fertilité du manteau :

• manteau légèrement enrichi → magmas alcalins,
• manteau fortement métasomatisé (CO₂, alcalins, LREE) → magmas hyperalcalins.

Les fluides ou melts alcalins antérieurs jouent un rôle clé.

3.4. Rôle de la cristallisation fractionnée

La cristallisation fractionnée accentue la différence, mais ne la crée pas seule.

• extraction d’olivine, clinopyroxène, oxydes,
• alcalins très incompatibles → concentration rapide dans le liquide,
• possible évolution vers des compositions peralkalines.

Un magma alcalin peut évoluer vers l’hyperalcalinité s’il part d’un liquide déjà très enrichi.

4. Conséquences pétrologiques et géochimiques

4.1. Minéralogie

• Alcalin :
  • feldspaths alcalins,
  • clinopyroxènes sodiques,
  • amphiboles alcalines possibles.
• Hyperalcalin :
  • néphéline, leucite, sodalite,
  • pyroxènes fortement sodiques,
  • amphiboles alcalines extrêmes.

4.2. Géochimie

• très forts enrichissements en :
  • LREE,
  • Nb, Ta, Zr, Hf,
• rapports traceurs (La/Yb, Nb/Zr) élevés,
• signatures intraplaques marquées.

4.3. Conséquences volcaniques

• magmas très alcalins :
  • viscosité relativement faible,
  • mais richesse en volatils (CO₂, F, Cl),
• styles volcaniques variés :
  • coulées,
  • dômes,
  • phases explosives possibles.

5. Application au massif volcanique du Mont-Dore

5.1. Contexte général

Le Mont-Dore appartient au volcanisme intraplaque du Massif central, avec :

• une diversité remarquable de magmas,
• coexistence de séries subalcalines et alcalines,
• épisodes très différenciés.

5.2. Magmas alcalins du Mont-Dore

Ils résultent de :

• fusion partielle modérée du manteau lithosphérique,
• stockage à pression intermédiaire,
• différenciation marquée.

Ils produisent :

• trachytes,
• phonolites,
• termes intermédiaires alcalins.

5.3. Magmas hyperalcalins (phonolitiques, leucocrates)

Les termes les plus alcalins du Mont-Dore s’expliquent par :

• très faible taux de fusion,
• source mantellique enrichie,
• cristallisation fractionnée poussée,
• dégazage tardif riche en alcalins et volatils.

Ils représentent l’expression extrême du système alcalin, pas un volcanisme distinct.

6. Message clé à retenir

> La séparation entre magmas alcalins et hyperalcalins traduit une combinaison de très faible taux de fusion, de profondeur de genèse élevée et de sources mantelliques enrichies, amplifiée par la cristallisation fractionnée ; au Mont-Dore, cette diversité reflète la complexité des réservoirs mantelliques et des trajectoires magmatiques intraplaques.

> Les magmas hyperalcalins ne constituent pas une série indépendante, mais l’aboutissement extrême de trajectoires alcalines contrôlées par la profondeur, la fertilité du manteau et l’intensité de la différenciation, comme l’illustrent de façon exemplaire les produits du massif volcanique du Mont-Dore.