En geología, un plutón es un macizo cristalino formado por rocas plutónicas , constituyendo una gran masa ovoide ( batolito ) o una gran lente ( laccolita , lopolita ). Los plutones son el destino de los magmas cuando se retienen en las profundidades de la corteza , a diferencia de los conos volcánicos , que son el resultado de que estos últimos asciendan a la superficie. Por lo tanto, los plutones solo aparecen en la superficie como resultado de procesos de erosión y reequilibrio isostático . En la Tierra, están predominantemente representados dos tipos principales de rocas plutónicas, granitos y gabros , que forman lo que los geólogos llaman un macizo granítico o un macizo gabroico .
Los plutones pueden ser polifásicos, es decir formados por varias venidas sucesivas.
Hay dos tipos de plutones dependiendo de si han "viajado" en la corteza continental o no. Hablamos respectivamente de plutones alóctonos o extravasados, y de plutones autóctonos.
Estos suelen ser los tipos de plutones que se encuentran en el afloramiento. Estas intrusiones magmáticas (es decir, plutones) se encuentran principalmente en las raíces de las cadenas montañosas erosionadas, en una zona metamórfica . En Francia, se encuentran, por ejemplo, en el Macizo Central y el Macizo Armoricain, que constituyen los restos de la sierra herciniana . Estos tipos de plutones tienen generalmente una composición de granitoides y, más precisamente, de granito cuando resultan de la anatexia cortical. El ejemplo por excelencia de un granito alóctono es el de Flamanville en el macizo Armórico.
Mecanismos de formaciónEl mecanismo que gobierna la formación de un líquido magmático es la fusión parcial de una fuente.
Para los granitos ácidos, el origen del magma es la corteza, para los granitos alcalinos, toleíticos o calco-alcalinos, es de origen manto pero ambos resultan de la anatexis . Esta fusión parcial ocurre en el contexto de la compresión .
Dos mecanismos pueden dar lugar a la anatexia cortical:
La principal fuerza impulsora detrás del ascenso del líquido magmático a través de la corteza es el contraste de densidad entre el magma líquido y el sólido circundante . Este ascenso, por tanto, implica el empuje de Arquímedes . Los geólogos han propuesto dos teorías que explicarían cómo es posible este ascenso a través de un material sólido:
La historia de la vida de una cordillera (ver Orogenia ) es larga, y para explicar la necesidad de tener lugares de "vacíos" en los que el magma pudiera llegar a inyectarse antes de enfriarse, sería necesario un contexto en distensión. Esto podría ocurrir durante el flujo por gravedad de la cadena.
Atrapamiento profundoEs el resultado de varios factores que pueden intervenir independientemente unos de otros o estar acoplados.
Influencia de la densidadEl contraste de densidad actúa como un "elevador" hasta que se cancela. Si se cancela antes de llegar a la superficie, el magma quedará atrapado en profundidad y se enfriará lentamente en las profundidades para formar un plutón.
La otra posibilidad para detener este aumento, en la teoría del globo, es que la red de fallas no dura hasta la superficie. Entonces es necesario tener un gradiente de densidad lo suficientemente grande para que el magma pueda fracturar las rocas para abrirse camino hacia la corteza. Por lo tanto, si el gradiente es demasiado bajo, el líquido se verá obligado a enfriarse en profundidad.
Influencia de la viscosidadEl otro factor importante en el atrapamiento profundo es la influencia de la viscosidad . Por qué es imposible para encontrar gabbros en la corteza continental? Simplemente porque el líquido magmático, que aquí tiene una composición de basalto, tiene una viscosidad baja (aunque unas 100 veces la del agua). Por lo tanto, este factor no frena el ascenso y el magma puede llegar más fácilmente a la superficie. La viscosidad aumenta con el contenido de sílice y álcali del magma, razón por la cual los magmas altamente diferenciados, como los líquidos graníticos, tienen una dificultad adicional para alcanzar la superficie.
