Cours de Géologie

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Roches et mineraux magmatiques



Les roches magmatiques regroupent les roches éruptives ou volcaniques et les roches endogènes ou plutoniques. Le magma, qui est un mélange de cristaux et d’un liquide, se forme à l’intérieur du globe, à la limite de la lithosphère et de l’asthénosphère (entre 70 et 120 km de profondeur) par une fusion partielle du manteau supérieur.

La température des laves :
La température de la lave est de 1200 °C pour des coulées de  laves émises par des volcans comme ceux d'Hawaii (Kilauea, Mauna Loa). Sur l'Etna les coulées de lave, au point d'émission sont à une température de 1080 °C. Si le magma se différencie, la lave va s'enrichir en silice et la température est d'environ 850 °C. Ces laves plus visqueuses s'accumulent pour former des dômes comme celui du Mont St-Helens aux Etats-Unis, ou comme en ce moment à Soufrier Hill's à Montserrat. Mais la lave qui a la température la plus basse, environ 500 à 550 °C, est une lave très rare, la carbonatite (elle est très riche en calcium). On la trouve sur quelques volcan comme le Lengai au Kenya,

  

Les roches metamorphiques

Les roches métamorphiques sont issues de la transformation de roches ignées ou sédimentaires sous l'effet de température et/ou de pressions élevées. Deux grands types de métamorphisme produisent la majorité des roches métamorphiques : le métamorphisme de contact et le métamorphisme régional. Un troisième type est plus restreint : le métamorphisme de choc.

Le métamorphisme de contact.

Le métamorphisme de contact est celui qui se produit dans la roche encaissante au contact d'intrusifs. Lorsque le magma encore très chaud est introduit dans une séquence de roches froides, il y a transfert de chaleur (les flèches) et cuisson de la roche encaissante aux bordures.

  

Les roches sedimentaires

Si les roches ignées forment le gros du volume de la croûte terrestre, les roches sédimentaires forment le gros de la surface de la croûte. Quatre processus conduisent à la formation des roches sédimentaires: l'altération superficielle des matériaux qui produit des particules, le transport de ces particules par les cours d'eau, le vent ou la glace qui amène ces particules dans le milieu de dépôt, la sédimentation qui fait que ces particules se déposent dans un milieu donné pour former un sédiment et, finalement, la diagenèse qui transforme le sédiment en roche sédimentaire.

  

Les roches ignees

Les magmas originent tous du manteau. Les roches magmatiques, issues de la cristallisation des magmas, devraient donc avoir toutes la même composition. Ça n'est pas le cas. Pourquoi? Pour bien répondre à cette question, il est essentiel de connaître deux processus importants: la cristallisation fractionnée et la fusion partielle.

La cristallisation fractionnée.

Comme on l'a vu plus haut, la cristallisation fractionnée, c'est-à-dire le fait que la cristallisation des silicates dans un magma se fasse dans un ordre bien défini, selon la suite réactionnelle de Bowen, produit des assemblages minéralogiques différents : ultramafiques, mafiques, intermédiaires et felsiques. Ces quatre assemblages définissent quatre grands types de roches ignées.

  

Classification des Roches Magmatiques

La Classification du Double Triangle de Streckeisen est utilisée pour classer l'ensemble des roches magmatiques, à l'exclusion des roches ultrabasiques. Toutefois, elle est plus adaptée aux roches magmatiques acides et intermédiaires, c'est à dire aux roches plutôt leucocrates (=clairs).

En effet, elle est basée sur la proportion des trois familles de minéraux (leucocrates) essentiels dans ces roches. Il s'agit des feldspaths : A, le feldspath alcalin (Na : albite et K : orthose) et P, le feldspath calco-sodique (plagioclase) ; Q, le quartz pour les roches sur-saturées en silice ou F, le feldspathoïde (abrégé "foid" dans le triangle ci-dessous) pour les roches sous-saturées en silice.

Les minéraux ferromagnésiens sont, en général, en proportion faible (quelques dizaine(s) de %). La proportion de ces derniers minéraux généralement colorés, permet de définir l'Indice de Coloration (IC). En théorie, il est conseillé de ne pas utiliser cette classification lorsque l'IC>90%. En pratique, comme je l'ai remarqué au dessus, cette classification n'est plus très adaptée pour des roches ayant un IC >50-60%. On prendra pour exemple, la "case "anorthosite, diorite, gabbro" qui contient des roches dont l'indice de coloration est très variable. Une classification plus adaptée au gabbro (- anorthosite) est d'ailleurs proposée.

  

Metamorphisme

Le métamorphisme est une transformation sans fusion.


A\ Les facteurs fondamentaux.


1\ Température.


En a, on a la croûte continentale, froide.

En b, on retrouve la croûte océanique, chaude.

Un gradient de 30°C / km existe.


Dans les dorsales, les solides anhydres peuvent fondre.

Il y a présence d’un dôme thermique qui fait remonter les isothermes : on a distinction de zones chaudes et de zones froides.

  

Magmas : origine et evolution

Tout semble évoluer entre deux pôles : basaltique – granitique.


1\ Magma volcanique.


a\ Origine et évolution.



  

La differenciation magmatique

À partir d’un magma basaltique de composition moyenne, on obtiendra plusieurs types de roches : on parle de cortège de roches. Cette variété de roches montre la présence de plusieurs types de liquides.

À partir d’un liquide de composition moyenne, il y aura formation, à partir de ce magma (primaire), de magmas différents.

 C’est la différenciation magmatique.




1\ La cristallisation fractionnée.


Selon la composition, il n’y a pas les mêmes minéraux, pas la même température. Pendant la cristallisation, la composition du liquide évolue. Il y a existence d’un ordre de cristallisation.

En premier, il y a formation des péridots puis des plagioclases calciques (Ca), des pyroxènes, des amphiboles, des plagioclases sodiques (Na), des micas, des plagioclases très sodiques, des feldspaths potassiques et enfin, en dernier, du quartz.