W geologii pluton to masyw krystaliczny utworzony ze skał plutonicznych , stanowiący dużą masę jajowatą ( batolit ) lub dużą soczewkę ( lakkolit , lopolit ). Plutony są losem magm, gdy są zatrzymane głęboko w skorupie , w przeciwieństwie do stożków wulkanicznych , które są wynikiem wynurzenia się tych ostatnich na powierzchnię. Dlatego plutony pojawiają się na powierzchni tylko w wyniku erozji i procesów przywracania równowagi izostatycznej . Na Ziemi przeważają dwa główne typy skał plutonicznych, granity i gabro , tworzące to, co geolodzy nazywają masywem granitowym lub masywem gabroowym .
Plutony mogą być wielofazowe, to znaczy utworzone przez kilka następujących po sobie zjawisk.
Istnieją dwa rodzaje plutonów w zależności od tego, czy „podróżowały” po skorupie kontynentalnej, czy nie. Mówimy odpowiednio o plutonach allochtonicznych lub wynaczynionych oraz o plutonach aborygeńskich.
Są to zwykle rodzaje plutonów, które znajdują się w odsłoniętej odsłonie. Te wtargnięcia magmowe (czyli plutony) są zlokalizowane głównie w korzeniach zerodowanych pasm górskich, w strefie metamorficznej . We Francji można je znaleźć na przykład w Masywu Centralnym i Masywie Armoricain, które stanowią pozostałość pasma Hercyna . Te typy plutonów mają zazwyczaj skład granitoidów , a dokładniej granitu, gdy powstają w wyniku anateksji skorupy ziemskiej. Doskonałym przykładem allochtonicznego granitu jest Flamanville w masywie Armorykańskim.
Mechanizmy treningoweMechanizmem rządzącym powstawaniem cieczy magmowej jest częściowe stopienie źródła.
W przypadku granitów kwaśnych magma pochodzi ze skorupy ziemskiej, w przypadku granitów alkalicznych, toleitowych lub wapienno-alkalicznych jest pochodzenia płaszczowego, ale oba pochodzą z anateksji . Ta częściowa fuzja zachodzi w kontekście kompresji .
Dwa mechanizmy mogą powodować anateksję skorupy ziemskiej:
Główną siłą napędową wznoszenia się cieczy magmowej przez skorupę jest kontrast gęstości między płynną magmą a otaczającym ją ciałem stałym. Dlatego to wznoszenie wiąże się z ciągiem Archimedesa . Geolodzy zaproponowali dwie teorie, które wyjaśniają, w jaki sposób ten wzrost jest możliwy dzięki stałemu materiałowi:
Historia życia pasma górskiego (patrz Orogeny ) jest długa i aby wyjaśnić potrzebę istnienia miejsc „pustek”, w które mogłaby zostać wstrzyknięta magma przed ochłodzeniem, konieczny byłby kontekst rozdęcia. Może to nastąpić podczas grawitacyjnego przepływu łańcucha.
Głębokie pułapkiWynika to z kilku czynników, które mogą oddziaływać niezależnie od siebie lub być połączone.
Wpływ gęstościKontrast gęstości działa jak „winda”, dopóki nie zostanie zlikwidowany. Jeśli anuluje się przed osiągnięciem powierzchni, magma zostanie uwięziona na głębokości i powoli ostygnie w głębinach, tworząc pluton.
Inną możliwością powstrzymania tego wzrostu, zgodnie z teorią balonowania, jest to, że sieć uskoków nie trwa aż do powierzchni. Konieczne jest zatem posiadanie dostatecznie dużego gradientu gęstości, aby magma mogła rozłupać skały i przedostać się do skorupy. Tak więc, jeśli gradient jest zbyt niski, ciecz będzie zmuszona do głębokiego ostygnięcia.
Wpływ lepkościInnym ważnym czynnikiem w głębokim pułapkowaniu jest wpływ lepkości . Dlaczego jest to niemożliwe by znaleźć gabro w skorupie kontynentalnej? Po prostu dlatego, że ciecz magmowa, która tutaj ma skład bazaltowy, ma niską lepkość (chociaż około 100 razy większą niż woda). W związku z tym wynurzanie nie jest spowalniane przez ten czynnik, a magma może łatwiej dotrzeć do powierzchni. Lepkość rośnie wraz z zawartością krzemionki i alkaliów w magmie, dlatego też wysoce zróżnicowane magmy, takie jak ciecze granitowe, mają dodatkowe trudności z dotarciem do powierzchni.