Influencia de la temperaturaEn teoría, cualquier estado de la materia es susceptible de cambio de fase . Por tanto, cualquier sólido es potencialmente capaz de pasar bajo el estado líquido y viceversa. Por lo tanto, un líquido permanecerá líquido mientras la temperatura intrínseca del material permanezca por encima del liquidus . Por ejemplo, para simplificar, el líquido del agua está a 0 ° C, debajo del agua es sólido y arriba es líquido. Por tanto, los magmas pueden quedar atrapados en profundidad, si se enfrían durante su ascenso. Entonces, si la temperatura del magma cae por debajo del liquidus, comenzará a cristalizar en su lugar y formará un plutón.
Influencia del aguaEl agua, o más bien su ausencia, también juega un papel importante en la captura de magmas en profundidad, a través de su efecto sobre el solidus. Hablamos de solidus hidratado o anhidro. En ausencia de agua, el sólido de los magmas retrocede a altas temperaturas. Esto significa que, a presión y temperatura equivalentes, el solidus anhidro está a una temperatura más alta que el solidus hidratado: un magma en estas condiciones cristalizará a una temperatura más alta en ausencia de agua que con. Por lo tanto, cuando el magma no contiene agua ni elementos volátiles, puede potencialmente cruzar su sólido anhidro antes de llegar a la superficie.
Una morfología asociada al proceso de ascenso.Existen varios tipos de plutones en función de su morfología: batolitos , lacolitos y lopolitos , entre otros.
Como consecuencia del metamorfismo regional de las rocas en la corteza continental en profundidad, estos plutones son el resultado de una captura profunda in situ . Por lo tanto, a menudo, en el campo, se asocian con migmatitas . En Francia, hay complejos de granito autóctono en el Velay .
Mecanismo de formaciónAquí también, el origen del líquido magmático proviene de la anatexia cortical, lo que explica la composición granitoide de los plutones. En las raíces de las sierras, y en la corteza inferior, prevalecen condiciones de alta presión y temperatura. En un cierto rango de profundidad, las condiciones son suficientes para causar una fusión parcial, pero insuficientes para superar el umbral de Arzi y alcanzar el dominio del magmatismo. Entonces estamos entre la curva del liquidus y el solidus .
Atrapamiento profundoAquí, la captura se realiza in situ . A estas profundidades, las rocas todavía se encuentran en estado sólido, pero el derretimiento parcial comienza a dar lugar a un líquido magmático. No habiendo superado el umbral de Arzi, las rocas se califican como migmatitas . No existe conexión entre los líquidos resultantes del derretimiento parcial de la roca, están separados por bandas que han permanecido sólidas de tipo gneísico . Así, los líquidos quedan atrapados dentro de las propias rocas, no pudiendo extraerlos.
Cuando la erosión está activa, el reequilibrio isostático hace que el marco se eleve y las condiciones de presión y temperatura, antes favorables para la fusión, disminuyan, lo que favorece la cristalización de los líquidos.
A veces, si se alcanza el umbral de Arzi, los líquidos se extraen y se acumulan en su lugar, justo por encima de la zona de fusión parcial. Seguimos hablando de plutones nativos.
Una morfología asociada a los procesos de atrapamiento.Imaginemos que la erosión deja al descubierto estas tierras, como en el Velay (esta situación supone una erosión importante, por la profundidad de los fenómenos de formación de este tipo de plutón). Veríamos en el suelo una mezcla de aspecto heterogéneo de roca plutónica del tipo granito y restitas : un granito que contiene muchos enclaves. Finalmente, estas morfologías corresponden a macizos discordantes, por tanto batolitos.
Los plutones también se encuentran en la corteza oceánica , que son difíciles de observar. Luego tienen una composición de gabro . Es difícil hablar aquí de origen alo- o autóctono, ya que los procesos de establecimiento de estos plutones inducen un factor de movimiento (ver la teoría de la tectónica de placas y el modo de formación de las dorsales oceánicas ). Los gabbros son los componentes principales de la corteza oceánica .
Para los gabbros, el origen del magma es el manto. Se acrecienta a la cresta por procesos ascendentes del manto litosférico que ocurren después de una fase de rifting . El derretimiento del manto superior puede deberse a varios factores, como la hidratación o descompresión adiabática ; todos dan como resultado el paso de solidus a través de peridotita (roca que constituye el manto superior).