Roches magmatiques et magmatisme
Description et identification des roches magmatiques
Classer les roches magmatiques
2 critères
Texture = disposition et taille des cristaux dans la roche
Composition minéralogique = chimie du magma
Les différentes textures des roches magmatiques : un indice sur les conditions de refroidissement du magma
Texture grenue = cristaux visibles à l’œil nu et jointifs, mais de plus petite taille
Texture microgrenue = cristaux pas tous visibles à l’œil nu mais jointifs (au microscope)
Texture pegmatitique = cristaux pluri-centrimétriques et tous jointifs
Texture microlithique = cristaux non jointifs car la roche n'est pas entièrement cristallisée
Texture vitreuse = roche composée essentiellement de verre volcanique, reconnaissable à son aspect translucide et sa cassure franche
Diversité de textures
Facteur : vitesse de refroidissement du magma
La composition minéralogique des roches magmatiques : le reflet d'une grande diversité chimique
L'analyse modale pour les roches plutoniques
Roches entièrement cristallisées => identification des minéraux aisée
Minéraux permettant de discriminer les roches
Quartz, feldspaths plagioclase, feldspaths alcalins et feldspathoïdes
Calculer les pourcentages (proportions relatives) de chacun des minéraux
Diagramme QAP car les feldspathoïdes sont absents dans les roches plutoniques
L'analyse normative pour les roches volcaniques
Roches volcaniques = hémicristallines
Reconstitution minéralogique de la roche broyée
Norme = ensemble des minéraux qui aurait été visibles dans le cas d'une cristallisation complète => minéralogie théorique de la roche
Lien étroit entre la chimie d'une roche et sa minéralogie
Diagramme QAP car les feldspathoïdes sont absents dans les roches volcaniques
La classification chimique des roches volcaniques
Classification spécifique basée sur la composition chimique de la roche totale : classification TAS (teneurs en alcalins et silices des différentes roches)
Différents types de roches
Ultrabasiques (SiO2 < 45%)
Basiques (45% < SiO2 < 52%)
Intermédiaires (52% < SiO2 < 63%)
Acides (SiO2 > 63%)
L'origine de la diversité chimiques des roches magmatiques
La fusion partielle : un processus exceptionnel sur Terre
La fusion partielle du manteau : le résultat d'une modification de pression, de température ou de chimie
Diagramme de phase où les domaines de stabilité des différents états de la roche (solide et liquide) sont reportés dans un espace pression-température
3 mécanismes possibles
Composition du manteau : lherzolite
Géotherme
Solidus
Liquidus
Hydratation de la péridotite
Décompression adiabatique
Augmentation de la température
La fusion partielle : un processus qui fractionne les éléments chimiques
Différences chimiques entre les roches
2ème raison : la fusion est partielle
1ère raison : tous les éléments chimiques n'ont pas la même affinité avec le liquide
Les alcalins et le silicium quittent très rapidement le solide lors de la fusion alors que d'autres molécules ont une faible affinité avec le liquide et quitteront tardivement le réseau cristallin
Si la fusion serait totale, la roche initiale aurait la même composition que les roches obtenues après tansformation
Fusion partielle --> diversité chimique en entraînant une séparation des éléments
La différenciation magmatique : une nouvelle source de diversité chimique
Contamination ou assimilation crustale
Contamination = certains éléments chimiques de la croûte peuvent être transmis au magma par diffusion simple, ou par circulation de fluide au voisinage du pluton
Assimilation = cette "pollution" par la croûte peut se faire par fusion directe de celle-ci
Mélange magmatique = lorsque le mélange basaltique est mis en contact avec le magma acide, un mélange s'opère et donne naissance à un magma de composition intermédiaire à acide
Cristallisation fractionnée =lors d'un refroidissement d'un magma basaltique au sein d'une chambre magmatique, tous les minéraux ne cristallisent pas en même temps
- Olivine
- Pyroxène
- Feldspath plagioclase
- Amphibole
- Biotite
Les séries magmatiques : une conséquence de la différenciation
3 critères
Critère temporel : toutes les roches d'une même série se mettent en place dans un intervalle de temps relativement bref
Critère géochimique : aussi différentes soient-elles d'un point de vue de la minéralogie, les roches d'une même série présentent une certaine homogénéité chimique. Elles suivent une même tendance dans les diagrammes géochimiques
Critère spatial : toutes les roches d'une même série se mettent en place dans un espace géographiquement limité
Le magmatisme dans son contexte géodynamique
Les analyses chimiques permettent de tracer la source
Une fusion de la croûte et/ou du manteau
Identification de la source d'un magma par identification chimiques des roches magmatiques
Explication de la composition acide par 3 processus
Fusion d'une source déjà riche en silice donnant naissance à un liquide granitique
Différenciation par cristallisation fractionnée d'un magma basaltique (origine uniquement mantellique)
Mélange d'un magma acide et basique
Caractérisation des 2 enveloppes par le rapport isotopique 87Sr / 86Sr
Lié au fractionnement de l'élément père du strontium (rubidium)
Manteau appauvri et croûte enrichie en rubidium
Reste inchangée au cours de la fusion partielle et de de la cristallisation fractionnée => la composition isotopique des roches magmatiques est exactement la même que la roche source
Une fusion du manteau supérieur et/ou du manteau inférieur
Autres isotopes : néodyme et samarium (élément père du néodyme)
Fort rapport --> appauvrissement du réservoir
MORB --> homogénéité (manteau supérieur)
OIB --> hétérogénéité (manteau inférieur)
Le type de série magmatique permet de connaître les conditions de fusion
Le type de série est dépendant de la composition du magma primaire
Ce magma dépend des conditions de fusion de la péridotite
Un fort taux de fusion entraîne la mise en place d'un magmatisme tholéiitique
Une fusion hydratée permet la mise en place d'un magmatisme calco-alcalin
Un faible taux de fusion entraîne la mise en place d'une magmatisme alcalin
Les grands contextes géodynamiques : des zones de perturbation thermique et chimique entraînant la fusion des roches
Point chaud
Dorsales océaniques
Extension continentale
Décompression adiabatique + augmentation du taux de fusion + magmatisme alcalin puis tholéiitique
décompression adiabatique + Fusion du panache et du manteau lithosphérique + fort taux de fusion (magmatisme tholéiitique) puis faible (magmatisme alcalin) car diminution progressive de la température du panache
Décompression adiabatique + fort taux de fusion + magmatisme tholéiitique
Collision
Subduction
Déshydratation de la lithosphère océanique + hydratation du manteau asthénosphérique + magmatisme hydraté de nature calco-alcaline
Epaississement de la croûte + magmatisme alumineux