Wpływ temperaturyTeoretycznie każdy stan skupienia jest podatny na przemianę fazową . Zatem każda substancja stała jest potencjalnie zdolna do przejścia w stan ciekły i odwrotnie. Ciecz pozostanie zatem ciekła tak długo, jak temperatura wewnętrzna materiału pozostaje powyżej likwidusu . Na przykład, dla uproszczenia, likwidus wody ma temperaturę 0 ° C, poniżej wody jest w stanie stałym, a powyżej jest w stanie ciekłym. Dlatego magmy mogą pozostać uwięzione w głębi, jeśli ostygną podczas wynurzania. Więc jeśli temperatura magmy spadnie poniżej likwidusu, zacznie ona krystalizować w miejscu i tworzyć pluton.
Wpływ wodyWoda, a raczej jej brak, odgrywa również ważną rolę w pułapkowaniu magm w głębi, poprzez wpływ na solidus. Mówimy o solidusie uwodnionym lub bezwodnym. W przypadku braku wody solidus magm jest wypychany z powrotem do wysokich temperatur. Oznacza to, że przy równoważnym ciśnieniu i temperaturze bezwodny solidus ma wyższą temperaturę niż uwodniony solidus: magma w tych warunkach będzie krystalizować w wyższej temperaturze pod nieobecność wody niż w przypadku. Tak więc, gdy magma nie zawiera wody ani składników lotnych, może potencjalnie przeciąć bezwodny solidus przed dotarciem na powierzchnię.
Morfologia związana z procesem wynurzaniaIstnieje kilka rodzajów plutons zależności od ich morfologii: Batolit , laccolites i lopolites , między innymi.
W konsekwencji regionalnego metamorfizmu skał skorupy kontynentalnej na głębokości, plutony te są wynikiem głębokiego pułapkowania in situ . Dlatego często w terenie kojarzone są z migmatytami . We Francji w Velay występują rodzime kompleksy granitowe .
Mechanizm treningowyTutaj również pochodzenie cieczy magmowej pochodzi z anateksji skorupy ziemskiej, która wyjaśnia skład granitoidów plutonów. W korzeniach pasm górskich iw dolnej skorupie panują warunki wysokiego ciśnienia i temperatury. W pewnym zakresie głębokości warunki są wystarczające, aby spowodować częściową fuzję, ale niewystarczające, aby przekroczyć próg Arzi i dotrzeć do domeny magmatyzmu. Znajdujemy się wtedy pomiędzy krzywą likwidusa i solidusa .
Głębokie pułapkiTutaj pułapki są wykonywane na miejscu . Na tych głębokościach skały są nadal w stanie stałym, ale częściowe topienie zaczyna powodować powstawanie cieczy magmowej. Nie przekraczając progu Arzi, skały te kwalifikowane są jako migmatyty . Nie ma połączenia między cieczami powstałymi w wyniku częściowego stopienia skały, oddzielone są one pasmami, które pozostały w stanie stałym typu gnejsowego . W ten sposób płyny są uwięzione w samych skałach, nie będąc w stanie ich wydobyć.
Kiedy erozja jest aktywna, izostatyczne wyważenie powoduje podniesienie się ramy, a warunki ciśnienia i temperatury, wcześniej korzystne dla topienia, zmniejszają się, sprzyjając w ten sposób krystalizacji cieczy.
Czasami, po osiągnięciu progu Arzi, płyny wydostają się i gromadzą w miejscu, tuż nad strefą częściowego topnienia. Nadal mówimy o rodzimych plutonach.
Morfologia związana z procesami pułapkowaniaWyobraźmy sobie, że erozja obnaża te ziemie, podobnie jak w Velay (sytuacja ta zakłada znaczną erozję, ze względu na głębokość zjawisk formowania się tego typu plutona). Na ziemi zobaczylibyśmy mieszaninę niejednorodnych skał plutonicznych typu granitowego i restytów : granit zawierający wiele enklaw. Wreszcie te morfologie odpowiadają niezgodnym masywom, a więc batolitom.
Plutony występują również w skorupie oceanicznej , które są trudne do zaobserwowania. Mają wtedy kompozycję gabro . Trudno tu mówić o pochodzeniu allo- lub autochtonicznym, ponieważ procesy powstawania tych plutonów indukują czynnik ruchu (patrz teoria tektoniki płyt i sposób formowania grzbietów oceanicznych ). Gabro to główne składniki skorupy oceanicznej .
Dla gabbrów źródłem magmy jest płaszcz. Jest on narastany do grzbietu przez procesy litosferycznego płaszcza w górę, które zachodzą po fazie riftingu . Topnienie górnej części płaszcza może być spowodowane kilkoma czynnikami, takimi jak nawodnienie lub dekompresja adiabatyczna ; wszystkie prowadzą do przejścia solidusu przez perydotyt (skałę stanowiącą górny płaszcz).